GéométrieNotion · Glossaire
méridien - astronomie -
En astronomie, le méridien céleste d'un lieu est le grand cercle de la sphère céleste passant par les deux pôles célestes et le zénith de ce lieu ; il coupe l'horizon aux points nord et sud. Le Soleil y effectue son passage supérieur au midi solaire local, lorsqu'il atteint sa hauteur maximale pour ce lieu. Le passage des astres au méridien sert à déterminer leurs coordonnées célestes, notamment l'ascension droite, en lien avec le temps sidéral.
Sommaire
Ce que vous allez apprendre
- Identifier les points qui définissent le méridien céleste d'un lieu.
- Relier le passage du Soleil au midi solaire local.
- Expliquer le rôle des passages au méridien dans la mesure de l'ascension droite et du temps sidéral.
- Reconnaître les limites liées au lieu, aux pôles et à l'ambiguïté d'un passage.
En clair
Imaginez le ciel comme une sphère autour de votre lieu d'observation, si ce lieu n'est pas situé à l'un des pôles terrestres. Un grand cercle passe par le point situé exactement au-dessus de vous, le zénith, puis rejoint les deux pôles célestes. Il rencontre votre horizon du côté nord et du côté sud : c'est le méridien céleste local. Aux pôles terrestres, cette construction nécessite une convention.
Lors de son passage supérieur sur ce cercle, le Soleil atteint sa hauteur maximale : c'est le midi solaire local. Lors de son passage inférieur, sa hauteur est au contraire minimale. La figure matérialise cette coupe imaginaire : le cercle rouge réunit le zénith, les pôles célestes et les directions nord et sud de l'horizon.
Définition
Le méridien céleste associé à un lieu d'observation est un grand cercle de la sphère céleste. Il contient les deux pôles célestes et le zénith du lieu. Son intersection avec l'horizon donne deux points opposés, le point nord et le point sud. La mention du lieu est essentielle : le zénith, l'horizon et donc le méridien sont définis pour cet observateur.
Le passage supérieur du Soleil sur ce cercle fixe le midi solaire local. À cet instant, le Soleil atteint sa hauteur maximale au-dessus de l'horizon pour ce lieu. Pour une étoile, l'instant du passage au méridien fournit une mesure fondamentale. Relié au temps sidéral, il contribue à déterminer ses coordonnées célestes, notamment son ascension droite.
Un exemple, pas à pas
Un observateur veut repérer le midi solaire de son lieu. Ses données sont son horizon, ses points nord et sud, son zénith et la position apparente du Soleil.
1. Il imagine le grand cercle qui passe par le point nord, le zénith et le point sud.
2. Il suit la hauteur du Soleil jusqu'à son franchissement de ce cercle.
3. Il note l'instant où la hauteur du Soleil cesse d'augmenter puis diminue : ce passage supérieur est le midi solaire local.
4. Il contrôle le repérage en vérifiant que la hauteur du Soleil cesse d'augmenter puis diminue après ce passage.
2. Il suit la hauteur du Soleil jusqu'à son franchissement de ce cercle.
3. Il note l'instant où la hauteur du Soleil cesse d'augmenter puis diminue : ce passage supérieur est le midi solaire local.
4. Il contrôle le repérage en vérifiant que la hauteur du Soleil cesse d'augmenter puis diminue après ce passage.
Le résultat n'est pas une heure universelle : c'est un instant lié au lieu d'observation. Le même principe s'applique aux étoiles, dont les passages au méridien servent aux mesures de coordonnées célestes.
En pratique
Pour repérer le midi solaire local, on observe le passage du Soleil au méridien du lieu. Le critère est géométrique : le Soleil franchit le grand cercle nord–zénith–sud et atteint sa hauteur maximale pour ce passage.
Pour situer une étoile, on relève son passage au méridien et on le relie au temps sidéral. Ce choix convient lorsqu'on cherche une coordonnée céleste, en particulier l'ascension droite, plutôt qu'une simple direction sur l'horizon.
Avant toute observation, on fixe le lieu auquel appartiennent l'horizon et le zénith. Sans ce référentiel local, le méridien utilisé ne désigne pas complètement le cercle d'observation.
À ne pas confondre
Le méridien céleste n'est pas l'horizon. Le premier passe par les pôles célestes et le zénith ; le second ne le rencontre qu'aux points nord et sud. Le grand cercle vertical nord–zénith–sud, qui passe aussi par les deux pôles célestes, est donc le méridien, pas l'horizon.
Le zénith n'est pas non plus le méridien. Le zénith est un point lié au lieu, tandis que le méridien est le grand cercle qui contient ce point avec les deux pôles célestes.
Limites et pièges
Le méridien est local. Changer de lieu change le zénith et l'horizon de référence ; il faut donc reconstruire le cercle pour le nouveau lieu au lieu de réutiliser sans contrôle celui d'un autre observateur.
Aux pôles terrestres, le zénith coïncide avec un pôle céleste et les directions nord et sud de l'horizon ne distinguent plus un méridien unique. La construction nord–zénith–sud devient dégénérée : il faut alors annoncer une convention d'orientation supplémentaire.
Un astre peut franchir le grand cercle méridien lors de deux passages distincts de son mouvement apparent. Dire seulement « passage au méridien » peut donc être insuffisant ; une mesure doit préciser le passage observé et le référentiel temporel employé.
Le seul franchissement géométrique ne livre pas, isolément, toutes les coordonnées d'une étoile. Pour obtenir notamment l'ascension droite, on associe le passage à une mesure de temps sidéral et au cadre de coordonnées choisi.
Pour aller plus loin
Le zénith précise le point local par lequel passe le méridien céleste.
Les coordonnées célestes replacent les mesures de passage dans un système complet de repérage des astres.
L'ascension droite approfondit la coordonnée que les passages au méridien contribuent à déterminer.
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