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Sciences de la nature

C1. Changement climatique


Ce chapitre explore les principaux aspects du changement climatique, notamment le rôle du GIEC, la controverse qui entoure le sujet, les gaz à effet de serre, l'empreinte carbone individuelle et collective, ainsi que les impacts et solutions potentielles permettant de mieux comprendre les moyens d'agir face à ce défi mondial.

  1. Définition
  2. GIEC
  3. Controverse
  4. Gaz à effet de serre
  5. Empreinte carbone
  6. Impacts
  7. Solutions
  8. Sources
image Changement climatique depuis 2000 ans    image Changement climatique depuis 150 ans


C1.1. Définition :

Le changement climatique, appelé également "réchauffement climatique", est l'augmentation significative de la température moyenne de la surface terrestre depuis le début du 20e siècle.
Attention à ne pas confondre "climat" et "météo". La météo renvoie au temps qu'il fait, sur une courte période (une journée, une semaine). Le climat renvoie au temps passé et avenir, sur de longues périodes (année, siècle, millénaire).

Le graphique ci-dessus en Figure gauche montre que cette augmentation (de 1900 à 2019) est sans précédent depuis les 2000 dernières années. Le graphique est une reconstruction à partir de données provenant d'une grande variété d'enregistrements tels que les cernes des arbres, les dépôts de grottes, les coraux, etc. Ont été ajoutés quelques évènements mondiaux pertinents tels que les grandes éruptions volcaniques, le minimum solaire de Maunder et les dates historiques des découvertes scientifiques. La période chaude médiévale et le petit âge glaciaire, souvent cités, sont des phénomènes réels, mais minimes comparés aux changements récents [HAW].
Légende : Evolution de la température moyenne annuelle mondiale de la surface terrestre de l'an 1 à 2019, relativement à la référence préindustrielle (1850-1900) [HAW].

Le graphique ci-dessus en Figure droite montre que la décennie 2011-2020 a été plus chaude de 1,1 °C que la référence préindustrielle (1850-1900), avec un réchauffement plus important sur les continents (+1,6 °C) qu'au-dessus des océans (+0,9 °C) [TSP][GIE][MTE3].
Légende : Evolution de la température moyenne annuelle mondiale de la surface terrestre de 1850 à 2020, relativement à la référence préindustrielle (1850-1900) [MTE3]. Les points reliés montrent les données année par année. La courbe continue noire est une moyenne glissante des cumuls annuels sur 11 ans (moyenne des années N-5 à N+5 pour l'année N) permettant de s'affranchir de la modulation due au cycle de l'activité solaire (11 ans) [POI].


C1.2. GIEC :

Le GIEC (Groupe d'experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat) est un organisme scientifique créé en 1988, chargé d'évaluer l'ampleur, les causes et les conséquences du changement climatique en cours.
La position du GIEC confirme ce réchauffement et l'attribue sans équivoque aux émissions de gaz à effet de serre (GES) d'origine humaine, appelé "effet de serre additionnel ou additif ou anthropique" [WIK1].
Un très large consensus scientifique endosse la position du GIEC et s'accorde à dire que l'irradiation solaire n'est pas à l'origine du changement climatique pour deux raisons [NAS1][NAS2] :
- Depuis le début du 20e siècle, la quantité moyenne d'énergie solaire reçue par la Terre est restée constante à 0,1 % près [BLA] ;
- Si le Soleil était responsable du réchauffement climatique, ce réchauffement agirait dans toutes les couches de l'atmosphère, de la surface à la haute atmosphère (stratosphère). Or les observations montrent au contraire un réchauffement à la surface et un refroidissement dans la stratosphère, ce qui est cohérent avec le fait que le réchauffement est causé par une accumulation de gaz piégeant la chaleur près de la surface de la Terre.


C1.3. Controverse :

Certaines personnes, appelées "climatosceptiques", expriment un déni au réchauffement climatique et se répartissent en quatre grandes tendances [WIK7] :
1. celles qui nient le réchauffement climatique ;
2. celles qui admettent le réchauffement climatique mais nient son origine humaine ;
3. celles qui admettent le réchauffement climatique mais nient ses impacts ;
4. celles qui n'ont pas d'avis sur le réchauffement climatique mais nient le concensus scientifique sur le sujet (théorie du complot).
Les motivations sont variées et se situent essentiellement entre deux positions : le doute de bonne foi et le doute proclamé par intérêt [POI].

Aux Etats-Unis, en 2023, un habitant sur deux est climatosceptique [RFI] avec des motivations essentiellement tournées vers l'intérêt économique. Les positions de déni, parfois violentes, sont essentiellement tenues par les "blogueurs sceptiques", les souteneurs des politiques économiques conservatrices, les industriels opposés à la taxation des émissions de CO2 et certains groupes financés par l'industrie du tabac et des combustibles fossiles [WIK7][RFI].
Dans le "top 3" des pays les plus climatosceptiques, on retrouve l'Arabie saoudite en tête, puis viennent les Etats-Unis et l'Australie, ces pays étant aussi trois producteurs majeurs d'hydrocarbures (pétrole, gaz et charbon) [RFI].

En France, en 2022, 37 % des personnes se considèrent climatosceptiques, dont 8 % appartenant à la tendance n°1 [FJJ]. On peut citer :


La controverse n'est donc pas scientifique mais sociétale [AFI].
Lorsque le doute est de bonne foi, la controverse est plutôt passive, vécue dans l'opinion publique comme un scénario possible, probable et incertain, en un mot une catastrophe "discrète" et silencieuse [MDS].
Lorsque le doute est proclamé par intérêt, la controverse est active, souvent polluée de violence verbale, notamment sur la plateforme X (ex-Twitter).



C1.4. Gaz à effet de serre :

La Terre reçoit en permanence de l'énergie du soleil sous forme de lumière visible. 30 % est réfléchi par l'atmosphère et la surface terrestre, 20 % est absorbé par l'ozone et la vapeur d'eau de l'atmosphère, 50 % est absorbé par la surface terrestre qui se réchauffe et émet du rayonnement infrarouge d'autant plus intense que les surfaces sont chaudes.
10 % de ce rayonnement est émis vers l'univers, 90 % est absorbé par certains gaz appelés "gaz à effet de serre" et re-radié en partie vers la surface, ralentissant ainsi la perte de chaleur dans l'espace et provoquant le réchauffement de la planète.
La Terre se maintient ainsi à la température moyenne de +15 °c par un équilibre naturel entre l'énergie du soleil absorbée et celle réémise sous forme de rayonnement infrarouge. Sans ces gaz, la température moyenne sur Terre serait de -18 °C, et la vie telle que nous la connaissons deviendrait impossible [NAS1][MTE1][DUF][WIK2][WIK3].
Depuis le début du 20e siècle, l'homme a considérablement accru la quantité de gaz à effet de serre présents naturellement dans l'atmosphère, modifiant ainsi l'équilibre climatique par un effet de serre additionnel [MTE1].

