ASTRONOMIE DE BASE ATELIERS DE VEGA par JMC

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1 ASTRONOMIE DE BASE ATELIERS DE VEGA par JMC -LES COORDONNEES GEOGRAPHIQUES - LES COORDONNEES HORIZONTALES - LA LUNETTE AZIMUTALE -COMPENSER LA ROTATION DE LA TERRE -ANGLE ARC - DISTANCE -VISEE DU PÔLE NORD CELESTE -LA VOÛTE CELESTE -OBSERVATION A PARTIR DE TROIS LIEUX - MONTAGE DE LA LUNETTE DU CLUB - MONTAGE (suite) - REGLAGE DU VISEUR PÔLAIRE - POSITIONNER LA PÔLAIRE DANS LE VISEUR - ASCENSION DROITE ET DECLINAISON - LA SPHERE CELESTE - LES COORDONNEES CELESTES - ANGLE HORAIRE - LE SYSTEME SOLAIRE AU CENTRE DE LA SPHERE CELESTE -LA DUREE DU JOUR SIDERAL -LE TEMPS SIDERAL -LES DIFFERENTS TEMPS -

2 COORDONNEES GEOGRAPHIQUES La Terre tourne autour d un axe de rotation dont les extrémités définissent les 2 pôles géographiques. Une latitude et une longitude déterminent un point sur la surface du globe terrestre. L équateur terrestre partage la Terre en 2 hémisphères. La latitude est la coordonnée qui permet de repérer un lieu selon la direction Nord Sud. L équateur a une latitude de 0, le pôle nord de 90, le pôle sud de 90. Les points qui ont une même latitude sont situés sur un même parallèle. La longitude est la coordonnée qui permet de repérer un lieu selon la direction Est Ouest Une ligne qui va d un pôle à l autre s appelle un «méridien de longitude». Le méridien d origine est celui de Greenwich. Les longitudes sont comptées de 0 à 180 vers l est, de 0 à 180 vers l ouest. La latitude et la longitude sont aussi des angles mesurés à partir du centre de la Terre considérée Comme une sphère en 3 dimensions.

3 COORDONNEES HORIZONTALES L observateur est situé sur un plan perpendiculaire au rayon terrestre du lieu d observation. Equipé d une lunette azimutale, la position des objets célestes lui est donnée par l azimut et la hauteur sur l horizon de chacun de ces objets. Pour mesurer l azimut, à partir de l objet céleste, on abaisse une perpendiculaire sur l horizon, déterminant ainsi un point d intersection entre l horizon et cette perpendiculaire. On peut alors mesurer l angle entre la direction de ce point et la direction du Nord géographique de l horizon. La mesure de cet angle est comprise entre 0 et 360 en partant du Nord, dans le sens des aiguilles d une montre. La hauteur sur l horizon, appelée souvent l altitude de l objet céleste, est comprise entre 0 et correspond à l horizon dégagé de tout objet, et 90 au zénith. Ces deux coordonnées permettent de situer les objets célestes sur la voûte céleste du lieu de l observateur, cette dernière étant une partie de la sphère céleste. Comme la Terre tourne sur elle-même, ces coordonnées varient en permanence.

4 LUNETTE AZIMUTALE

5 Compenser la rotation de la Terre Photographie de la région polaire sans compensation de la rotation de la Terre Le télescope est situé sur un plan perpendiculaire au Rayon terrestre au lieu de l observation. Angle de latitude

6 ANGLE ARC - DISTANCE La Terre tourne autour de son axe N-S en 24 h, dans le sens opposé des aiguilles d une montre, soit vers l Est. La rotation apparente des étoiles pour l observateur terrestre est à l opposé de la rotation terrestre soit vers l Ouest. Elle se fait autour du «Pôle Nord Céleste» (PNC) proche de la polaire. La rotation est en 1h de 360 /24h = 15. PNC étoile 1 étoile 2 5 de distance apparente 5 de distance apparente L étoile 2 est deux fois plus loin du PNC en distance apparente que l étoile 1. Du fait de la rotation terrestre, l arc engendré par l étoile 2 est deux fois plus long que celui engendré par l étoile 1, dans le même temps. L observateur ayant un télescope sans moteur horaire verra l étoile 2 traverser deux fois plus vite le champ de l oculaire que l étoile 1.

