Initiation à l'observation du ciel

Par Denis Bergeron

 

Lorsqu'on observe le ciel sous un ciel noir sans lune et exempt de pollution lumineuse, nous voyons des millions d'étoiles. Pour nous repérer parmi ces étoiles, les astronomes ont adoptés une convention internationale en utilisant les 88 figures de CONSTELLATION que nous connaissons depuis des millénaires. C'est ainsi que selon les saisons, nous pouvons reconnaître dans le ciel des constellations comme Orion, Sagittaire, Cygne, Centaure, etc. L'ensemble des constellations couvre le ciel en entier d'un pôle à l'autre. Le ciel visible à partir de notre Terre constitue notre environnment local selon la position que nous occupons dans notre galaxie la Voie lactée.

Dépendant de notre position géographique sur la Terre selon notre latitude, nous avons accès à une certaine partie du ciel alors visible alors qu'une autre partie nous sera invisible. Par exemple, si nous demeurons sous les latitudes Nord (+45° N), nous ne pourrons jamais voir les constellations de l'hémisphère Sud comme le Centaure, Croix du Sud, etc. Il en sera de même si on demeure sous les latitudes Sud (-45°S). On ne pourra jamais voir les constellations de l'hémisphère Nord comme la Grande Ourse, Cassiopée, etc. Par contre, si on demeure à l'équateur (latitude 0°), les deux pôles seront situés à l'horizon et l'ensemble du ciel sera visible si nous avons un horizon totalement plat.

Les 88 constellations du ciel sont en quelques sortes apparentées aux continents de notre globe. Pour un voyageur terrestre, il est important de connaître sa géographie pour s'orienter sur la Terre et se diriger à l'endroit voulu.

Pour s'orienter n'importe où sur la Terre, on se sert d'un système de coordonnées géographiques en LATITUDE (pôle Sud vers le pôle Nord) et en LONGITUDE (position 0° à Greenwich, Angleterre) vers l'Ouest. Le tour de la Terre fait 360°.

Ainsi, pour repérer la position exacte de Val-des-Bois sur la Terre, on obtient la coordonnée géographique suivante:

 

 

Endroit

Longitude

Latitude

Val-des-Bois, Québec, Canada

75° 36' 51"Ouest

45° 53' 44"Nord

Pour repérer un objet céleste quelconque dans le ciel, les astronomes utilisent un système de coordonnées semblable basé sur la prolongation dans le ciel des coordonnées géographiques terrestres. Sur la Terre, nous avons le pôle Nord et Sud identifiant l'axe de rotation de la Terre, l'équateur terrestre identifiant la séparation de la Terre en deux parties égales. Ainsi, le système terrestre de coordonnée géographique au niveau des LATITUDES prend son origine à l'équateur et prend une valeur positive jusqu'au pôle Nord (0° à +90° N) et prend une valeur négative (0° à -90° S) jusqu'au pôle Sud. Au niveau des LONGITUDES, l'origine 0° est situé à Greenwich en Angleterre et augmente positivement vers l'Ouest  jusqu'à 360°.

En astronomie, nous avons le pôle Nord céleste qui est la prolongation de l'axe de rotation de la Terre dans le ciel. Ce point est situé près d'une étoile brillante appelé ETOILE POLAIRE (POLARIS). Si on prenait une photographie du ciel à longue pose avec un appareil photo fixé sur un trépied et centré sur l'étoile polaire, on verrait des arcs de cercles correspondant au déplacement des étoiles autour du pôle Nord céleste.

   

Cependant, la position du pôle Nord céleste n'est pas situé exactement à l'emplacement de l'étoile polaire mais légèrement à côté. En astronomie, toutes les montures équatoriales des télescopes (axe polaire) doivent être orientées sur le pôle Nord céleste pour compenser la rotation terrestre.

