Le repérage des objets célestes

Quand on observe des astres dans le ciel, étant incapable d'estimer simplement leur distances, on est amené naturellement à considérer seulement leurs directions et à les imaginer situés sur une sphère de rayon inconnu mais très grand, centrée sur nous.

(On commet ainsi des abus de langage, désignant par le mot "point" une direction ou une demi-droite issue de notre oeil, par l'expression "petit cercle" un cône circulaire avec notre oeil comme sommet, par l'expression "grand cercle" un plan passant par notre oeil, etc.)

la sphère céleste

Les figures formées sur cette sphère par les groupements conventionnels d'étoiles appelés constellations demeurent pratiquement invariables. Les anciens ont donc supposé les étoiles fixées sur une sphère appelée sphère des fixes ou firmament. Les dimensions de la terre étant négligeables par rapport aux distances des étoiles, cette sphère est indépendante du lieu d'observation.
A cause de la rotation de la terre autour de son axe, cette sphère nous semble tourner autour d'un axe dont le pôle nord est actuellement proche de l'étoile polaire. Le grand cercle perpendiculaire à l'axe des pôles céleste s'appelle équateur céleste. Les directions sur cette sphère sont définies par analogie avec les coordonnées terrestres. La distance angulaire de la direction visée avec l'équateur céleste, analogue à la latitude terrestre, s'appelle la déclinaison D). L'autre coordonnée, l'ascension droite (a ), analogue à la longitude sur la terre, est l'angle du plan méridien contenant l'étoile visée avec un plan méridien origine. Ce plan méridien origine contient le point vernal ou point gamma (g) dont nous reparlerons plus loin.

La sphère des fixes et les coordonnées équatoriales

On est aussi amené à considérer une sphère liée au point d'observation, la sphère céleste locale. Son axe fondamental est la verticale du lieu, du nadir (vers le bas) au zénith (vers le haut), le grand cercle perpendiculaire à cet axe est l'horizon. Les directions sur cette sphère sont définies par deux quantités : la hauteur (h), distance angulaire au plan de horizontal, et l'azimut (a), distance angulaire du demi-plan vertical contenant cette direction avec un demi-plan vertical origine dirigé vers le nord pour les marins, les géographes et les militaires, mais dirigé vers le sud pour les astronomes.

La sphère locale et les coordonnés horizontales

Reste à positionner ces deux sphères l'une par rapport à l'autre ; pour cela nous utilisons la propriété fondamentale suivante :

La latitude (N resp. S), angle que fait la verticale avec le plan de l'équateur terrestre, est égale à la hauteur du pôle (N resp. S) au-dessus de l'horizon,
elle est aussi égale au complément à 90° de la hauteur de l'équateur céleste.

Latitude et hauteur du pôle d'après "Pour comprendre l'astronomie" par l'abbé Th. Moreux, Paris, 1937