7 Visée du Pôle Nord céleste

8 LA VOÛTE CELESTE PNC (Les 2 parallèles se confondent à l infini) Zénith Voûte céleste Pôle nord O Equateur céleste Terre Pôle sud géographique C Equateur terrestre prolongé Ligne de l horizon La Terre est minuscule et le point d observation O se confond avec le centre de la Terre C. Les équateurs se confondent ainsi que les PNC

9 OBSERVATION DES ETOILES A PARTIR DE TROIS LIEUX L horizon c est à dire le plan parallèle au sol sépare la partie visible de la partie invisible du ciel. Nous sommes à Montréal à une latitude comparable à la nôtre. On montre les trajectoires apparentes des étoiles dans Le ciel de ce lieu L horizon est ramené à l horizontale Conformément à la perception d un observateur situé en ce lieu

10 OBSERVATIONS AU PÔLE NORD ET A QUITO Au pôle Nord, toutes les étoiles De l hémisphère céleste Nord Sont circumpolaire L horizon est ramené à l horizontale. A Quito aucune étoile n est circumpolaire ou invisible : toutes les étoiles s y lèvent et s y couchent

11 (1) Tube (2) Chercheur (3) Vis de réglage du chercheur (4) Vis de blocage du chercheur (5) Lentille frontale de la lunette (6) Pare-Soleil (7) Porte-oculaire (8) Molette de mise au point (9) Anneaux de fixation du tube (10) Monture équatoriale (11) Tête du trépied (12) Triangle porte-accessoires (13) Entretoise de support du triangle (14) Vis de fixation du triangle (15) Pieds La lunette du club

12 Montage de la lunette du club Le trépied est orienté afin que le «N» soit orienté vers le Nord géographique. L horizontalité est vérifiée avec le niveau d eau successivement en face des 3 pieds, et ajustée par la hauteur des pieds. Fixer la monture sur le trépied sans la serrer trop fort. La latitude est réglée selon le lieu de l observation. Desserrer les réglages fins de la déclinaison et de l A.D. Positionner la déclinaison pour que la visée puisse se faire (ouverture du viseur) Placer la polaire dans le réticule, ajuster grossièrement par une rotation Manuelle, ce qui évite de déplacer le trépied. Serrer la vis de blocage de la monture, serrer les réglages fins. Terminer le montage du tube et de ses accessoires Faire l équilibrage par le contrepoids et éventuellement la position du tube

13 Montage (suite) Montage de tous les éléments nécessaires à l observation. Equilibrage des poids sur les 2 axes. Finition de la visée polaire en plaçant celle-ci dans le petit rond du réticule, en agissant sur les réglages fins.

14 Réglage du viseur polaire Vernier de l A.D. Vis de serrage LES VERNIERS : Le vernier horaire ou de l Ascension Droite (A.D. ou R.A.) est positionné à la main sur 0, et la vis de serrage est bloquée. L échelle du haut est utilisée dans l hémisphère Nord, l échelle du bas dans l hémisphère Sud. Le vernier de longitude est réglé à la main sur le trait blanc à la longitude du lieu de l observation, soit pour Paris à 2 Est. Ce vernier contient aussi une graduation correspondant au mois et au jour. octobre Novembre En tournant l axe de l ascension droite de la lunette, on doit placer l une en face de l autre les graduations de la date de l observation, sur le vernier du bas, et l heure de l observation le vernier du haut. Ici la graduation du 10 octobre est placée en face de 1h.

