Astronomie - les constellations

Publié à 13:19 par acoeuretacris Tags : constellations astronomie
Astronomie - les constellations
Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte céleste sont suffisamment proches pour qu'une civilisation les relie par des lignes imaginaires, traçant ainsi une figure sur la voûte céleste. Une constellation est donc un astérisme particulier. Dans l'espace tridimensionnel, les étoiles d'une constellation sont ordinairement très dispersées, mais elles paraissent être regroupées dans le ciel nocturne.
Actuellement, l'Union astronomique internationale (UAI) divise le ciel en 88 constellations avec des frontières précises, pour que tout point du ciel appartienne à une constellation. Celles-ci sont substantiellement basées sur la tradition hellénique et pré-hellénique, transmise à travers l'ère médiévale.

Différentes cultures ont reconnu des constellations différentes, bien que quelques-uns des regroupements les plus évidents aient tendance à réapparaître fréquemment, quoique sous des appellations différentes, comme par exemple Orion, la Grande Ourse et le Scorpion, à cause de leur brillance. Sauf mention contraire, le terme de constellation se réfère aux 88 constellations modernes.

Les constellations occidentales sont regroupées en deux parties, divisant le ciel en suivant plus ou moins les deux hémisphères terrestres, le ciel austral pour le sud et le ciel boréal pour le nord. Les constellations boréales sont les plus anciennes et correspondent au pan de ciel visible depuis les régions de la Méditerranée par les astronomes de l'Antiquité. Les constellations australes n'ont pas été nommées par les astronomes occidentaux avant au moins le XVe siècle. Elles servaient aussi, autrefois, de repères pour les marins partis en mer.


Dessin des constellations de l'hémisphère sud, 1661

Constellations antiques

Par un manque évident de documents historiques, il est impossible de connaître l'origine précise des plus anciennes constellations occidentales. Il semble que le Lion, le Taureau et le Scorpion existaient déjà (pas forcément sous ces noms) en Mésopotamie vers 4000 av. J.-C

Aujourd'hui, un total de 88 constellations a été adopté par l'Union astronomique internationale (UAI). Près de la moitié proviennent des astronomes grecs. Homère mentionnait Orion dans l'Odyssée dès le IXe siècle av. J.-C.. Le Zodiaque apparaît vers le Ve siècle av. J.-C., divisé en 12 constellations. Aratos de Soles fixa l'essentiel des noms de constellation repris par Ptolémée au Ier siècle .

La compilation exhaustive de constellations la plus ancienne que l'on connaisse remonte à Ptolémée, au IIe siècle, et son Almageste où il groupa 1 022 étoiles en 48 constellations. Cette œuvre sera la base de travail des astronomes occidentaux jusqu'à la fin du Moyen Âge. Elle ne comprend cependant que des étoiles visibles d'Alexandrie où Ptolémée faisait ses observations.

Le Zodiaque

Les constellations du Zodiaque, bande de ciel contenant le tracé des orbites du Soleil et des planètes, sont généralement les plus anciennes, ayant une importance évidente pour le repérage et l'observation des mouvements de la Lune, que ce soit en astrologie ou en astronomie (ces deux disciplines étaient alors largement confondues). C'est également dans le zodiaque que l'on trouve les vingt huit stations lunaires traditionnelles, astérismes qui servaient de calendrier à ciel ouvert pour suivre les mouvements de la Lune.

Les constellations présentes dans le zodiaque sont : le Bélier, le Taureau, les Gémeaux, le Cancer, le Lion, la Vierge, la Balance, le Scorpion, le Sagittaire, le Capricorne, le Verseau et les Poissons, qui achèvent le cycle.

Astronomiquement parlant, on peut remarquer que le Ophiuchus fait partie intégrante du Zodiaque, puisque le Soleil traverse ses limites actuelles définies par l'UAI du 30 novembre au 17 décembre. Les anciens ne l'ont toutefois pas relevé pour des conditions purement esthétiques ou astrologiques : seul le sud de la constellation est traversée par le Soleil et les étoiles brillantes du Scorpion en sont proches. Les constellations dites du zodiaque sont donc uniquement celles de la liste très connue de douze constellations. Dès l'origine, les constellations ne se sont donc pas confondues avec les signes du zodiaque.