Nous avons également le pôle Sud céleste qui est la prolongation de l'axe de rotation terrestre dans le ciel mais du côté de l'hémisphère Sud. Nous avons l'EQUATEUR CELESTE qui est la prolongation de l'équateur terrestre dans le ciel séparant celui-ci en deux parties égales. Le système de coordonnée géographique terrestre (longitude/latitude) est remplacé par un système de coordonnée équatoriale céleste dont les longitudes portent le terme ASCENSION DROITE (RIGHT ASCENSION) et les latitudes portent le terme DECLINAISON (DECLINATION).

L'origine des ascensions droites (0°) est  situé sur le POINT VERNAL soit la position qu'occupe le Soleil au printemps (23 mars) correspondant à la jonction de l'EQUATEUR CELESTE et de l'ECLIPTIQUE (prolongation dans le ciel de l'orbite terrestre où se déplace le Soleil et les planètes). Le point vernal est situé dans la constellation des Poissons. L'origine des déclinaisons (0°) se situe sur l'équateur céleste et augmente positivement jusqu'au pôle Nord céleste (+90° N) et négativement jusqu'au pôle Sud céleste (-90° S).

Un autre système de coordonnées utilisées pour rechercher un objet céleste dans le ciel est le système de coordonnées AZIMUTALES (altitude et azimut). L'altitude se mesure de 0° à l'horizon jusqu'à 90° au zénith et la longitude se mesure de 0° ou 360° au Nord en augmentant vers l'Est. Ainsi, l'azimut à l'Est est 90°, au Sud 180°, à l'Ouest 270° et au Nord 360° ou 0°. Cependant, en astronomie, le système le plus utilisé est le système de coordonnées équatoriales.

En plus des coordonnées équatoriales, nous avons la brillance de l'objet exprimé en MAGNITUDE et le DIAMETRE APPARENT exprimé en degré, minute d'arc ou seconde d'arc. Les magnitudes sont exprimés selon une échelle logarithmique. Ainsi, une différence d'une magnitude signifie que celle-ci peut être 2.5 fois plus ou moins brillante. Par exemple, une étoile de magnitude +6 est 2.5 fois plus faible qu'une étoile de magnitude +5. Une étoile de magnitude +6 est 100 fois plus brillante qu'une étoile de magnitude +11 (2.55). La magnitude du Soleil est de -26, la lune -13, Vénus -4, Jupiter -2, l'étoile polaire (+2), l'étoile la plus faible visible à l'oeil nu dans les meilleures conditions +6, etc.

Le DIAMETRE APPARENT des objets célestes s'exprime en unité de mesure d'angle correspondant au degré (°), minute d'arc (') ou seconde d'arc ("). Par exemple, le diamètre apparent de la constellation de la Grande Ourse est d'environ 7°. Le diamètre apparent du Soleil et de la Lune est d'environ 1/2 degré ou 30 minutes d'arc. Le diamètre apparent de la nébuleuse d'Orion dans les ciel est d'environ 66 minutes d'arc soit environ 1 degré. Le diamètre apparent de la planète Jupiter est d'environ 45 secondes d'arc, etc.

Ainsi, lorsqu'on veut situer un objet céleste sur une carte céleste, nous devons tenir compte des informations sur sa position   (COORDONNEES EQUATORIALES), son éclat (MAGNITUDE) et son DIAMETRE APPARENT.

OBJET CELESTE

ASCENSION DROITE

DECLINAISON

MAGNITUDE

DIAMETRE APPARENT

Jupiter

 08h 59m 12.4s

+18°00'38"

 -2.59

45.4"

Saturne

 05h 26m 39.1s

+22°03'15"

 -0.63

19.5 "

Nébuleuse d'Orion Messier 42

 05h 35m 33.1s

 -05°26'58"

4.0

66.0'

Le fait de situer un objet céleste sur une carte céleste ne signifie pas pour autant qu'il sera visible à notre lieu d'observation. Comme la Terre tourne sur elle-même, nous voyons les étoiles se lever à l'Est et se coucher à l'Ouest. Ainsi, un objet quelconque se lèvera à l'horizon Est à une heure donnée, passera à son point le plus haut dans le ciel (appelé MERIDIEN) à une autre heure donnée puis se couchera à l'horizon Ouest à une autre heure donnée. L'heure d'observation d'un objet quelconque pour un lieu donné variera constamment à cause de la rotation de la Terre sur son axe et de sa révolution autour du Soleil.

