coordonnées horizontales

Imaginez-vous dehors, face au ciel. Pour montrer un astre, vous tournez d'abord sur vous-même vers une direction de l'horizon. Vous levez ensuite le regard plus ou moins haut.

Les coordonnées horizontales traduisent ces deux gestes en angles. L'azimut indique la direction autour de l'horizon ; la hauteur indique l'élévation au-dessus de celui-ci. Avec la convention qui part du nord dans le sens des aiguilles d'une montre, un azimut de 135° pointe vers le sud-est. Une hauteur de 30° place l'astre au-dessus de l'horizon, encore loin du zénith.

Les coordonnées horizontales, ou coordonnées azimutales, forment un système local lié à un observateur terrestre et à son lieu. Les coordonnées d'un astre dans ce système dépendent aussi de l'instant d'observation. Le plan de référence est l'horizon astronomique, perpendiculaire à la verticale locale. La direction située exactement au-dessus de l'observateur est le zénith.

La hauteur, notée h, est l'angle entre la direction de l'astre et le plan horizontal, mesuré dans le plan vertical qui contient l'astre. Sur la partie visible du ciel, h va de 0° à l'horizon à 90° au zénith. Si l'on décrit aussi les directions sous l'horizon, l'intervalle complet va de −90° à 90°. La distance zénithale, notée z, est l'angle complémentaire : z = 90° − h.

L'azimut, noté ici A, mesure dans le plan horizontal l'angle entre une direction origine et la projection horizontale de la direction de l'astre. Une convention courante prend le nord pour origine et compte de 0° à 360° dans le sens horaire ; l'est vaut alors 90°, le sud 180° et l'ouest 270°. D'autres textes prennent le sud pour origine ou inversent le sens : une valeur d'azimut n'est donc interprétable qu'avec sa convention. Des transformations relient ce couple (A, h) aux autres systèmes de coordonnées célestes.

Un observateur relève un astre avec deux données : une hauteur h = 30° et un azimut A = 135°. L'azimut est compté depuis le nord, dans le sens des aiguilles d'une montre.

1. Plaçons l'origine de l'azimut au nord, soit A = 0°. Dans cette convention, l'est correspond à 90° et le sud à 180°.

2. La valeur 135° est exactement à mi-chemin entre 90° et 180°. La projection horizontale de la direction de l'astre pointe donc vers le sud-est.

3. Dans le plan vertical dirigé vers le sud-est, élevons le regard de 30° au-dessus de l'horizon. La figure sépare ces deux rotations : 135° autour de l'horizon, puis 30° vers le ciel.

4. Le résultat se lit ainsi : l'astre est à 30° de hauteur dans la direction sud-est. Pour contrôler, sa distance au zénith vaut z = 90° − 30° = 60° ; les deux angles complémentaires totalisent bien 90°.

Pour orienter un instrument vers un astre, relevez l'azimut selon la convention de l'instrument, puis réglez la hauteur. Si le dispositif emploie des coordonnées équatoriales, il faut convertir les valeurs au lieu de recopier directement A et h.

Pour décrire ce que vous observez sans instrument, indiquez la direction cardinale puis l'élévation. Une estimation comme « sud-est, à environ 30° de hauteur » est préférable à un angle trop précis si la mesure est visuelle.

Pour comparer deux relevés, conservez le lieu, l'instant et la convention d'azimut avec les valeurs. Si l'objectif est de donner une position moins dépendante de l'observateur, choisissez un autre système de coordonnées célestes et effectuez la transformation appropriée.

Coordonnées horizontales et coordonnées équatoriales. Les premières prennent l'horizon et la verticale de l'observateur comme repères ; les secondes reposent sur l'équateur céleste. Un couple azimut–hauteur relatif à l'horizon est horizontal ; un couple ascension droite–déclinaison est équatorial.

Hauteur et distance zénithale. La hauteur part de l'horizon, tandis que la distance zénithale part du zénith. Pour l'astre de l'exemple, h = 30° mais z = 60° : les deux nombres sont complémentaires, pas interchangeables.

Azimut et hauteur. L'azimut choisit une direction autour de l'observateur ; la hauteur incline le regard dans cette direction. Deux astres peuvent avoir A = 135° tout en ayant des hauteurs différentes : ils se trouvent alors dans le même plan vertical, mais pas au même endroit du ciel.

Sous l'horizon. La plage 0° à 90° décrit le ciel visible. Une direction située sous le plan horizontal a une hauteur négative, jusqu'à −90° au nadir ; il faut conserver le signe au lieu de rabattre l'angle en valeur positive.

Au zénith. Lorsque h = 90°, la projection horizontale de la direction se réduit à un point. L'azimut n'est alors pas déterminé ; toute valeur affichée dépend d'une convention ou d'une limite de calcul.

Convention d'azimut absente. Le nombre 135° peut viser des directions différentes selon l'origine nord ou sud et le sens de comptage. Le symptôme est un désaccord constant entre carte et observation ; vérifiez la convention avant toute conversion.

Coordonnées locales non permanentes. Le couple (A, h) est attaché à un lieu et à un instant. Le recopier pour un autre observateur ou un autre moment peut désigner une autre direction céleste ; il faut recalculer la transformation avec les nouvelles données.

azimut — Approfondir l'angle horizontal, ses directions d'origine et les conventions nécessaires à sa lecture.

zénith — Situer la verticale supérieure de l'observateur et le cas où la hauteur atteint 90°.

coordonnées célestes — Replacer le système horizontal parmi les autres repères servant à localiser les astres.