Constellations de Ptolémée

En plus des douze constellations du Zodiaque, Ptolémée a fait l'inventaire de 36 autres figures...
Andromède (la princesse) ; l'Aigle ; l'Autel ; le Navire Argo, de nos jours divisé en : la Carène, la Poupe, et les Voiles; la Baleine ; le Bouvier ; Cassiopée (la reine) ; le Cocher ; le Centaure ; Céphée (le roi) ; le Corbeau ; la Coupe ; la Couronne australe ; la Couronne boréale ; le Cygne; le Dauphin ; le Dragon; l'Éridan (le fleuve) ; la Flèche ; le Grand Chien ; la Grande Ourse ; Hercule (l'homme fort) ; l'Hydre ; le Lièvre ; le Loup ; la Lyre ; Ophiuchus (le Serpentaire) ; Orion (le chasseur) ; Pégase (le cheval ailé) ; Persée (le héros) ; le Petit Cheval ; le Petit Chien ; la Petite Ourse ; le Poisson austral ; le Serpent (divisée désormais en deux parties, la Queue et la Tête du Serpent,
par l'entreposition d'Ophiuchus) ; le Triangle.

Dessin de la constellation de Céphée dans un manuscrit des poèmes d'Aratos du IXe siècle

Les 48 constellations inscrites par Ptolémée dans son Almageste seront utilisées pendant plus de 1 000 ans en occident sans aucun changement ni ajout. Mis à part l'immense Navire Argo, découpé plus tard en trois puis quatre constellations, elles seront toutes adoptées sans aucune modification par l'UAI, qui en définira cependant les contours précis. En effet, les délimitations des constellations n'ont pas été fixées à l'époque Antique, seule l'appartenance des étoiles brillantes l'ont été. Par la suite, Johann Bayer puis John Flamsteed recensèrent des étoiles moins brillantes dont ils décidèrent de la constellation d'appartenance (voir Désignation de Bayer et Désignation de Flamsteed). Les délimitations modernes des constellations ont été bâties afin de préserver les appartenances de l'ensemble des étoiles catalogués par Bayer puis Flamsteed.

Constellations modernes

L'Almageste de Ptolémée passa dans les mains des astronomes arabes qui complétèrent ses observations, ajoutant quelques constellations qui ne sont plus utilisées actuellement, rallongeant certaines (comme l'Éridan) afin de mentionner des étoiles visibles depuis les latitudes plus australes que celle d'Alexandrie.

L'Almageste étant un ouvrage alors perdu en Europe, les astronomes occidentaux n'en obtinrent des copies que dans la dernière partie du Moyen Âge, à partir de traductions de l'arabe en latin, en même temps qu'un certain nombre d'observations des astronomes arabes.

À partir du XVIIe siècle, lorsque les pays européens partirent explorer les mers de l'hémisphère sud, ils découvrirent de nouvelles étoiles qui n'étaient mentionnées dans aucune constellation connue. Il fallut donc en inventer de nouvelles.

Carte céleste par Frederik de Wit (XVIIe siècle)

Les constellations aujourd'hui

Dans les années 1920, l'Union astronomique internationale décide de mettre de l'ordre dans les constellations et d'en définir rigoureusement les limites. L'atlas officiel des constellations, défini en 1930 par Eugène Delporte, divise le ciel suivant des lignes d'ascension droite et de déclinaison. Delporte utilisa les données valables pour l'époque B1875.0 ; à cause de la précession des équinoxes, les limites des constellations ne sont plus parfaitement horizontales et verticales sur une carte du ciel moderne, habituellement dessinées en fonction des coordonnées d'ascension droite et de déclinaison de l'époque J2000.0.

Le tracé a été fait de manière à respecter les appartenances traditionnelles des différentes étoiles brillantes à leur constellation traditionnelle. Dans la mesure du possible, le rattachement d'étoiles ou d'objets célestes plus faibles, qui avaient été cités dans la littérature scientifique, a également été respecté. De ce fait, ces limites sont parfois très tortueuses, poussées d'un côté ou de l'autre pour inclure telle étoile et laisser telle autre dans la constellation voisine. Aujourd'hui, les constellations n'ont plus en astronomie le même intérêt qu'auparavant : les objets célestes étant référencés par leur coordonnées, leur position dans telle ou telle constellation n'a pas grande importance.

De nos jours, les constellations, objets de mesures et d'attention pendant des siècles, ne sont désormais plus vraiment connues que des amateurs. Leurs limites n'ont plus guère d'importance pour ces observations, qui ne s'attachent qu'aux figures formées par les étoiles pour les identifier.