C'est pour cette raison que si on observe la position apparente d'un même objet dans le ciel à la même heure chaque soir, nous verrons que celui-ci changera au cours des jours et des semaines. Pour observer un objet quelconque à notre site d'observation, nous devons connaître notre position géographique (longitude, latitude et élévation). En connaissant notre position d'observation, nous pouvons savoir quand nous pourrons observer un objet céleste.

Pour nous aider à observer le ciel, les astronomes se servent d'un CHERCHE-ETOILE. Le cherche étoile est très peu dispendieux et contient la plupart des constellations visibles sous nos latitudes. Nous avons des cherches-étoiles pour les constellations de l'hémisphère Nord et il y a des cherches-étoiles pour les constellations du ciel de l'hémisphère Sud. Un cherche-étoile présente une partie fixe de fond où sont dessinées les constellations avec leurs noms et leurs principales étoiles identifiées par des symboles grecques selon leur magnitude, la Voie lactée, les objets célestes les plus brillants, l'équateur céleste, l'écliptique, ainsi que les mois de l'année indiqués sur le pourtour.

Les étoiles sont représentées par des points dont la grosseur dépend de leur magnitude. Certains types d'étoiles particulières comme les étoiles doubles, les étoiles variables ont un symbole particulier. Une partie mobile semi-transparente représente la partie du ciel visible au lieu d'observation avec les positions d'orientation Nord, Sud, Est et Ouest, les heures de la journée (0 à 24 heures) ainsi que le point situé directement au-dessus de l'observateur (ZENITH). Finalement, le système de coordonnée équatoriale (ascension droite et déclinaison) y est également inclus pour repérer les positions des objets célestes dans le ciel.

Un cherche-étoile est l'outil principal de tout astronome. Il sert à apprendre les constellations et à se repérer dans le ciel. Pour découvrir les merveilles du ciel, il faut savoir comment s'orienter dans le ciel et connaître ses constellations. Cela équivaut à connaître sa géographie sur la Terre et être capable de situer ses principaux continents. Une fois que l'on maîtrise parfaitement son ciel et que l'on peut reconnaître les constellations, on peut commencer à y rechercher certains objets célestes intéressants comme les amas d'étoiles, certaines nébuleuses et même des galaxies les plus brillants.

Tout comme les villes appartiennent à un pays particulier délimité par des frontières, certains objets célestes appartiennent à des constellations également délimitées par des frontières. Par exemple, la grande nébuleuse d'Orion (Messier 42) est située dans la constellation d'Orion. La grande galaxie d'Andromède appartient à la constellation d'Andromède. Ainsi donc, pour retrouver un objet céleste quelconque, on ira les rechercher dans une constellation précise.

Les objets célestes du ciel profond (deep sky) comme les nébuleuses, amas d'étoiles, galaxies, etc sont catalogués selon différents types d'index ou de catalogues. Beaucoup d'objets découverts par l'astronome français Charles Messier portent son nom suivi d'un numéro. Par exemple, l'amas globulaire Messier 13 (M13) dans Hercules ou la grande galaxie d'Andromède Messier 31. Il existe 110 objets Messier. Outre les objets Messier, on retrouve des objets du NEW GENERAL CATALOG ou NGC. Par exemple, la grande nébuleuse d'Orion (M42) porte le numéro NGC1976. Le catalogue NGC compte plusieurs milliers d'objets célestes. Il existe aussi plusieurs autres catalogues pour identifier et situer des objets célestes. Les bons atlas d'astronomie comme URANOMETRIA 2000 et certains logiciels haut de gamme de planétarium permettent d'identifier des milliers d'objets célestes du ciel profond. En général, on y retrouve la position de l'objet, sa magnitude, sa dimension, ses caractéristiques et autres informations intéressantes.