Ces gaz sont formés essentiellement des éléments suivants [NAS1][WIK1][DUF][CDE][FRA1][ADT][CAR][BEN] :


En résumé, d'après ces chiffres, le réchauffement climatique d'origine humaine (effet de serre additionnel) est dû principalement aux énergies fossiles (47 %), à l'agriculture (25 %) et à la déforestation (20 %).

En France, le secteur des transports constitue le premier poste des émissions de gaz à effet de serre à hauteur de 30 % des émissions nationales.
Sur l'ensemble du cycle de vie des véhicules (extraction et traitement des matières premières, fabrication, acheminement et utilisation du véhicule), ces émissions sont imputables comme suit : voitures particulières (53 %), poids lourds (27 %), véhicules utilitaires légers (15 %), transport aérien (3 %) et autres modes de transport (2 % : deux-roues, ferroviaire et maritime) [GRE].



C1.5. Empreinte carbone :

L'empreinte carbone (ou bilan GES) d'un produit, d'une personne, d'une entreprise, d'un secteur d'activité ou d'un territoire est une mesure de la quantité cumulée de toutes les émissions de gaz à effet de serre pouvant lui être imputées. Cette mesure peut être évaluée selon deux conventions :
    - soit en émissions directes dues à l'utilisation de l'énergie chez le consommateur final ;
    - soit en analyse du cycle de vie tenant compte des émissions dues à l'utilisation de l'énergie mais également des émissions indirectes dues à toutes les transformations énergétiques en amont (recherche-développement, production, transport, distribution), voire en aval (recyclage, démantèlement) [WIK4].
Exemple d'empreinte carbone pour différents modes de transport (en équivalent CO2 par passager sur 100 km) : avion (20 kg), moto (19 kg), voiture essence (15 kg), voiture diesel (14 kg), voiture électrique (10 kg), autocar (3 kg), TGV (0,2 kg) [SEL].
Pour un gaz à effet de serre, sa contribution à l'effet de serre se mesure par son Potentiel ou Pouvoir de Réchauffement Global (PRG) défini comme le forçage radiatif (i.e. la puissance radiative que le gaz renvoie vers le sol), cumulé sur une durée de référence de 100 ans et mesuré relativement à la même masse de CO2.
Le PRG est de 1 pour le CO2 ; 8 pour la vapeur d'eau ; 30 pour le CH4 ; 300 pour le N2O ; 700 à 15000 pour le CFC, HFC et PFC ; 17000 pour le NF3 ; 25000 pour le SF6.
L'empreinte carbone du gaz s'exprime alors en grammes d'équivalent CO2 par kilowatt-heure (gCO2eq/kWh) correspondant au produit de la masse de gaz (mdg) par son Potentiel de Réchauffement Global (PRG).
L'empreinte carbone du gaz s'exprime parfois aussi par un Equivalent Carbone (CE) qui ne mesure que la masse de carbone (C) contenue dans le CO2 émis. On a alors la relation : CE = 0,2727 x mdg x PRG

Le Bilan Carbone est une méthode de calcul de l'empreinte carbone selon trois périmètres distincts d'émissions (directes induites par la combustion d'énergies fossiles, indirectes induites par les consommations énergétiques, indirectes autres).
Il prend en compte les six gaz à effet de serre désignés par le protocole de Kyoto (CO2, CH4, N2O, les hydrofluorocarbures (HFC), les perfluorocarbures (PFC) et l'hexafluorure de soufre (SF6)), ainsi que le trifluorure d'azote (NF3), et la vapeur d'eau dans le cas du transport aérien [WIK5].

L'empreinte écologique (ou empreinte environnementale) couvre un spectre plus large et consiste à estimer la quantité de terre et d'eau nécessaire pour qu'un individu ou une population puisse subvenir à ses besoins sans épuiser les ressources naturelles ni perturber l'écosystème.
L'empreinte écologique française est pour plus de moitié due à l'empreinte carbone [WIK6].



C1.6. Impacts :

Le réchauffement climatique a pour effet principal [NAT1] :


D'ici la fin du siècle, si les émissions de GES suivent leur trajectoire actuelle sans politique climatique supplémentaire et avec une croissance démographique élevée (scénario SSP3-7.0 du GIEC), le réchauffement sera de +4 °C avec un niveau marin qui s'élèvera de 1 m relativement à la référence préindustrielle (1850-1900) [MTE4].
Dans cette hypothèse probable, notamment si les Etats s'engagent dans des conflits régionaux ou mondiaux au détriment de politiques climatiques internationales, le GIEC identifie plusieurs risques clés pour l'Europe, qui concernent directement la France [RCA1] :


C1.7. Solutions :

La lutte contre le changement climatique repose sur deux leviers :


Les solutions préconisées sont les suivantes [RCA2] [MTE2][MTE3] :


C1.8. Sources relatives au changement climatique :

