Carte astronomique, toute représentation cartographique des étoiles, des galaxies ou des surfaces des planètes et de la Lune. Les cartes modernes de ce type sont basées sur un système de coordonnées analogue à la latitude et la longitude géographiques. Dans la plupart des cas, des cartes modernes sont compilées à partir d'observations photographiques faites soit avec des équipements basés sur la Terre, soit avec des instruments transportés à bord de vaisseaux spatiaux.
Nature et signification
Les étoiles plus brillantes et les groupes d'étoiles sont facilement reconnaissables par un observateur expérimenté. Les corps célestes plus faibles, beaucoup plus nombreux, ne peuvent être localisés et identifiés qu'à l'aide de cartes astronomiques, de catalogues et, dans certains cas, d'almanachs.
Les premières cartes, globes et dessins astronomiques, souvent décorés de figures fantastiques, dépeignaient les constellations, groupements reconnaissables d'étoiles brillantes connues par des noms choisis avec imagination qui ont été pendant de nombreux siècles à la fois un délice pour l'homme et une aide fiable à la navigation. Plusieurs tombes royales égyptiennes du IIe millénaire avant JC contiennent des peintures de figures de constellation, mais elles ne peuvent pas être considérées comme des cartes précises. Les astronomes grecs classiques utilisaient des cartes et des globes; malheureusement, aucun exemple ne survit. Il reste de nombreux petits globes célestes métalliques de fabricants islamiques du XIe siècle. Les premiers planisphères imprimés (représentations de la sphère céleste sur une surface plane) ont été produits en 1515, et des globes célestes imprimés sont apparus à peu près au même moment.
L'astronomie télescopique a commencé en 1609 et, à la fin du XVIIe siècle, le télescope était utilisé pour cartographier les étoiles. Dans la dernière partie du XIXe siècle, la photographie a donné un puissant élan à l'élaboration de cartes précises, qui a culminé dans les années 1950 avec la publication de National Geographic Society – Palomar Observatory Sky Survey, une représentation de la partie du ciel visible depuis le Palomar Observatory en Californie..
De nombreuses cartes modernes utilisées par des observateurs amateurs et professionnels du ciel montrent des étoiles, des nébuleuses sombres de poussière obscurcissante et des nébuleuses lumineuses (masses de matière ténue et brillante). Des cartes spécialisées montrent des sources de rayonnement radio, des sources de rayonnement infrarouge et des objets quasi-stellaires ayant de très grands décalages vers le rouge (les raies spectrales sont déplacées vers des longueurs d'onde plus longues) et de très petites images. Les astronomes du 20e siècle ont divisé le ciel entier en 88 zones, ou constellations; ce système international codifie la dénomination des étoiles et des motifs d'étoiles qui ont commencé à l'époque préhistorique. À l'origine, seules les étoiles les plus brillantes et les motifs les plus visibles portaient des noms, probablement en fonction de l'apparence réelle des configurations. Depuis le XVIe siècle, les navigateurs et les astronomes ont progressivement rempli toutes les zones laissées non désignées par les anciens.
La sphère céleste
Pour tout observateur, ancien ou moderne, le ciel nocturne apparaît comme un hémisphère posé à l'horizon. Par conséquent, les descriptions les plus simples des motifs d'étoiles et des mouvements des corps célestes sont celles présentées à la surface d'une sphère.
La rotation quotidienne vers l'est de la Terre sur son axe produit une apparente rotation diurne vers l'ouest de la sphère étoilée. Ainsi, les étoiles semblent tourner autour d'un pôle céleste nord ou sud, la projection dans l'espace des pôles de la Terre. À égale distance des deux pôles se trouve l'équateur céleste; ce grand cercle est la projection dans l'espace de l'équateur terrestre.
La sphère céleste illustrée ici est vue depuis une certaine latitude nordique moyenne. Une partie du ciel adjacente à un pôle céleste est toujours visible (la zone ombrée dans le diagramme), et une zone égale autour du pôle opposé est toujours invisible sous l'horizon; le reste de la sphère céleste semble s'élever et se coucher chaque jour. Pour toute autre latitude, la partie particulière du ciel visible ou invisible sera différente et le diagramme doit être redessiné. Un observateur situé au pôle Nord de la Terre n'a pu observer que les étoiles de l'hémisphère nord céleste. Un observateur à l'Équateur, cependant, pourrait voir la sphère céleste entière pendant que le mouvement quotidien de la Terre le transportait.
En plus de leur mouvement quotidien apparent autour de la Terre, le Soleil, la Lune et les planètes du système solaire ont leurs propres mouvements par rapport à la sphère étoilée. Étant donné que la brillance du soleil obscurcit les étoiles d'arrière-plan, il a fallu des siècles avant que les observateurs découvrent le chemin précis du soleil à travers les constellations qui sont maintenant appelées les signes du zodiaque. Le grand cercle du zodiaque tracé par le Soleil sur son circuit annuel est l'écliptique (ainsi appelé parce que des éclipses peuvent se produire lorsque la Lune la traverse).