Pour débuter l'observation du ciel, il est conseillé d'apprendre au départ ses constellations afin de les reconnaître facilement puis d'essayer de repérer certains objets célestes brillants et étendus. Pour savoir quels sont ces objets célestes à observer, il est important de les connaître. Si nous savons pas ce que l'on observe, cela ne nous apprendra rien. Il importe donc d'apprendre c'est quoi une planète, une étoile, un amas ouvert, un amas globulaire, une nébuleuse diffuse, une nébuleuse planétaire, une galaxie, un amas de galaxies, un trou noir, un quasar, etc. Il existe dans la plupart des librairies d'excellents volumes traitant de la base de l'astronomie.

Une fois que l'on maîtrise ces notions, il devient alors beaucoup plus intéressant de découvrir de quoi est constitué notre univers et de tenter de les observer par soi-même. L'observation du ciel et de ses merveilles nous permet de découvrir l'immensité de l'univers de l'infiniment petit à l'infiniment grand. Les forces qui gouvernent l'univers se retrouvent partout dans notre quotidien. Notre façon de voir les choses se retrouvent aussi enrichies grâces à ces connaissances. C'est  un contact direct avec la nature qui nous fait vivre de nombreux moments d'extases.

Lorsqu'on connaît le ciel et ses merveilles, on peut mieux comprendre notre situation. Par exemple, lorsqu'on regarde la Voie lactée, on regarde notre propre galaxie qui contient plus de 150 milliards d'étoiles semblables à notre Soleil. Si on regarde vers la constellation du Sagittaire, on regarde vers le centre de notre galaxie vers son noyau.

C'est pourquoi, on remarque sur les photos astronomiques beaucoup plus d'étoiles concentrées dans cette partie de la Voie lactée.

Si on regarde dans la constellation du Cygne, on remarque une bande sombre semblant séparé la Voie lactée. Il s'agit d'un des bras de notre galaxie que l'on appelle BRAS DU CYGNE. Si on regarde la Voie lactée dans le voisinage de la constellation d'Orion, on regarde un autre bras de notre galaxie que l'on appelle BRAS D'ORION.

C'est dans la Voie lactée que l'on retrouvera la plupart des NEBULEUSES (pouponnières d'étoiles) formant de nouvelles étoiles sous la forme d'amas ouverts.

Si on regarde vers les constellations comme le Lion, Vierge, Grande Ourse, on regarde vers l'EXTERIEUR DE NOTRE GALAXIE et c'est à ces endroits que l'on retrouvera nos voisins les autres galaxies. Les millions d'étoiles que nous observons dans le ciel à l'oeil nu, au télescope, ou à l'aide de la photographie sont toutes situées dans notre propre galaxie. Il y a des milliards de galaxies contenant des milliards d'étoiles.

Lorsqu'on regarde les CONSTELLATIONS DU ZODIAQUE (Balance, Verseau, Gémeaux, Bélier, etc), nous y retrouvons l'ensemble des planètes et des astéroïdes car ces astres se trouvent sur des orbites identiques à celle de la Terre et la prolongation de l'orbite terrestre dans le ciel s'appelle ECLIPTIQUE. C'est ainsi, qu'on ne retrouvera jamais une planète dans la grande Ourse ou dans Orion mais seulement dans les constellations du zodiaque qui parcourent l'écliptique. Le meilleur moment pour observer les planètes, c'est lorsque celles-ci sont le plus proche de la terre soit au voisinage des conjonctions inférieures pour les planètes Mercure et Vénus ou lors des oppositions pour les autres planètes. Dans le cas des planètes Vénus et Mercure, il est possible de les observer en plein jour lorsqu'on connaît leur position exacte et lorsqu'elles sont loin du soleil (plus grande élongations Est ou Ouest). Il faut surveiller les éphémérides pour connaître les meilleurs moments d'observation.

