Dates de lever et de coucher héliaques d'une étoile

En résumé

Aux latitudes terrestres intermédiaires (comprises entre -66°33' et +66°33'), les levers et les couchers d'étoiles se succèdent. Certains de ces événements se produisent lors du crépuscule (peu après le coucher du Soleil), d'autres par nuit noire, d'autres encore dans les lueurs de l'aube (peu avant le lever du Soleil). Le jour et l'instant auxquels ces événements surviennent dépendent principalement de la latitude géographique de l'observateur, de son acuité visuelle (sa capacité à distinguer des objets contrastés à une distance donnée), de la magnitude apparente de l'étoile observée, de sa position sur la voûte céleste à l'époque historique considérée, ainsi que des conditions atmosphériques locales : température et taux d'humidité de l'air ambiant.

C'est à déterminer avec précision les jours et les instants de lever et de coucher héliaques (dans les lueurs de l'aube et du crépuscule) de toute étoile visible à l'oeil nu du catalogue Hipparcos (5043 étoiles au total) depuis l'an 4713 avant notre ère que vous invite ce logiciel conçu lors de ma thèse de doctorat et régulièrement mis à jour. Pour ce faire, il combine divers algorithmes d'astrométrie (relatifs au positionnement des astres sur la voûte céleste) et de photométrie (relatifs à la brillance de l'objet observé et aux conditions de visibilité locales) empruntés aux publications scientifiques mentionnées ci-après.

Dans le détail ...

La voûte céleste est constellée de plusieurs milliers d'étoiles visibles à l'oeil nu. Certaines d'entre elles peuvent être observées toute l'année durant - ce sont les étoiles peuplant la zone circumpolaire nord du ciel pour un observateur situé dans l'hémisphère nord, telles les étoiles définissant les contours des constellations de la Grande Ourse, de la Petite Ourse et du Dragon. D'autres en revanche demeurent inaccessibles à l'observateur situé dans l'hémisphère nord - ce sont les étoiles peuplant la zone circumpolaire sud du ciel, telles celles définissant les contours du Triangle Austral et de l'Octans. Ainsi, les étoiles circumpolaires sont-elles constamment visibles ou constamment invisibles à l'observateur terrestre (situé de part et d'autre de la bande équatoriale). Elles ne disparaissent jamais sous le cercle de l'horizon - raison pour laquelle les anciens Egyptiens les qualifiaient d'impérissables - ou n'apparaissent jamais à la surface de l'horizon. Elles n'effectuent donc ni lever ni coucher héliaque (dans les lueurs de l'aube ou du crépuscule), pas même de lever ou de coucher nocturne (par nuit noire). A une époque historique donnée, en tout cas. Car les mouvements propres des étoiles, les mouvements de précession et de nutation qui animent l'axe de rotation de la Terre également, se traduisent par de lents mais inexorables déplacements d'étoiles sur la voûte céleste au fil des siècles. De sorte que certaines étoiles, aujourd'hui circumpolaires, pourraient ne plus l'être dans quelques siècles ... et l' « étoile polaire » change au fil du temps : alpha Draconis matérialisait la direction du pôle nord céleste voici 5000 ans, à l'époque des civilisations égyptienne et mésopotamienne ; à l'heure actuelle, il s'agit de l'étoile alpha Ursae Minoris.

Entre les zones circumpolaires nord et sud du ciel figurent des milliers d'étoiles (au premier rang desquelles le Soleil) dont les apparitions à l'est du ciel, les culminations dans le méridien du lieu et les disparitions sous le cercle de l'horizon se succèdent, au fil des heures de la journée. Certains de ces événements surviennent au crépuscule (peu après le coucher du Soleil), d'autres par nuit noire, d'autres encore dans les lueurs de l'aube (peu avant le lever du Soleil), certains enfin en plein jour. A un instant donné, certains objets célestes sont donc visibles à l'observateur terrestre, d'autres non. Leur visibilité dépend principalement de l'époque de l'année, de la latitude géographique de l'observateur, de la localisation spatiale et de la magnitude apparente de l'étoile observée, ainsi que des conditions atmosphériques locales.

Parce que la Terre effectue une rotation sur elle-même en moins de 24h - 23 h 56 min 04 sec exactement, les instants auxquels une étoile apparaît à l'est du ciel, culmine dans le méridien du lieu et disparaît de la voûte céleste locale se décalent au fil des jours de l'année. Parce que la Terre effectue une révolution autour du Soleil en quelque 365,25 jours, le Soleil donne l'impression de se déplacer parmi les étoiles constellant le ciel : lors de son apparente course annuelle, l'astre du jour semble s'approcher puis s'éloigner de chacune d'elles, en effet. En leur jour de conjonction avec le Soleil, la plupart des étoiles sont invisibles à l'oeil nu. Des jours, des semaines, voire des mois plus tard, lorsque leur distance apparente au Soleil aura suffisamment augmenté, elles effectueront leur lever héliaque, c'est-à-dire leur réapparition à l'est du ciel, dans les lueurs de l'aube. Ce lever héliaque mettra un terme à leur période d'invisibilité annuelle, débutée en leur jour de coucher héliaque - jour auquel l'étoile disparaît, à l'ouest du ciel, dans les lueurs du Soleil couchant.

Simulation du lever héliaque de l'étoile Sirius dans le ciel de la région Occitanie :
peu après être apparue dans l'angle sud-est du ciel elle disparaîtra, noyée dans les lueurs du Soleil levant (*).

La période d'invisibilité annuelle d'une étoile - ou laps de temps qui s'écoule entre ses jours de coucher et de lever héliaques - dépend principalement de sa magnitude apparente, de sa distance à l'écliptique, de la latitude et de l'altitude du site d'observation, des conditions atmosphériques locales et de l'acuité visuelle de l'observateur. Elle est nécessairement comprise entre 0 et 365 jours : une étoile dont la période d'invisibilité annuelle est égale à 0 ou 365 jours est une étoile circumpolaire ; elle n'apparaît ni ne disparaît de la voûte céleste locale. Toute autre étoile effectue un lever et un coucher héliaques au cours de l'année.

C'est à déterminer avec précision les jours et instants de lever et de coucher héliaques de toute étoile visible à l'oeil nu du catalogue Hipparcos (5043 étoiles au total) depuis l'an 4713 avant notre ère que vous invite ce logiciel conçu lors de ma thèse de doctorat et régulièrement mis à jour. Pour ce faire, il combine divers algorithmes d'astrométrie (relatifs au positionnement des astres sur la voûte céleste) et de photométrie (relatifs à la brillance de l'objet observé et aux conditions de visibilité locales) empruntés aux publications scientifiques mentionnées ci-après.

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(*) Cette simulation a été effectuée au moyen de l'interface WebWorldWind développée par le consortium NASA/ESA et distribuée sous licence Apache 2.0.