[ADT] Académie des technologies, Le méthane - d'où vient-il et quel est son impact sur le climat ?.
[AFI] Afis Science, Le "climato-scepticisme" : un concept fourre-tout.
[ALL] Vanessa Allnutt, Les climatosceptiques contre la science.
[AMB] Valentine Ambert, Va-t-on manquer d'eau ?, Youmatter.
[BEN] Marc Benoît, Pollutions agricoles, CNRS Editions.
[BLA] Guillaume Blanc, Le réchauffement climatique.
[CAR] Carbone4, L'ozone des basses altitudes, une épée à double tranchant.
[CCE] Cour des Comptes Européenne, Lutte contre la désertification dans l'UE : le phénomène s'aggravant, de nouvelles mesures s'imposent.
[CDE] CDE - Connaissance des Energies, Gaz à effet de serre : d'où proviennent les émissions de méthane ?.
[DEL] Céline Deluzarche, Pourquoi manque-t-on de plus en plus d'eau alors que les pluies augmentent ?, Futura.
[DUF] Jean-Louis Dufresne, L'effet de serre, Planet Terre.
[FJJ] Fondation Jean Jaurès, Climatoscepticisme : Le nouvel horizon du populisme français.
[FRA1] Franceinfo, COP26 : on vous explique ce qu'est le méthane, l'autre gaz à effet de serre qui réchauffe le climat.
[FRA2] Franceinfo, Changement climatique : on vous explique pourquoi sécheresse et inondations sont parfois liées.
[FRI] France Inter, Algorithmes : les meilleurs amis des climatosceptiques.
[GIE] GIEC, Synthèse du rapport AR6 du GIEC publié le 27/03/2023.
[GRE] Greenly, Les transports, premier secteur émetteur en France.
[HAW] Ed Hawkins, 2019 years, article du 30 janvier 2020.
[HIL] David Hiler, Réchauffement climatique : comprendre ceux qui n'y croient pas, Le Temps.
[IDV] idverde, Comment réduire les risques de pénurie d'eau ?.
[LAP] Pascal Lapointe, Les réseaux sociaux favorisent le discours climatosceptique ? Vrai, Agence Science-Presse.
[LAR] Larousse, Désertification.
[MDS] Martin de La Soudière, Le changement climatique, une "grande peur" collective ?.
[MEF1] Meteo France, Climat HD.
[MEF2] Meteo France, Tempêtes en France métropolitaine.
[MTE1] Ministère de la transition écologique et de la cohésion des territoires, Pourquoi la Terre chauffe ? 14 septembre 2018.
[MTE2] Ministère de la transition écologique et de la cohésion des territoires, Dossier de presse - 1er Plan national d'adaptation au changement climatique, 20 juillet 2011.
[MTE3] Ministère de la transition écologique et de la cohésion des territoires, Observations du changement climatique.
[MTE4] Chiffres clés du climat - France, Europe et Monde (décembre 2022).
[NAS1] NASA, Les causes du changement climatique.
[NAS2] NASA, Le Soleil est-il à l'origine du réchauffement climatique ?.
[NAT1] Nations Unis, Causes du changement climatique.
[NAT2] Nations Unis, L'eau - au coeur de la crise climatique.
[ONE] ONERC, Les évènements météorologiques extrêmes dans un contexte de changement climatique.
[POI] Jean Poitou, Climat : distinguer le vrai du faux, Progressistes.
[RCA1] Réseau Climat Action France, 6e rapport du GIEC : quelles sont les conséquences réelles du changement climatique ? 28-02-2022.
[RCA2] Réseau Climat Action France, Synthèse du 6e rapport du GIEC : l'urgence climatique est là, les solutions aussi, 20-03-2023.
[RCA3] Réseau Climat Action France, 6e rapport du GIEC : quelles solutions face au changement climatique ? 04-04-2022.
[REP1] Reporterre, Le réchauffement des sous-sols, une "menace silencieuse".
[REP2] Reporterre, Déni de réalité : pourquoi le climatoscepticisme progresse.
[RFI] RFI, Pourquoi y a-t-il encore autant de climatosceptiques aux Etats-Unis et dans le monde ?.
[RIV] Johan Rivalland, La Démocratie des crédules - Critique du dernier livre de Gérald Bronner.
[ROY] Florentin Roy, Les forêts en Méditerranée vont-elles disparaître ?, Youmatter.
[SEL] Selectra, Empreinte Carbone : calcul, définition et conseils de réduction.
[SEN] Sénat, Adapter la France aux dérèglements climatiques à l'horizon 2050 : urgence déclarée.
[TSP] The Shift Project, Climat : synthèse vulgarisée du 6ème rapport du GIEC (mars 2023).
[WIK1] Wikipedia, Gaz à effet de serre.
[WIK2] Wikipedia, Effet de serre.
[WIK3] Wikipedia, Changement climatique.
[WIK4] Wikipedia, Empreinte carbone.
[WIK5] Wikipedia, Bilan carbone.
[WIK6] Wikipedia, Empreinte écologique.
[WIK7] Wikipedia, Déni du réchauffement climatique.
[WIK8] Wikipedia, Elévation du niveau de la mer.
[ZEK] Marie Zekri, 37 % des Français se considèrent climatosceptiques, National Geographic.


C2. Empreintes des mammifères et des oiseaux


Les empreintes imprimées au sol ou dans la neige permettent d'identifier la plupart des mammifères et des oiseaux.
Pour les oiseaux, la méthode d'identification est basée sur chaque Empreinte isolée, un oiseau ne pouvant au sol que marcher ou sautiller.
Pour les mammifères, l'identification repose sur l'utilisation conjointe de trois méthodes différentes basées sur les observations suivantes :
- l'Empreinte isolée,
- la Succession d'empreintes donnant l'allure de déplacement de l'animal,
- les Crottes de l'animal.

  1. Empreinte isolée
  2. Succession d'empreintes
  3. Crottes
image Empreintes de mammiferes     image Empreintes d oiseaux


C2.1. Empreinte isolée

Les empreintes de mammifères sont toutes de type Main (avec 3, 4 ou 5 doigts par patte, hors paume), Pelotes (ou coussinets) (avec 4 ou 5 pelotes digitales par patte, hors paume) ou Sabots (avec 1, 2, 3 ou 4 doigts par patte, hors sole plantaire).
Les empreintes d'oiseaux sont toutes de type Main comportant, sauf exceptions, 3 doigts par patte complétés par un quatrième doigt opposé (pouce) pouvant être réduit ou totalement absent.
Les 4 diapos ci-dessous présentent une méthode d'identification des mammifères et des oiseaux à partir de leurs empreintes isolées.

Sources :
(empreintes des mammifères) Ma Chasse, Les mammifères.
(empreintes des mammifères) France Nature Environnement - Haute-Savoie, Les empreintes.
(empreintes des mammifères) Gilles Christophe, FRAPNA, Les mammifères de Rhône-Alpes - Les empreintes.
(empreintes des mammifères) Salamandre, Empreinte de mammifères.
(empreintes des oiseaux) Ma Chasse, Les oiseaux.
(oiseaux) Zadi Bridge, Combien les oiseaux ont-ils de doigts ?.
(ongulés) Puverel Camille, Leprince Julie, Atlas des mammifères de Rhône-Alpes - Les ongulés.

Image Empreintes : page1
Image Empreintes : page2
Image Empreintes : page3
Image Empreintes : page4



C2.2. Succession d'empreintes

La diapo ci-dessous présente une méthode d'identification des mammifères quadrupèdes à partir de leur allure de déplacement.
Les pattes sont repérées comme suit : 1 avant gauche, 2 avant droite, 3 arrière gauche, 4 arrière droite, P projection en l'air (temps de suspension).
Les allures principales sont les suivantes :


Remarques :
- La marche existe chez tous les mammifères quadrupèdes. Pour certains, elle est parfois lente et peu fréquente (celle de l'écureuil par exemple).
- Pour les cinq premières allures (Marche, Trot, Reculer, Amble, Galop), l'ordre de déplacement des pattes est toujours le même : 1 4 2 3, certaines pattes étant parfois déplacées ensemble, faisant partie de la même diagonale ou du même côté.