La constellation d'Orion, schématisée et montrant ses étoiles principales et ses limites actuelles

Constellations chinoises

A l'instar des astronomes grecs, les astronomes chinois ont regroupé certaines étoiles en constellations, d'abord sur la zone de l’écliptique, de manière analogue au Zodiaque occidental, puis sur l'ensemble du ciel. Les 28 constellations (ou astérismes) de la zone écliptique sont appelées maisons lunaires. Elles sont divisées en quatre zones de sept astérismes, correspondant aux quatre animaux de la symbolique chinoise (Dragon azur à l'est, Oiseau vermillon au sud, Tortue noire au nord et Tigre blanc à l'ouest). Contrairement au zodiaque, ces astérismes sont de taille extrêmement variable, dont l'origine est à l'heure actuelle inconnue.

Par la suite, l'ensemble de la sphère céleste visible depuis le monde chinois (soit tout ce qui se trouve à une déclinaison supérieure à -55 degrés environ) a été peuplé d'astérismes. Contrairement à la méthode occidentale qui a peuplé le ciel de personnages et créatures mythiques, les chinois ont peuplé le ciel à l'image de leur société, avec divers palais (Ziwei, Taiwei), peuplé de différentes classes de membre de la cour et de la société chinoise. Certains détails pittoresques y sont même inclus tels l'astérisme Ce représentant des latrines et l'astérisme Tianshi, représentant les excréments, destinés à être utilisés pour l'agriculture

L'origine des maisons lunaires est très ancienne. Leur antériorité manifeste sur le reste du ciel chinois est vraisemblablement dû à leur nécessité pour établir un calendrier, la place du Soleil dans ces astérismes étant un moyen de repérer le cycle des saisons. Les autres astérismes ont semble-t-il été bâtis vers la fin du IIIe siècle av. J.-c. Trois traités astronomiques les décrivent : le Shi Shi, le Gan Shi et le Wuxian Shi, qui ont semble-t-il été écrits dans cet ordre : les astérismes du Shi Shi comprennent la quasi-totalité des astres les plus brillants, contrairement à ceux des autres traités, qui ont été introduits peu après, pour compléter les précédents et peupler les zones encore vides d'astérismes. Le Wuxian Shi fait régulièrement référence au Gan Shi alors que le contraire n'est pas vrai, ce qui assure l'antériorité de ce dernier.
La composition exacte de ces astérismes n'est pas établie avec certitude. En général seule la position de l'une des étoiles des astérismes, appelée étoile référente est donnée dans les traîtés astronomiques, et de façon relativement imprécise parfois. Le reste de l'astérisme est déduit de nos jours à l'aide des cartes du ciel en provenance du monde chinois, cartes dont la précision est approximative et qui fait rarement la distinction entre les différentes magnitudes apparentes des étoiles les composant.

Ce sont en tout environ 280 astérismes qui peuplent le ciel chinois, un nombre notablement plus grand que les constellations occidentales. Certains astérismes sont très vastes, notamment ceux représentant les murs d'enceinte des différents palais (tels Tianshi). D'autres sont bien plus petites, se restreignant parfois à une seule étoile (Dajiao, par exemple, correspondant à α Bootis/Arcturus, ou Tianguan, correspondant à ζ Tauri). Les astérismes à une seule étoile mis à part, les étoiles ne sont pas individuellement nommées à l'exception de celles de certains très grands astérismes, comme par exemple celles de Tianshi dont les noms correspondent aux différences provinces de l'Empire chinois de l'époque où les astérismes ont été créés (époque de la Dynastie Han).


Astronome chinois en 1675

Mouvement des constellations dans le ciel

Du fait que la Terre tourne sur elle-même, on observe les constellations tourner autour d'un centre que pointe l'axe de rotation terrestre, c’est-à-dire α Ursae Minoris dans l'hémisphère nord, σ Octantis dans l'hémisphère sud. C'est pourquoi sur les cartes célestes, l'étoile polaire y figure au centre (σ Octantis est malheureusement trop peu lumineuse pour être facilement observable). Pour résumer, les étoiles ne bougent pas vraiment (infimement en plusieurs centaines d'années selon la Terre en référetiel), contrairement à notre pensée, mais c'est nous, la Terre, qui bougeons, c'est pourquoi nous voyons différentes étoiles chaque nuit, sans que celles-ci ne bougent!

Ainsi, dans l'hémisphère nord, les constellations qui se trouvent près de l'étoile polaire ne descendent jamais en dessous de l'horizon et sont visibles toute l'année à partir des latitudes où l'étoile polaire n'est pas trop basse dans le ciel : on les appelle les constellations circumpolaires. Ce sont, par exemple, la Petite et la Grande Ourse, Cassiopée, Céphée et le Dragon. À l'inverse, la plupart des constellations ne sont visibles qu'en certaines saisons, comme Orion, visible en hiver, la Lyre en été, le Lion au printemps, ou encore Andromède visible en automne.

 

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