15 Positionner la polaire Le réticule avant réglage des verniers est orienté dans n importe quelle direction. Les verniers sont ici réglés sur la longitude de Paris pour le 10 octobre 2003 à 01h 15. C est une position test. Le petit cercle dans le réticule nous indique où placer la polaire. PNC Les réglages fins de l AZIMUT et de la LATITUDE du viseur place la polaire dans le petit cercle du réticule pour Paris le 10 oct. à 1h15. De ce fait, le PNC est situé au centre du viseur polaire. L inversion de l image par le viseur fait que la polaire est, en fait dans le ciel, au dessus du PNC. Exemple de position du réticule au 30 sept. à 21h, après positionnement de la polaire.

16 Ascension Droite et Déclinaison

17 La Terre est au centre d une immense sphère imaginaire sur laquelle sont «piquées» les étoiles : la sphère céleste. Le plan équatorial terrestre s étend jusqu à son intersection avec la sphère céleste, délimitant l équateur céleste. Le plan de l écliptique délimite la trajectoire du Soleil. Ce dernier se déplace sur la ligne jaune et fait un tour complet en 365,25 j. Les 2 plans font entre eux un angle de 23 5 qui s appelle l obliquité de l écliptique. La Terre tourne dans le sens inverse des aiguille d une montre. On appelle «POINT VERNAL» le point de l écliptique correspondant à la traversée de l équateur céleste par le Soleil, déterminant ainsi le début du printemps (et de l année sidérale). Cette traversée se fait du Sud vers le Nord. LA SPHERE CELESTE

18 LES COORDONNEES CELESTES SYSTEME DE COORDONNEES EQUATORIALES. Le plan de référence est l équateur céleste. La coordonnée Nord-Sud (similaire à la latitude) s appelle la déclinaison. Elle est exprimée en degrés et mesurée positivement de l équateur vers le Nord et négativement vers le Sud. L équateur céleste a une déclinaison de 0, Le PNC de +90, le PSC de -90 La coordonnée Est Ouest s appelle l Ascension Droite A.D. Elle est exprimée en heures, minutes et secondes Elle est similaire à la longitude. L origine des A.D. est le POINT VERNAL à 0h, 00 min, 00 sec Comme la Terre tourne de 360 en 24 heures, 1h d A.D. = 15 d arc; 1min(temps)= 15 (arc); 1sec(temps)= 15 (arc) Au télescope avec un champ de 1, l astre mettra 4min à traverser le champ si il est à l équateur céleste et environ 6 min pour une déclinaison de 45 Ici l étoile 1 a A.D. : 2h45 min 00 s ; décl = l étoile 2 a A.D. : 22h40min 55 s ; décl =

19 ANGLE HORAIRE Pour l observateur, le plan de l horizon est tangent à la surface de la Terre au lieu de l observation. La «hauteur» du PNC est égale à la latitude du lieu. Le «méridien céleste» est le méridien de longitude du lieu projeté sur la sphère céleste. Il passe par le point nord de l horizon, le zénith, et le point sud de l horizon. Votre méridien céleste change dés que vous vous déplacez vers l Est ou vers l Ouest. Un observateur situé au Sud ou au Nord de votre localité partage le même méridien que vous. Traçons sur la sphère céleste un cercle imaginaire qui va du PNC au PSC et qui passe par un astre donné, nous obtenons «le cercle horaire de l astre» L angle (ou l arc ) entre le méridien céleste et le cercle horaire de l astre définit «l angle horaire de l astre». L angle horaire du Soleil définit l heure de la journée, mais Comme on veut que le jour commence à minuit on a Le temps apparent local = angle apparent du Soleil + 12h.