Sources :
(amble) Wikipedia, Amble.
(amble et galop du cheval) Dictionnaire visuel - Allures du cheval.
(bond du renard, lièvre et écureuil) Espaces, Suivre à la trace.
(bond de la belette) J'ai suivi une petite belette sauvage (Youtube, 5:45).
(bond de l'écureuil) Pilon Michel, Forum Image et Nature.
(démarche des mammifères) Les Chasseurs à l'Arc de la Réunion, LES TRACES D'ANIMAUX DANS LA FORET (EUROPE).
(démarche des mammifères) Couzi Laurent, Planche N°1 intitulée "Empreintes animales" du livre Phénomènes, Juzeau C. , Rébulard M., Caradec C., Editions du Chêne, 2023.
(marche, amble et bonds) La Presse+, Jouer au détective dans la neige.
(marche, amble et bonds) Fédération Canadienne de la Faune, A la découverte du monde du pistage d'animaux.
(pas, trot et galop du cheval) Le Monde des Chevaux, Les allures.
(pas, trot et galop du cheval) Wikipedia, Allure (équitation).
(pas, trot et galop du cheval) Lenoble du Teil Jules, Etude sur la locomotion du cheval et des quadrupèdes en général, 1873, LENOBLE_ETUDE_SUR_LA_LOCOMOTION_1873.pdf (accompagné d'un atlas de 23 planches).
(reculer du cheval) Blog Equitation Nord, Hippologie : les allures.
(reculer du cheval) Devos Emma, chevalogie.free.fr, Le reculer.
(vidéos du cheval) Hippologie.fr, Les allures du cheval.
(vidéo du trot du cerf) Cerf qui court et au trot (Youtube, 4:11).
(vidéo du galop du cheval) galop au ralenti (Youtube, 1:08).
(vidéo du galop du chameau) Course de chameaux en Egypte (Youtube, 1:54).
(vidéo du bond du chevreuil) CHEVREUIL/Sauts et Course ! BRUITX (Youtube, 2:00).

Image Empreintes : page5



C2.3. Crottes

La diapo ci-dessous présente une méthode d'identification des mammifères à partir de la forme et de la texture de leurs crottes.
La taille est un autre indice. Elle est généralement proportionnelle à la longueur du rectum de l'animal, donc aussi à la taille de l'animal.
La couleur est aussi un autre indice, mais elle dépend de la fraîcheur du dépôt et de l'ingestion de certains aliments. Pour exemples :
- Les crottes fraîches de souris sont noires et brunissent après environ 24 heures.
- La couleur des crottes de hérisson peut varier du noir au brun en passant par différentes nuances de gris, selon son alimentation qui se compose principalement d'insectes, de mollusques et de petits vertébrés.
- Un chien qui mange trop d'os ou de nourriture industrielle contenant trop de farine animale fera des crottes blanches. Au soleil, la couleur blanche sera encore plus marquée car l'eau contenue dans les crottes s'évapore en faisant ressortir le calcium.
- Un loup qui avale les os de ses proies fera des crottes de couleur blanche.

Le dépot de crottes se fait géréralement sur les sentiers empruntés par l'animal. Pour les carnivores, outre la fonction évacuation naturelle, le dépôt correspond au marquage visuel et odorant du territoire, souvent aux carrefours entre sentiers.

Sources :
(détail) Gilles Christophe, FRAPNA, Les mammifères de Rhône-Alpes - Les fèces.
(détail) Martin Alexis, Petit guide illustré des crottes de mammifères.
(détail) Salamandre, Crottes de mammifères.
(général) Espace pour la vie Montréal, Des crottes qui en ont long à dire.
(images) Lahaye Romain, Atlas préliminaire des Mammifères sauvages de Bourgogne.
(tableau) France Nature Environnement - Haute-Savoie, Les crottes.
(tableau) Carbala, Espace outil pédagogique.

Image Empreintes : page6



C3. Mouvement des planètes


Le mouvement des planètes découle directement de la loi de gravitation universelle de Newton qui régit le comportement d'un système de deux corps en interaction gravitationnelle.
Formulation : Deux corps ponctuels M et m séparés par une distance d entre leurs centres s'attirent mutuellement avec une force F dont l'intensité est donnée par la formule :
(R1) F = G M m / d2
où G la constante de gravitation universelle (G = 6,67408 10-11 kg-1.m3.s-2).
Cette force est attractive et agit le long de la ligne droite reliant les centres des deux corps.

Dans le cas d'un système isolé, la loi de gravitation universelle induit les lois suivantes, dites "lois de Kepler corrigées", qui pourront être légèrement perturbées, dans un contexte réel, par des interactions gravitationnelles avec d'autres corps.

  1. Référentiel galiléen
  2. Planéité des trajectoires
  3. Orbites elliptiques
  4. Loi des aires
  5. Loi des périodes
  6. Conservation de l'énergie mécanique
  7. Sources
image Mouvement 1 des planetes image Mouvement 2 des planetes image Mouvement 3 des planetes


Figures 1 et 2 : Mouvement de deux corps A et B de masses très différentes (Figure 1) et de même masse (Figure 2) sous l'effet de la gravitation [SES].
Figure 3 : Lien entre les trajectoires (ellipse A/C, ellipse B/C, ellipses relatives A/B et B/A) avec C = barycentre du système et d = distance entre les corps A et B

1. Référentiel galiléen :

Formulation :
- On se place dans le cadre d'un système isolé de deux corps A et B en interaction gravitationnelle (problème des deux corps).
- Le référentiel centré au centre de masse C (barycentre) du système est un référentiel inertiel (ou galiléen).

Démonstration :

Le référentiel RC est galiléen [SOR] :
On étudie le mouvement de deux corps A et B supposés ponctuels, de masse mA et mB centrées en A et B, en interaction gravitationnelle dans un référentiel galiléen RO d'origine fixe O.
Le système des deux corps étant isolé, sa quantité de mouvement se conserve et s'écrit :
d(mA vA + mB vB)/dt = 0
Le barycentre C du système des deux corps est défini par :
(R10) (mA + mB) OC = mA OA + mB OB
Par dérivation, on en déduit :
(mA + mB) vC = mA vA + mB vB
que l'on reporte dans la loi de conservation comme suit :
d(mA vA + mB vB)/dt = (mA + mB) d(vC)/dt = 0
C est donc animé d'un mouvement à vitesse constante, donc rectiligne uniforme, ce qui montre que le référentiel RC d'origine C est lui-même galiléen.
Pour la suite, on notera que la relation (R10) est équivalente à :
(R11) CA = -(mB/mA) CB = BA/(1 + mA/mB)


2. Planéité des trajectoires :

Formulation : Les trajectoires des deux corps sont situées dans un même plan orbital, perpendiculaire au vecteur moment cinétique du système des deux corps, calculé par rapport au barycentre du système.
Loi de Kepler associée : Les orbites des planètes sont planes.