Pour découvrir les objets célestes, nous avons recours à des instruments qui permettent d'extensionner nos sens. L'OEIL HUMAIN permet de voir les objets brillants et étendus un peu de la manière d'une caméra vidéo qui filme 30 images par seconde. L'oeil humain est donc limité à l'observation des constellations, de certaines planètes brillantes, la Voie lactée, la Lune, les aurores boréales, les étoiles filantes et certaines comètes brillantes.

Par contre, une bonne paire de JUMELLES 7X50 est l'étape logique à suivre pour ceux qui connaissent très bien les constellations du ciel et qui sont parfaitement capables de s'orienter et de repérer certains objets faciles. Avec une paire de jumelles, on peut observer certains amas d'étoiles, certaines nébuleuses, quelques galaxies brillantes, les satellites de jupiter, les éclipses de lune et quelques comètes brillantes.

Si la passion vous anime et que vous voulez observer les objets célestes plus en détails, l'utilisation d'un PETIT TELESCOPE de 15 à 25 cm est conseillé. Un télescope simple de configuration Newton muni d'une monture azimutale (altitude et azimut) de type Dobson muni d'un petit chercheur est idéal. Evitez l'achat d'instrument dispendieux de type Meade ou Celestron équipé de monture équatoriale motorisée et système GOTO si vous ne connaissez pas suffisament les bases de l'astronomie. Vous pouvez même fabriquer votre propre miroir et télescope.

Si par contre, vous êtes un passionné et que vous désirez pousser vos découvertes, l'utilisation d'un télescope plus perfectionné est conseillé. Les marques Meade et Celestron avec système LX-200 ou GOTO permettent de pointer automatiquement sur un objet céleste contenu dans une base de données. Cela suppose que vous maîtrisez les notions de base de l'utilisation d'un télescope (collimation, pointage de la monture précise sur le pôle Nord céleste, etc). Plus le télescope aura un gros diamètre, plus vous allez chercher les détails de vos objets célestes. Ces instruments sont beaucoup plus encombrants et difficiles à manipuler.

Pour aller chercher les détails des objets célestes, vous devrez songer à utiliser la photographie ou pour les passionnés qui sont connaissants en astronomie et en informatique et qui veulent pousser au maximum les capacités de leurs instruments, l'imagerie CCD est la technologie de pointe la plus avancée actuellement.

En conclusion, l'apprentissage de l'astronomie se fait d'une façon graduelle en utilisant un simple cherche-étoile et de bons livres d'initiation. Au gré de vos intérêts, vous pourrez utiliser une bonne paire de jumelles 7X50 ou un petit télescope. Si vous voulez immortaliser vos objets ou aller chercher le maximum de détails, vous pouvez expérimenter l'astrophotographie avec films. Vous pourrez photographier les constellations et certains objets brillants. Si vous avez un bon télescope muni d'une monture équatoriale motorisée, vous pouvez prendre des images de vos objets préférés en utilisant l'optique de votre instrument.

Finalement, si vous êtes situés en ville et que vous êtes limités au niveau de la qualité du ciel, l'imagerie CCD et les techniques de traitement d'images par informatique permet d'obtenir des images très détaillées de vos objets préférés. Vous devrez être très avancé et prêt à investir du temps et de l'argent pour atteindre vos objectifs.

L'astronomie est un des plus beau passe-temps qui permet de couvrir tout un éventail de sciences. Chacun peut y trouver son compte en fonctions de ses intérêts propres. Pour en apprendre plus sur le sujet, je vous suggère de consulter la bibliothèque et les explications sur certains types d'objets célestes exposés dans la page d'accueil (index).

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