20 Le système solaire au centre de la sphère céleste. L Le mouvement de la Terre autour du Soleil produit un déplacement apparent de celui-ci et des planètes sur le fond du ciel. La trajectoire apparente du Soleil s appelle L écliptique et «la bande» du ciel où les planètes peuvent être aperçues se nomme Zodiaque. Les étoiles que l on voit pendant la nuit sont celles opposées au Soleil. Au fil des mois, on peut voir de la Terre, tout le ciel accessible à notre latitude, progressant dans notre voyage de 360 sur 12 mois soit de 30 par mois. La Terre est comme un vaisseau de l espace Qui nous permet d explorer la sphère céleste. Si nous sommes situé au pôle nord nous pouvons observer l hémisphère céleste Nord, du pôle sud l hémisphère céleste Sud.

21 LA DUREE DU JOUR SIDERAL La Terre possède deux mouvements périodiques principaux, une rotation sur elle-même et une rotation autour du Soleil. Par rapport au Soleil, la Terre fait un tour sur elle-même en 24 heures, c est le jour solaire; mais tout en tournant sur elle-même, elle a poursuivi sa rotation autour du Soleil. C est ce qui fait que pour faire une rotation apparente de 360 par rapport au Soleil elle doit faire en fait 361. La mesure de sa rotation par rapport aux étoiles infiniment lointaines n est pas perturbée par son avancée autour du Soleil et la mesure donne 23h 56m 4s. C est la durée du «jour sidéral»

22 LE TEMPS SIDERAL. L origine du Temps sidéral soit l heure sidérale 00h 00m 00s est donnée par le POINT VERNAL qui situe sur la voûte céleste l origine des A.D. On a vu que ce «point vernal» correspondait au moment où le Soleil dans sa trajectoire traverse le plan équatorial céleste. Il est alors midi soit 12h au méridien terrestre du lieu correspondant à ce méridien céleste. Le Temps sidéral local : c est le temps donné par l A.D. du méridien. Tous les observatoires ont une horloge donnant le temps sidéral du lieu de l observatoire. Au méridien terrestre du lieu, correspond un méridien céleste qui part du PNC, passe par le zénith du point où vous êtes situé et aboutit au PSC. Tous les objets célestes situés sur ce méridien céleste ont la même A.D. et elle correspond à l heure sidéral du lieu. Le Temps sidéral : c est le temps mesuré en utilisant la rotation de la Terre par rapport aux étoiles et non par rapport au Soleil. Le temps sidéral T est l angle horaire du point vernal. Le jour sidéral : c est la période de rotation de la Terre par rapport aux étoiles soit 23 h 56 m 4 s Plus petit que le jour solaire de 3m 56s du fait de la rotation de la Terre autour du Soleil. Le Temps sidéral de Greenwitch : c est le temps sidéral sur le méridien de Greenwitch. L année tropique est l intervalle de temps 365, jours entre 2 passages du Soleil par le point vernal. Elle tient compte de la précession des équinoxes. L année sidérale est le temps que met le Soleil à venir occuper le même point par rapport aux étoiles : 365,25636 jours.(soit 20 minutes vde plus que l année tropique) L année anomalistique : temps compris entre les passages au périhélie de la Terre lors de son voyage autour du Soleil. Sa durée est de 365,25964 jours, supérieure à celle de l année tropique de 27 minutes.

23 LES DIFFERENTS TEMPS Temps solaire apparent : mesure du temps basée sur le mouvement réel quotidien du Soleil réel. Le midi solaire apparent marque l heure à laquelle le Soleil traverse le méridien d un observateur particulier, et le jour solaire apparent est l intervalle entre deux passages successifs au méridien. LE TEMPS SOLAIRE VRAI, en un lieu et à un instant donné, est l angle horaire du soleil en ce lieu et à cet instant. LE TEMPS SOLAIRE MOYEN : Il suppose une vitesse constante du Soleil décrivant une orbite circulaire autour de l équateur céleste et accompli un circuit en une année tropique EQUATION DU TEMPS = TEMPS SOLAIRE MOYEN TEMPS SOLAIRE VRAI. LE TEMPS CIVIL : Temps admis par un pays pour les affaires civiles dans un fuseau horaire. LE TEMPS LOCAL : Il s agit soit du temps solaire apparent soit du temps solaire moyen en un lieu donné.