Démonstrations [CHE] :

Plan orbital :
On se place dans le référentiel galiléen RO.
La relation fondamentale de la dynamique appliquée à chaque corps A et B s'écrit :
(R20) mA d2OA/dt2 = FB/A = -G mA mB BA/||BA||3
(R21) mB d2OB/dt2 = FA/B = -G mB mA AB/||AB||3
Le moment cinétique du système σsyst/O par rapport au point O s'écrit :
(R22) σsyst/O = σA/O + σB/O
σA/O = OA x mA dOA/dt
σB/O = OB x mB dOB/dt
En dérivant par rapport au temps t, on obtient :
dσsyst/O/dt = OA x mA d2OA/dt2 + d(OA)/dt x mA dOA/dt + OB x mB d2OB/dt2 + d(OB)/dt x mB dOB/dt
Après simplifications et compte-tenu des relations (R20)(R21), on obtient :
dσsyst/O/dt = -G mA mB (OA - OB) x BA/||BA||3 = 0
Le moment cinétique σsyst/O se conserve donc au cours du temps en module et en direction.
Cherchons à montrer maintenant dans quelles conditions ce moment cinétique constant est perpendiculaire au vecteur BA.
Cette proposition s'écrit :
0 = σsyst/O.BA = (OA x mA dOA/dt + OB x mB dOB/dt).BA
Compte tenu de la propriété du produit mixte entre vecteurs quelconques v1, v2 et v3 : (v1 x v2).v3 = (v3 x v1).v2, cette relation se transforme en :
0 = mA (BA x OA).dOA/dt + mB (BA x OB).dOB/dt
Compte-tenu de la relation : BA = OA - OB, cette relation se simplifie en :
0 = (OA x OB).(mA dOA/dt + mB dOB/dt)
Compte-tenu de la relation (R11) induisant : (CA x CB) = 0, le terme (OA x OB) est nul pour tout point A et B uniquement dans le cas où le point O est confondu avec le barycente C du système.
En conséquence, les points A et B sont situés dans un même plan perpendiculaire à σsyst/C

Relations entre moments cinétiques :
Compte-tenu des relations (R11) et (R22) appliquée en O = C, le moment cinétique σsyst/C du système est lié aux moments cinétiques de chaque corps σA/C et σB/C par les relations suivantes :
(R23) σsyst/C = (1 + mA/mB) σA/C = (1 + mB/mA) σB/C = (1/(1 + mA/mB)) σA/B = (1/(1 + mB/mA)) σB/A
Les cinq moments cinétiques σsyst/C, σA/C, σB/C, σA/B et σB/A se conservent donc au cours du temps en module et en direction. Cette propriété est spécifique au système isolé de deux corps en interaction centrale.

Expression du moment cinétique σA/C :
On se place en coordonnées polaire (r, θ) dans le plan orbital du corps A.
Si ur et uθ désignent les vecteurs unitaires radial et angulaire, on a les relations :
CA = r = r ur
v = dr/dt = (dr/dt) ur + r (dθ/dt) uθ
(R24) v2 = v.v = (dr/dt)2 + (r dθ/dt)2
D'où l'expression de σA/C :
(R25) σA/C = r x mA v = mA r2 dθ/dt (ur x uθ)
(R26) σA/C = ||σA/C|| = mA r2 dθ/dt


3. Orbites elliptiques :

Formulation :
- Chaque corps du système décrit une orbite elliptique dont l'un des foyers est le barycentre du système des deux corps.
- Dans le cas du système Soleil-planète, le Soleil étant beaucoup plus massif, le barycentre est très proche du centre du Soleil. Par conséquent, la planète semble tourner autour du Soleil alors qu'en réalité le Soleil décrit également une petite ellipse autour de ce barycentre (voir Figure 1 ci-dessus).
- Cette petite ellipse peut devenir significative dans des systèmes où la différence de masse est moins importante, comme dans un système binaire d'étoiles (voir Figure 2 ci-dessus).
- Les demi-grands axes de chaque ellipse sont alignés. Ainsi, lorsque l'un des corps atteint son péricentre (point de l'orbite le plus proche du foyer), l'autre corps est également à son péricentre.
Loi de Kepler associée : Les planètes décrivent des orbites elliptiques dont le Soleil occupe l'un des foyers.
Equation de l'orbite elliptique (en coordonnées polaires) : r = p/(1 + e cos[θ])
avec :
   r = distance du corps au foyer occupé de l'ellipse
   p = paramètre focal
   e = excentricité
   θ = angle polaire
On a les relations :
(R29)
a = p/(1 - e2)
b = p/(1 - e2)1/2
c = (a2 - b2)1/2 = e a
b2 = a2(1 - e2)
p = b2/a
S = π a b
avec :
   a = demi-grand axe
   b = demi-petit axe
   c = demi-distance focale (ou distance entre centre de l'ellipse et l'un des foyers)
   S = aire

Démonstrations :

Orbite du corps A par rapport au barycentre C du système [CHE][VIE] :
On se place dans le référentiel galiléen RC centré au barycentre C des deux corps.
Compte-tenu des relations (R20)(R21) et de la relation : BA = OA - OB, on peut écrire :
(R30) d2BA/dt2 = -G (mA + mB) BA/||BA||3
Compte-tenu de la relation (R11) donnant CA en fonction de BA, l'équation du mouvement de A dans RC s'écrit ensuite :
(R31) d2CA/dt2 = -G (mB3 / (mA + mB)2) CA/||CA||3
(R32) En posant r = CA et kA = G (mB3 / (mA + mB)2), la relation (R31) devient :
(R33) d2r/dt2 = -kA r/r3
qui est l'équation du problème de Kepler.

En multipliant la relation (R33) par le vecteur dr/dt = v, on obtient :
(dr/dt).(d2r/dt2) = v.(dv/dt) = -(kA/r3) (dr/dt).r
En remarquant que :
v.dv = (1/2) d(v.v) = (1/2) d(v2)
dr.r = (1/2) d(r.r) = (1/2) d(r2) = r dr
On obtient alors :
(1/2) d(v2)/dt = -(kA/r3) r dr/dt = -(kA/r2) dr/dt = kA d(1/r)/dt
qui s'intègre en :
(R34) (1/2) v2 - kA(1/r) = constante notée hA

Pour résoudre la relation (R34), on élimine dt entre les relations (R24) et (R26) :
v2 = (σA/C/mA)2 ( (1/r4) (dr/dθ)2 + 1/r2 )
En posant u = 1/r (et donc du = -u2 dr), on obtient la première formule de Binet :
(R35) v2 = (σA/C / mA)2 (u2 + (du/dθ)2)
Compte-tenu de la relation (R34), on obtient :
(1/2) (σA/C / mA)2 (u2 + (du/dθ)2) = hA + kA u
En dérivant cette relation par rapport à θ, on obtient :
A/C / mA)2 (u (du/dθ) + (du/dθ) d2u/dθ2)) = kA (du/dθ)
ce qui donne la deuxième formule de Binet :
(R36) d2u/dθ2 + u = kA (mAA/C)2
qui est une équation différentielle linéaire du second ordre à coefficients constants avec second membre, dont les solutions s'écrivent :
1/r = u = kA (mAA/C)2 + λ cos[θ - α]
λ et α étant des constantes fixées par les conditions initiales.
(R37) En posant p = (σA/C / mA)2 / kA et e = λ p, on obtient :
(R38) r = p/(1 + e cos[θ - α])
qui est l'équation d'une conique (ellipse si |e| < 1, parabole si |e| = 1, hyperbole si |e| > 1),
et où α représente la direction du péricentre (point de l'orbite le plus proche du foyer).
Dans le cas des planètes, leur orbite est naturellement elliptique. Si leur vitesse était trop faible, elles finiraient par s'écraser sur l'étoile centrale. A l'inverse, si leur vitesse était trop élevée, elles échapperaient à l'attraction gravitationnelle, adoptant alors une trajectoire parabolique ou hyperbolique.
L'excentricité eA/C de l'ellipse est donnée par les relations (R46)(R80) en fonction de l'énergie mécanique du système.

