GéométrieNotion · Glossaire
zénith
Le zénith est le point situé à la verticale exacte d'un observateur, défini formellement comme l'intersection de la droite verticale passant par ce lieu avec la sphère céleste, dans la direction opposée à la pesanteur. Il est donc toujours situé « au-dessus de la tête » de l'observateur : ce point abstrait n'est pas observable en lui-même, mais sa direction peut être visée ou repérée à l'œil nu. Le Soleil ne peut passer au zénith qu'entre les deux tropiques (cancer et capricorne). Le point diamétralement opposé au zénith sur la sphère céleste est appelé nadir.
Sommaire
Ce que vous allez apprendre
- Situer le zénith à partir de la verticale locale.
- Distinguer le zénith du nadir par le sens de la pesanteur.
- Savoir où le Soleil peut passer au zénith.
En clair
Imaginez une personne debout qui regarde exactement au-dessus de sa tête. La direction visée, opposée à celle de la pesanteur, rencontre la sphère céleste en un point : le zénith de cette personne.
Ce point dépend donc du lieu où se trouve l'observateur. Dans la direction inverse, sous ses pieds sur la sphère céleste, se trouve le nadir. Zénith et nadir forment les deux extrémités opposées d'une même verticale.
Définition
Le zénith est un point de la sphère céleste défini relativement à un observateur et à son lieu. On considère la droite verticale qui passe par ce lieu. Dans le sens opposé à la pesanteur, son intersection avec la sphère céleste est le zénith ; l'intersection diamétralement opposée est le nadir.
Une coupe de la sphère céleste permet de suivre cette même droite depuis le nadir, à travers l'observateur, jusqu'au zénith. « Au-dessus de la tête » signifie ici exactement dans la direction de la verticale locale, et non simplement très haut dans le ciel. Comme le point est attaché au lieu d'observation, changer de lieu change la verticale considérée et donc le zénith.
Le passage d'un astre au zénith exige que l'astre se trouve sur cette direction exacte. Le Soleil ne peut satisfaire cette condition que pour un observateur situé entre les tropiques du Cancer et du Capricorne. Cette restriction géographique ne s'applique pas à la définition du zénith lui-même, qui existe pour tout observateur.
Un exemple, pas à pas
Une observatrice veut déterminer la direction de son zénith. Les données sont son lieu d'observation, la direction locale de la pesanteur et la sphère céleste prise comme surface de repérage.
1. Elle repère la direction de la pesanteur à son emplacement : elle est orientée vers le bas.
2. Elle trace mentalement la droite verticale qui passe par son lieu et prolonge cette droite dans le sens opposé à la pesanteur.
3. Le point où ce prolongement rencontre la sphère céleste est son zénith. En prolongeant la même droite dans l'autre sens, elle obtient le nadir.
Le contrôle est géométrique : zénith, lieu de l'observatrice et nadir doivent être alignés, et les deux points célestes doivent être diamétralement opposés. Si elle se déplace, elle doit recommencer à partir de la verticale de son nouveau lieu.
En pratique
Pour indiquer un point exactement au-dessus de soi, on suit la verticale locale dans le sens opposé à la pesanteur. Dire seulement qu'un objet est « très haut » ne suffit pas : il faut vérifier qu'il se trouve sur cette direction.
Pour interpréter l'expression « le Soleil est au zénith », on vérifie un alignement exact avec la verticale de l'observateur. Hors de la bande comprise entre les deux tropiques, cette situation est impossible pour le Soleil.
Pour se représenter la sphère céleste, l'axe zénith–nadir donne un repère lié au lieu d'observation. Si l'on change de lieu, il faut reconstruire cet axe à partir de la nouvelle verticale.
À ne pas confondre
Le zénith ne doit pas être confondu avec le nadir. Le critère est le sens suivi sur la verticale : le zénith est opposé à la pesanteur, tandis que le nadir se trouve dans la direction inverse sur la sphère céleste. Pour un même observateur, ces deux points sont diamétralement opposés.
Limites et pièges
Un astre placé très haut dans le ciel n'est pas nécessairement au zénith. Le symptôme du piège est l'emploi de « presque au-dessus » comme s'il s'agissait du point exact. Il faut vérifier l'alignement avec la verticale locale.
Le zénith n'est pas un objet lumineux ni une marque matérielle sur le ciel. L'œil peut viser sa direction, mais le point lui-même se détermine par la verticale de l'observateur. Il ne faut donc pas chercher un signe visible qui l'identifierait à lui seul.
La possibilité pour le Soleil de passer au zénith a une limite géographique : elle est réservée aux lieux situés entre les tropiques du Cancer et du Capricorne. En dehors de cette bande, attendre un passage exactement sur la verticale conduit à une conclusion impossible.
Pour aller plus loin
Le glossaire nadir approfondit le point diamétralement opposé et complète la lecture de l'axe vertical lié à l'observateur.
La fiche sphère céleste précise la surface de repérage sur laquelle sont définis le zénith et le nadir.
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