Vu de l'espace, la Terre tourne lentement autour du Soleil dans un plan fixe, le plan écliptique. Une ligne perpendiculaire à ce plan définit le pôle écliptique, et cela ne fait aucune différence que cette ligne soit projetée dans l'espace à partir de la Terre ou du Soleil. Tout ce qui est important, c'est la direction, car le ciel est si loin que le pôle écliptique doit tomber sur un point unique de la sphère céleste.
Les principales planètes du système solaire tournent autour du Soleil dans presque le même plan que l'orbite terrestre, et leurs mouvements seront donc projetés sur la sphère céleste presque, mais rarement exactement, sur l'écliptique. L'orbite de la Lune est inclinée d'environ cinq degrés par rapport à ce plan, et donc sa position dans le ciel s'écarte de l'écliptique plus que celles des autres planètes.
Parce que la lumière aveuglante du soleil bloque certaines étoiles de la vue, les constellations particulières qui peuvent être vues dépendent de la position de la Terre sur son orbite, c'est-à-dire de la place apparente du Soleil. Les étoiles visibles à minuit se déplaceront vers l'ouest d'environ un degré chaque minuit successif à mesure que le Soleil progresse dans son mouvement apparent vers l'est. Les étoiles visibles à minuit en septembre seront cachées par l'éblouissant soleil de midi 180 jours plus tard en mars.
Pourquoi l'écliptique et l'équateur céleste se rencontrent à un angle de 23,44 ° est un mystère inexpliqué provenant de l'histoire passée de la Terre. L'angle varie progressivement par petites quantités en raison des perturbations gravitationnelles causées par la Lune et la planète sur Terre. Le plan écliptique est relativement stable, mais le plan équatorial se déplace continuellement à mesure que l'axe de rotation de la Terre change de direction dans l'espace. Les positions successives des pôles célestes dessinent de grands cercles dans le ciel avec une période d'environ 26 000 ans. Ce phénomène, connu sous le nom de précession des équinoxes, fait tour à tour une série d'étoiles différentes devenir des étoiles polaires. Polaris, l'étoile polaire actuelle, se rapprochera du pôle nord céleste vers l'an 2100 ce. Au moment de la construction des pyramides, Thuban dans la constellation Draco servait d'étoile polaire, et dans environ 12 000 ans, l'étoile de première magnitude Vega sera près du pôle nord céleste. La précession rend également les systèmes de coordonnées sur des cartes d'étoiles précises applicables uniquement pour une époque spécifique.
Systèmes de coordonnées célestes
Le système d'horizon
Le système altazimutal simple, qui dépend d'un endroit particulier, spécifie les positions par altitude (l'élévation angulaire par rapport au plan de l'horizon) et azimut (l'angle dans le sens horaire autour de l'horizon, généralement à partir du nord). Les lignes d'égale altitude autour du ciel sont appelées almucantars. Le système d'horizon est fondamental en navigation, ainsi qu'en levé terrestre. Pour cartographier les étoiles, cependant, les coordonnées fixées par rapport à la sphère céleste elle-même (comme les systèmes écliptiques ou équatoriaux) sont beaucoup plus appropriées.
Le système écliptique
La longitude et la latitude célestes sont définies par rapport aux pôles écliptiques et écliptiques. La longitude céleste est mesurée vers l'est à partir de l'intersection ascendante de l'écliptique avec l'équateur, une position connue sous le nom de «premier point du Bélier» et la place du Soleil au moment de l'équinoxe vernal vers le 21 mars. Le premier point du Bélier est symbolisé par les cornes du bélier (♈).
Contrairement à l'équateur céleste, l'écliptique est fixée parmi les étoiles; cependant, la longitude écliptique d'une étoile donnée augmente de 1,396 ° par siècle en raison du mouvement précessionnel de l'équateur - similaire au mouvement précessionnel du sommet d'un enfant - qui déplace le premier point du Bélier. Les 30 premiers degrés le long de l'écliptique sont nominalement désignés comme le signe Bélier, bien que cette partie de l'écliptique se soit maintenant déplacée vers l'avant dans la constellation des Poissons. Les coordonnées écliptiques prédominaient dans l'astronomie occidentale jusqu'à la Renaissance. (En revanche, les astronomes chinois ont toujours utilisé un système équatorial.) Avec l'avènement des almanachs nautiques nationaux, le système équatorial, qui est mieux adapté à l'observation et à la navigation, a gagné en importance.
Le système équatorial
Sur la base de l'équateur et des pôles célestes, les coordonnées équatoriales, l'ascension droite et la déclinaison, sont directement analogues à la longitude et la latitude terrestres. L'ascension droite, mesurée vers l'est à partir du premier point du Bélier (voir directement ci-dessus), est généralement divisée en 24 heures plutôt qu'en 360 °, soulignant ainsi le comportement horloger de la sphère. Des positions équatoriales précises doivent être spécifiées pour une année particulière, car le mouvement de précession change continuellement les coordonnées mesurées.