Orbite du corps B par rapport au barycentre C du système :
Dans le cas où r = CB, il suffit d'échanger les rôles de A et B dans le cas ci-dessus. La trajectoire de B par rapport à C est aussi une conique (ellipse) avec les caractéristiques suivantes :
(R39) kB = G (mA3 / (mA + mB)2)
(R40) pB/C = (σB/C / mB)2 / kB = (mA / mB) pA/C, compte-tenu des relations (R23)(R32).
eB/C = e selon les relations (R46)(R80).

Orbite du corps A par rapport au corps B :
Dans le cas où r = BA, il faut prendre la relation (R30) au lieu de la relation (R31) et on trouve que la trajectoire de A par rapport à B est aussi une conique (ellipse) avec les caractéristiques suivantes :
(R41) kA/B = G (mA + mB)
(R42) pA/B = (σA/B / mA)2 / kA/B = (1 + mA / mB) pA/C = pA/C + pB/C, compte-tenu des relations (R23)(R32).
eA/B = e selon les relations (R46)(R80).
Ces résultats peuvent aussi se démontrer en introduisant la notion de particule fictive de masse réduite μ = mA mB / (mA + mB), de rayon vecteur r = BA = rA/C - rB/C (équivalent à BA = CA - CB), et de vitesse v = dr/dt

Orbite du corps B par rapport au corps A :
Dans le cas où r = AB, il suffit d'échanger les rôles de A et B dans le cas ci-dessus. La trajectoire de B par rapport à A est une conique (ellipse) géométriquement identique à celle de la trajectoire de A par rapport à B, avec les caractéristiques suivantes :
(R43) kB/A = G (mB + mA) = kA/B
(R44) pB/A = pB/C + pA/C = pA/B
eB/A = e selon les relations (R46)(R80).

Homothétie des ellipses :
Dans le problème des deux corps A et B, il existe quatre orbites elliptiques distinctes (voir Figure 3 ci-dessus) :
- l'ellipse de A par rapport au barycentre C
- l'ellipse de B par rapport au barycentre C
- l'ellipse relative de A par rapport à B
- l'ellipse relative de B par rapport à A
Compte-tenu de la relation (R11), les rayons vecteurs r de ces ellipses sont les suivants :
(R45)
rA/C = CA = mB/(mA + mB) rA/B
rB/C = CB = -mA/(mA + mB) rA/B
rA/B = BA = -rB/A = rA/C - rB/C
Toutes les ellipses sont donc homothétiques.
L'excentricité d'une ellipse étant conservée sous homothétie (vu que selon (R29) : b2 = a2(1 - e2)), on en déduit que toutes les excentricités sont égales :
(R46) e = eA/C = eB/C = eA/B = eB/A
Compte-tenu des relations (R29)(R40)(R42)(R44), on en déduit également que :
- Les ellipses A/C et B/C ont leurs demi-grands axes a (et aussi demi-petits axes b) inversement proportionnel à leurs masses respectives :
(R47) aA/aB = bA/bB = mB/mA
- Les ellipses relatives A/B et B/A sont géométriquement identiques mais plus grandes que les deux autres avec un demi-grand axe a égal à la somme des demi-grands axes des ellipses A/C et B/C :
(R48) aA/B = aB/A = aA + aB

Alignement des demi-grands axes :
Les rayons vecteurs rA/C, rB/C, rA/B et rB/A de chaque ellipse étant tous dans un rapport constant selon les relations (R45), impliquent que leurs extrema se produisent simultanément.
En conséquence, tous les demi-grands axes sont alignés (voir Figure 3 ci-dessus).


4. Loi des aires :

Formulation : Le rayon vecteur reliant un corps au foyer occupé de l'ellipse balaie des aires égales en des temps égaux.
Loi de Kepler associée : Le rayon vecteur reliant le Soleil à une planète balaie des aires égales en des temps égaux.
Expression de la loi des aires : dS/dt = (1/2) r2 dθ/dt = constante = (1/2) σ/m
avec :
   S = aire balayée par le rayon vecteur dans le plan orbital
   r = distance du corps au foyer occupé de l'ellipse
   θ = angle polaire
   t = temps
   σ = moment cinétique du corps par rapport au foyer occupé
   m = masse du corps

Démonstration [VIE] :

Cas du corps A tournant autour du barycentre C du système :
On note dS l'élément d'aire parcouru par le rayon vecteur r pendant l'élément de temps dt.
D'où l'expression de dS :
(R60) dS = (1/2) ||r x dr||
Compte-tenu de la relation (R33), on peut écrire :
(R61) r x d2r/dt2 = -kA r x r/r3 = 0
(R62) d(r x dr/dt)/dt = r x d2r/dt2 + dr/dt x dr/dt
qui se simplifie en :
d(r x dr/dt)/dt = 0
D'où :
r x dr/dt = constante vectorielle notée H
et la relation (R60) devient :
(R63) dS/dt = (1/2) ||H|| = constante
Compte-tenu de la relation (R25), la relation (R60) s'écrit :
(R64) dSA/dt = (1/2) σA/C / mA


5. Loi des périodes :

Formulation : La période orbitale de chaque corps est donnée par la formule :
(R70) T2/a3 = 4 π2 / k
avec :
   T = période orbitale
   a = demi-grand axe de l'ellipse
   m et M = masses respectives des corps A et B
   Cas du corps A tournant autour du corps B : k = kA/B = G (m + M)
   Cas du corps A tournant autour du barycentre C du système : k = kA = G (M3 / (m + M)2)
   Cas du corps B tournant autour du barycentre C du système : k = kB = G (m3 / (M + m)2)
Loi de Kepler associée : Le carré de la période orbitale d'une planète est proportionnel au cube du demi-grand axe de son orbite.
Invariance de la période orbitale : compte-tenu de la relation (R89), T ne dépend que de l'énergie mécanique Emec du système.

