Pour s’orienter sur notre planète, nous utilisons des coordonnées comme la latitude et la longitude. Mais comment fait-on pour situer un objet dans l’immensité du ciel, qu’il s’agisse d’une étoile, d’une planète ou d’une comète ? C’est là qu’interviennent les systèmes de coordonnées célestes. Parmi eux, le système de coordonnées horizontales est le plus intuitif, car il est directement lié à la position de l’observateur. Il utilise l’horizon local comme plan de référence pour définir la position d’un objet grâce à deux angles : l’altitude et l’azimut.
En bref : Tout savoir sur le système de coordonnées horizontales
- Le système de coordonnées horizontales permet de situer un objet dans le ciel en fonction de l’observateur, en utilisant l’horizon comme référence.
- Il utilise deux angles : l’altitude (hauteur de l’objet au-dessus de l’horizon) et l’azimut (angle autour de l’horizon par rapport au Nord).
- Les positions changent constamment car elles dépendent de la rotation de la Terre et de la position géographique de l’observateur.
- Le zénith est le point directement au-dessus de la tête de l’observateur, et le nadir est le point diamétralement opposé.
- Ce système est pratique mais ses coordonnées ne sont pas fixes dans le temps et l’espace, contrairement à d’autres systèmes comme la déclinaison et l’ascension droite.
Fonctionnement du système de coordonnées horizontales
Le système de coordonnées horizontales est un système de coordonnées célestes qui utilise l’horizon local de l’observateur comme plan fondamental pour définir deux angles : l’altitude et l’azimut. Par conséquent, le système de coordonnées horizontales est parfois appelé système alt-azimut. Le système de coordonnées célestes divise le ciel en deux hémisphères : L’hémisphère situé au-dessus de l’observateur, où les objets sont au-dessus de l’horizon et sont visibles, et l’hémisphère inférieur, où les objets sont au-dessous de l’observateur et ne peuvent pas être vus, car la Terre fait obstacle à leur vision. Le grand cercle qui sépare les hémisphères est appelé l’horizon céleste. En pratique, l’horizon peut être défini comme le plan tangent à une surface liquide et calme, comme une flaque de mercure. Le pôle de l’hémisphère supérieur est appelé le zénith. Le pôle de l’hémisphère inférieur est appelé le nadir. Nous reviendrons en détail sur ces termes.
L’altitude (alt.), parfois appelée élévation (el.), est l’angle entre l’objet et l’horizon local de l’observateur. Pour les objets visibles, il s’agit d’un angle compris entre 0° et 90°. L’azimut (az.) est l’angle de l’objet autour de l’horizon, généralement mesuré à partir du Nord géographique et croissant vers l’Est.
Un système de coordonnées horizontales ne doit pas être confondu avec un système de coordonnées topocentriques. Les coordonnées horizontales définissent l’orientation de l’observateur, mais pas l’emplacement de l’origine, tandis que les coordonnées topocentriques définissent l’emplacement de l’origine, sur la surface de la Terre, contrairement à un système céleste géocentrique.
Altitude et azimut : les deux coordonnées principales
En astronomie, en artillerie, en navigation et dans d’autres domaines, l’altitude et l’azimut (ou azimuth) sont deux coordonnées décrivant la position d’un objet au-dessus de la Terre. Dans ce sens, l’altitude est exprimée comme une élévation angulaire (jusqu’à 90 degrés) au-dessus de l’horizon. L’azimut, en mesure astronomique, est le nombre de degrés dans le sens des aiguilles d’une montre à partir de la position plein Sud (généralement) par rapport au cercle vertical de l’objet (c’est-à-dire un grand cercle passant par l’objet et le zénith). À des fins non astronomiques, l’azimut est généralement mesuré dans le sens des aiguilles d’une montre à partir du Nord.
Zénith et nadir : les pôles de la sphère céleste
Le zénith est le point de la sphère céleste situé directement au-dessus d’un observateur sur la Terre. Le point opposé à 180 degrés au zénith, directement sous les pieds, est le nadir. Le zénith astronomique est défini par la gravité, c’est-à-dire par la visée d’un fil à plomb. Si cette ligne n’était pas déviée par des irrégularités locales de la masse terrestre comme les montagnes, elle pointerait vers le zénith géographique. Comme la Terre tourne et n’est pas une sphère parfaite, le zénith géocentrique est légèrement différent du zénith géographique, sauf à l’équateur et aux pôles. Le zénith géocentrique est l’intersection avec la sphère céleste d’une ligne droite tracée par la position de l’observateur depuis le centre géométrique de la Terre.
