Maxime Spano, Astronome, Astroval, l’observaoire de la vallée de Joux

Novembre 2023

La Grande Ourse, la Petite Ourse, l’étoile polaire…ces constellations, ces étoiles si familières et utiles dont nous vous avons parlé dans un précédent texte permettent de repérer les points cardinaux, de savoir en quelle saison nous sommes, quelle est notre latitude et avec un peu de pratique peuvent même nous indiquer quelle heure il est. Elles sont donc très pratiques pour se déplacer sur Terre. Partout sur Terre ? Non.

Notre ciel nocturne de l’hémisphère Nord n’est malheureusement pas visible en tout point de notre belle planète bleue. Et plus l’on descend vers le Sud, moins il sera visible. Et cela pourra jouer des tours au sens de l’orientation du voyageur peu préparé. Explications.

Le ciel observable

Quand vous regardez le ciel nocturne, la zone de l’espace qui est visible est limitée par votre horizon. La Terre étant, à peu de choses près, sphérique, l’horizon sera la tangente à cette sphère au point où vous vous trouvez. Et lorsque vous vous déplacez sur Terre, votre ligne d’horizon change la zone de ciel observable.

Fig.1 Le ciel observable est au-dessus de la ligne d’horizon

Prenons les cas extrêmes des pôles et de l’équateur.
Quand vous êtes au pôle Nord et que vous regardez au zénith (le point situé exactement à la verticale au-dessus de vous), vous regardez dans la direction de l’axe de rotation de la Terre. Et cet axe qui part du pôle Nord terrestre arrive au pôle Nord céleste.
Si vous regardez à l’horizon, vous serez parallèle à l’équateur terrestre et vous regarderez donc l’équateur céleste.

A l’équateur, en regardant vers le zénith, vous regarderez dans la direction de l’équateur céleste et le pôle Nord céleste sera donc à l’horizon. Mais en plus, vous pourrez désormais voir également le pôle Sud céleste à l’horizon opposé.

Qu’est-ce que cela nous apprend ? Tout d’abord, qu’en dehors de l’équateur tout le ciel n’est pas visible depuis un seul point de la Terre. Pour tout voir il faut voyager, comme Gaia !

Ensuite que certaines constellations ne seront tout simplement jamais visibles depuis un point donné.

Fig2. Différents repères terrestres et leur correspondance céleste.

Si nous prenons l’étoile polaire dans la Petite Ourse, qui se trouve très près du pôle Nord céleste. Sa hauteur sur l’horizon est très facile à trouver puisqu’elle est égale à la latitude du lieu où vous êtes. Par exemple, au pôle Nord (90° de latitude Nord) elle sera pile au-dessus de vous, au zénith donc.
A l’équateur (0° de latitude) elle sera à l’horizon et en Suisse (environ 46°N) et bien elle sera à peu près au milieu entre les deux.
Vous comprenez aussi que si l’on va dans l’hémisphère Sud elle restera sous l’horizon. A Montevideo (Uruguay) par exemple, la polaire sera à -35° sous l’horizon en permanence.

Fig3. Hauteur de l’étoile polaire selon différents points de la Terre

Et nous pouvons généraliser ceci en disant que toutes les constellations situées près du pôle Nord céleste ne seront pas visible depuis l’hémisphère Sud, et que celles près du pôle Sud céleste ne le seront pas depuis l’hémisphère Nord.

Heureusement, celles situées près de l’équateur céleste seront visibles depuis les deux hémisphères. Il ne faudra donc réapprendre qu’une partie du ciel seulement, ouf !

Fig4. Cartes du ciel pour les constellations visibles dans l’hémisphère Nord et Sud céleste. Les constellations situées près de l’équateur céleste, comme Orion, sont visibles dans les deux hémisphères sur Terre. (Stellarium)

Mais les surprises ne s’arrêtent pas là pour l’astronome voyageur.

Vous le savez tous et toutes les habitants de l’hémisphère Sud marchent la tête en bas…enfin par rapport à nous. Je vous rassure ils marchent parfaitement les pieds au sol, le bas étant défini par la direction vers la quelle nous sommes attirés par la Terre alors que le haut est la direction opposée (le zénith). Le bas et le haut sont donc des notions très locales et heureusement sinon seuls les habitants du pôle Nord marcherait « droit » et en suisse tout le monde marcherait penché à 46° !

En revanche nos habitudes et nos repères célestes ne sont plus forcément les mêmes.

Le Soleil

Depuis l’hémisphère Nord, le Soleil a un parcours dans le ciel qui le mène de la direction Est vers la direction Ouest au fil de la journée. Ce mouvement est causé par la rotation de la Terre. Entre l’Est et l’Ouest il passe au méridien, le point le plus haut de sa trajectoire journalière, qui se trouve au Sud. Cette direction est due au fait que nous devons regarder vers le Sud de notre planète pour y voir le Soleil.

Depuis l’hémisphère Sud, le soleil à aussi une trajectoire qui le mène d’Est en Ouest, puisque la Terre tourne dans le même sens peu importe l’hémisphère où nous sommes. En revanche son passage au méridien se fera au Nord, car c’est dans cette direction qu’il sera observable. Le soleil se trouvera toujours proche de l’équateur céleste, prolongation dans l’espace de l’équateur terrestre.
Dans l’hémisphère Sud il faudra donc construire sa maison face au Nord pour bénéficier au maximum de l’ensoleillement ou installer son cadran solaire face au Nord pour pouvoir lire l’heure solaire !

Fig5. Direction vers laquelle se trouve le Soleil au méridien pour deux observateurs sur Terre.

La Lune

Outre les nouvelles constellations, le Soleil passant au Nord, il y a encore plus déroutant dans l’hémisphère Sud avec la Lune.
Car non seulement elle passera, elle aussi, au méridien coté Nord mais elle sera à l’envers par rapport à l’hémisphère Nord. C’est-à-dire que le haut et le bas ainsi que la gauche et la droite seront inversés. Il est important de noter que nous verrons partout sur Terre la même partie de la Lune éclairée, que sa phase sera la même, mais qu’elle sera simplement inversée à cause d’un effet géométrique.

Fig6. Observations de la Lune pour deux personnes dans des hémisphères différents, avec leurs points de repères respectifs. La Lune est identique dans les deux hémisphères, mais les points de repères visent des zones différentes causant les inversions haut/bas et gauche/droite.

Fig7. Aspect de la Lune vue depuis la Terre dans l’hémisphère Nord (gauche) et Sud (droite). Credit: NASA’s Scientific Visualization Studio

Les voyageurs, l’équipage de gaia par exemple, ont donc tout lieu d’être perturbé en regardant le ciel, tant de jour que de nuit.