Démonstration :

Cas du corps A tournant autour du barycentre C du système :
Compte-tenu de la relation (R64), l'aire S balayée par le corps A sur un tour complet s'exprime par :
S = ∫0T [(dS/dt) dt] = ∫0T [(1/2) (σA/C / mA) dt] = (1/2) (σA/C / mA) T
où T est la période orbitale du corps A.
Compte-tenu de la relation (R37), on obtient :
S = (1/2) (p kA)1/2 T
Compte-tenu des identités standards de l'ellipse : p = b2/a et S = π a b, on peut éliminer b et on obtient :
T2/a3 = 4 π2 / kA


6. Conservation de l'énergie mécanique :

Formulation : L'énergie mécanique du système, somme de l'énergie cinétique du mouvement relatif entre corps et de l'énergie potentielle d'interaction, se conserve au cours du temps.
Expression de l'énergie mécanique Emec en fonction des paramètres p et e de l'ellipse :
(R80) Emec = (1/2) (G m M / p) (e2 - 1)
avec :
   m et M = masses respectives des corps A et B
   p = paramètre focal de l'ellipse relative dans le mouvement de A par rapport à B, ou de B par rapport à A
   p = pA/B = pB/A = pA/C (1 + mA/mB) = pA/C + pB/C
   e = excentricité de l'ellipse
Cette énergie est toujours négative pour une ellipse (|e| < 1).

Démonstrations :

Conservation de l'énergie mécanique :
Dans un système isolé de deux corps, les forces internes échangent de l'énergie entre l'énergie cinétique et l'énergie potentielle.
Puisque ces échanges ne conduisent pas à une perte d'énergie (vu qu'il n'y a pas de forces dissipatives comme des frottements externes), l'énergie mécanique du système est conservée au cours du temps.

Expression de l'énergie mécanique en fonction des paramètres de l'ellipse [PST] :
On se place dans le référentiel galiléen RC centré au barycentre C des deux corps, en utilisant les variables simplifiées :
   masse réduite μ = mA mA / (mA + mB)
   rayon vecteur r = BA = rA/C - rB/C
   vitesse v = dr/dt
L'énergie mécanique du système Emec est la somme de l'énergie cinétique Ecin et de l'énergie potentielle Epot :
(R81) Emec = Ecin + Epot
(R82) Ecin = (1/2) (mA vA2 + mB vB2) = (1/2) μ v2
(R83) Epot = -G mA mB / r
Compte-tenu de la relation (R38), l'énergie potentielle devient :
(R84) Epot = -(G mA mB / p) (1 + e cos[θ - α])
En dérivant l'équation (R38) par rapport au temps, on obtient par ailleurs :
(R85) dr/dt = -p e (dθ/dt)2 sin[θ - α]/(1 + e cos[θ - α])2
Compte-tenu des expressions du moment cinétique du système ((R26) σ = μ r2 dθ/dt), de la vitesse v en fonction de la vitesse angulaire ((R24) v2 = (dr/dt)2 + (r dθ/dt)2) et de l'équation de l'ellipse (R38), la relation (R82) devient, après élimination du terme (dθ/dt) :
Ecin = (1/2) (μ (dr/dt)2 + σ2/(μ r2)) = (1/2) (σ2 / (μ p2)) (1 + e2 + 2 e cos[θ - α])
Compte-tenu de l'expression du paramètre focal (p = (σ/μ)2 / kA/B), on obtient :
(R86) Ecin = (1/2) (G mA mB / p) (1 + e2 + 2 e cos[θ - α])
Compte-tenu des relations (R81)(R84)(R86), l'énergie mécanique Emec se simplifie en :
(R87) Emec = (1/2) (G mA mB / p) (e2 - 1)
avec : p = paramètre focal dans le mouvement de A par rapport à B
Compte-tenu des relations (R40)(R42)(R44), on a également :
(R88) p = pA/B = pB/A = pA/C (1 + mA/mB) = pA/C + pB/C
Compte-tenu de la relation (R29) et de la masse réduite μ = mA mB / (mA + mB), on peut exprimer l'énergie mécanique spécifique (Emec/μ) en fonction du demi-grand axe aA/B :
(R89) Emec/μ = -(1/2) G (mA + mB)/aA/B


7. Sources relatives au mouvement des planètes :

[CHA] ChatGPT, le moteur d'Intelligence Artificielle développé par OpenAI.
[CHE] Jonathan Chenal, Introduction à l'astronomie de position
[FEM1] FEMTO - Mécanique, Problème à deux corps
[FEM2] FEMTO - Mécanique, Forces centrales
[PER] Perplexity, le moteur d'Intelligence Artificielle développé par Perplexity AI.
[PST] Gravitation : le problème des deux corps avec PSTricks - partie 1
[SES] SESP, Mouvement de deux corps sous l'effet de la gravitation
[SOR] Joël Sornette, Le problème à deux corps - Mouvements à force centrale
[VIE] Alain Vienne, Eléments d'astronomie fondamentale


C4. Constellations


Les constellations, regroupements apparents d'étoiles formant des figures imaginaires dans le ciel, ont fasciné l'humanité depuis des millénaires.
Aujourd'hui, 88 constellations officielles servent à cartographier le ciel. Certaines, comme la Petite Ourse ou Cassiopée, sont visibles toute l'année, tandis que d'autres, comme le Cygne en été ou Orion en hiver, ne se dévoilent qu'en certaines saisons.
Les constellations zodiacales, traversées par le Soleil au cours de l'année, font partie de ces 88 officielles et jouent un rôle particulier en astrologie.
L'observation du ciel révèle également des étoiles remarquables, telles que Sirius ou Vega, véritables points de repère dans la voûte céleste. Pour en profiter au mieux, il est alors important de suivre certains conseils pratiques d'observation.

  1. Généralités
  2. Liste des constellations
  3. Constellations visibles toute l'année
  4. Constellations saisonnières d'été
  5. Constellations saisonnières d'hiver
  6. Autres constellations
  7. Constellations zodiacales
  8. Conseils pour bien observer
  9. Coordonnées, couleur et magnitude d'un astre
  10. Sources



C4.1. Généralités [CHA][PER] :