Déclinaison et ascension droite : des coordonnées fixes
La déclinaison est la déviation angulaire d’un corps au Nord ou au Sud de l’équateur céleste. La déclinaison et l’ascension droite, une coordonnée Est-Ouest, définissent ensemble la position d’un objet dans le ciel. La déclinaison Nord est considérée comme positive et la déclinaison sud, négative. Ainsi, +90 degrés de déclinaison marquent le pôle nord céleste [près de l’étoile polaire], et -90 degrés le pôle sud céleste. Ces coordonnées sont dites « équatoriales », car elles se basent sur l’équateur céleste, et sont fixes pour un objet donné, indépendamment de la position de l’observateur ou du moment de l’observation. C’est la principale différence avec le système de coordonnées horizontales.
Conclusion
Le système de coordonnées horizontales est fixé à un emplacement sur la Terre, et ne donne pas la position des étoiles. Par conséquent, l’altitude et l’azimut d’un objet dans le ciel changent avec le temps, car l’objet semble dériver dans le ciel avec la rotation de la Terre. De plus, comme le système horizontal est défini par l’horizon local de l’observateur, qui se repère par rapport aux points cardinaux, le même objet vu de différents endroits sur Terre au même moment aura des valeurs différentes d’altitude et d’azimut. C’est pourquoi, bien que très simple à utiliser pour un observateur, il n’est pas adapté aux cartes célestes ou aux catalogues d’étoiles qui nécessitent des coordonnées fixes, comme la déclinaison et l’ascension droite.
FAQ : tout savoir sur le système de coordonnées horizontales
Qu’est-ce que le système de coordonnées horizontales ?
Le système de coordonnées horizontales est un système astronomique qui permet de situer un astre dans le ciel en utilisant comme références l’horizon et les points cardinaux de l’observateur. Il utilise deux angles : l’altitude et l’azimut.
Qu’est-ce que l’altitude en astronomie ?
L’altitude est l’angle mesuré verticalement entre l’horizon et l’objet céleste. Cet angle est compris entre 0° (sur l’horizon) et 90° (au zénith).
Qu’est-ce que l’azimut ?
L’azimut est l’angle mesuré horizontalement autour de l’horizon, généralement depuis le Nord géographique, pour localiser l’objet. Il est mesuré en degrés, de 0° à 360°.
Pourquoi le système horizontal n’est-il pas fixe ?
Ce système n’est pas fixe car les coordonnées (altitude et azimut) d’un objet changent avec le temps en raison de la rotation de la Terre. De plus, elles dépendent de la position géographique de l’observateur.
Qu’est-ce que le zénith ?
Le zénith est le point imaginaire sur la sphère céleste qui se trouve directement au-dessus de la tête de l’observateur. C’est le point le plus haut du ciel pour un lieu donné.
Qu’est-ce que le nadir ?
Le nadir est le point diamétralement opposé au zénith. Il se situe directement sous les pieds de l’observateur.
Quelle est la différence entre le système horizontal et les coordonnées équatoriales ?
Le système horizontal est un système local qui dépend de l’observateur, tandis que les coordonnées équatoriales (déclinaison et ascension droite) sont fixes et ne dépendent pas du lieu ou de l’heure de l’observation. Elles sont utilisées pour les cartes et les catalogues d’étoiles.
À quoi sert un système de coordonnées horizontales ?
Ce système est très utile pour un observateur au sol, pour pointer un télescope ou pour localiser rapidement un astre dans le ciel par rapport à un repère familier, comme l’horizon.
Quel est le lien entre l’azimut et les points cardinaux ?
Dans la plupart des usages, l’azimut est mesuré à partir du Nord (0°), puis se déplace vers l’Est (90°), le Sud (180°), et l’Ouest (270°).
Peut-on convertir les coordonnées horizontales en coordonnées équatoriales ?
Oui, il est possible de convertir les coordonnées horizontales en coordonnées équatoriales, mais cela nécessite de connaître la latitude de l’observateur et l’heure sidérale locale. C’est un calcul complexe pour le commun des mortels.
Quel est un exemple simple d’utilisation de ce système ?
Un exemple simple est de dire « L’étoile se trouve à 45° d’altitude et à 135° d’azimut (sud-est) ». Cette description permet à un autre observateur au même endroit de la trouver facilement, mais elle ne serait pas correcte pour une personne se trouvant à des centaines de kilomètres de là.
Qu’est-ce que le méridien céleste ?
Le méridien céleste est un grand cercle imaginaire qui passe par le zénith, le nadir et les pôles célestes. Il divise le ciel en deux hémisphères : est et ouest.
Le système horizontal est-il utilisé en navigation ?
Oui, le système horizontal, et plus particulièrement l’azimut, est une clef en navigation pour orienter un navire ou un avion par rapport au nord et à d’autres points de référence.