Définitions :
- Une constellation est un groupement apparent d'étoiles dans le ciel nocturne, vu depuis la Terre.
- Une constellations circumpolaire est une constellation qui, pour un observateur situé à une latitude donnée (nord ou sud), reste visible toute l'année.
- Une constellation saisonnière est une constellation non-circumpolaire, donc visible uniquement pendant ou autour d'une saison donnée, et absente du ciel nocturne le reste de l'année.
- L'écliptique est le plan de l'orbite terrestre autour du Soleil ou, vu depuis la Terre, le cercle tracé par le Soleil sur la voûte céleste au cours d'une année.
- L'horizon est la ligne circulaire horizontale où le ciel et la Terre (ou la mer) semblent se rejoindre.
- Le zénith est le point du ciel situé exactement à la verticale de l'observateur, au-dessus de sa tête.
- Le pôle nord céleste est le point du ciel situé au-dessus de l'horizon nord, à une hauteur égale à la latitude de l'observateur. Pour Paris (environ 49 de latitude nord), sur une carte du ciel en disque rotatif, ce point apparaît à mi-chemin entre le centre du disque (zénith) et son bord nord (horizon nord). Pour utiliser correctement le disque, il faut le tenir au-dessus de la tête et orienter le bord nord du disque vers le nord géographique, à l'aide d'une boussole par exemple.
- Attention : sur une carte du ciel, les directions est et ouest sont inversées par rapport à une carte géographique classique, afin de correspondre au point de vue de l'observateur tenant sa carte vers le ciel. Retourner une carte (la mettre à l'envers) tout en gardant le nord devant soi inverse en effet la droite et la gauche.
- L'étoile polaire (Polaris) est un excellent représentant du pôle nord céleste, par lequel passe l'axe de rotation propre de la Terre. L'écart angulaire entre ces deux points (environ 0 38' en 2025) est en effet imperceptible à l'oeil nu car le pôle nord céleste n'est qu'un point abstrait du ciel, situé très près de Polaris.

Mouvement et position des constellations :
- Le mouvement des constellations est le suivant : en raison de la rotation quotidienne de la Terre sur elle-même, toutes les constellations visibles depuis l'hémisphère nord décrivent un cercle autour de Polaris en 24 heures, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, mais seules les circumpolaires restent toujours visibles. Les saisonnières passent sous l'horizon lors de leur rotation avec un lever à l'est et un coucher à l'ouest chaque jour.
- La position géométrique relative entre les constellations, ainsi qu'entre les étoiles d'une même constellation, ne change pas de manière significative au cours de la rotation quotidienne de la Terre (mouvement diurne), ni pendant sa révolution annuelle autour du Soleil (mouvement saisonnier). Cela s'explique par la très grande distance existant entre la Terre et les étoiles de ces constellations. Seul change la portion du ciel visible depuis un lieu donné sur Terre à un moment précis.
- La "main ouverte" est un bon repère pour mesurer une distance entre deux points dans le ciel : tenez la main à bout de bras, doigts écartés, et considérez la largeur qui s'étend du bout du pouce au bout du petit doigt. Cette largeur correspond à un écart angulaire d'environ 20 mesuré depuis l'observateur.

Etoiles, planètes, Lune, satellites artificiels, avions, étoiles filantes, amas stellaire :
- Les étoiles scintillent. Ce phénomène est dû à la turbulence de l'atmosphère terrestre qui perturbe la lumière provenant de ces sources ponctuelles très éloignées.
- Les planètes du système solaire, en revanche, ne scintillent pas ou très peu. Elles sont en effet beaucoup plus proches de la Terre et apparaissent à l'oeil nu sous forme de points lumineux tout comme les étoiles, et au téléscope sous forme de petits disques lumineux.
- Les planètes et la Lune ne traversent que les constellations du zodiaque astronomique, jamais les constellations circumpolaires ni les constellations saisonnières non zodiacales. En effet, les planètes et la Lune restent toujours très proches de l'écliptique, tandis que ces constellations sont situées loin de l'écliptique (les circumpolaires autour du pôle céleste, nord ou sud, les saisonnières non zodiacales ailleurs dans le ciel).
- Les planètes et la Lune ne sont pas circumpolaires : elles se lèvent et se couchent chaque jour, tout en se déplaçant graduellement par rapport aux étoiles lointaines du fond du ciel. La Lune avance d'environ 13 vers l'est chaque jour par rapport à ces étoiles et met donc 27,3 jours pour effectuer un tour complet apparent autour de l'étoile polaire. Les planètes se déplacent bien plus lentement et mettent plusieurs années, selon la planète, pour effectuer un tour complet.
- La Lune est absente du ciel nocturne pendant les nuits proches de la nouvelle lune selon certains horaires (voir Conseils pour bien observer), ce qui permet une observation optimale des constellations.
- Les satellites artificiels en orbite terrestre basse apparaissent sous forme d'un point lumineux blanc, non clignotant, qui traverse le ciel d'ouest en est en quelques minutes.
- Les avions évoluant à haute altitude apparaissent sous forme d'un point lumineux blanc et clignotant (feu stroboscopique anticollision), qui se déplace plus lentement que les satellites artificiels. A moyenne ou basse altitude, les avions se distinguent par plusieurs points lumineux colorés fixes (feux de position), en plus du point blanc clignotant, tous ces points pouvant apparaître séparés ou fusionnés selon la distance à l'observateur.
- Les étoiles filantes (ou météores) sont des traînées lumineuses visibles une à deux secondes. Elles proviennent de nuages de poussières laissées par des comètes ou des astéroïdes. Chaque année, la Terre croise l'orbite de ces nuages, faisant brûler leurs poussières au contact de l'atmosphère terrestre. On observe 5 à 10 étoiles filantes par heure en moyenne, et jusqu'à 50 à 100 lors des pics d'activité de ces nuages météoritiques, notamment entre mi-juillet et mi-août dans la constellation de Persée, et début à mi-décembre dans la constellation des Gémeaux.
- Un amas stellaire est un groupement local d'étoiles liées entre elles par la gravitation, nées d'une même région de gaz et de poussières au sein d'une même galaxie. Vu depuis la Terre, il apparaît projeté dans une constellation.

Objets brillants :
Les objets naturels les plus brillants du ciel nocturne terrestre, visibles depuis l'hémisphère nord, sont les suivants, par ordre décroissant de brillance :


C4.2. Liste des constellations :

L'Union Astronomique Internationale (UAI) a défini 88 constellations officielles en 1922 [IAU1]. Elles couvrent la totalité de la sphère céleste, répartie entre l'hémisphère nord et sud.
Elles se répartissent comme suit :
* 54 constellations visibles totalement ou partiellement depuis la France métropolitaine :
    - 7 constellations visibles toute l'année
    - 20 constellations saisonnières visibles pendant l'été étendu (de mai à octobre)
    - 15 constellations saisonnières visibles pendant l'hiver étendu (de novembre à avril)
    - 12 constellations difficiles à voir à l'oeil nu
* 34 constellations non visibles depuis la France métropolitaine

Les 54 constellations visibles totalement ou partiellement depuis la France métropolitaine sont les suivantes, classées par ordre alphabétique :


Ces constellations sont décrites ci-dessous, en les classant par période de l'année puis par position dans le ciel, selon les définitions suivantes :

En synthèse, les constellations sont ensuite localisées précisément dans le ciel selon une représentation neutre qui n'utilise ni points cardinaux, ni notions directionnelles relatives, ni position de l'observateur sur Terre, ni référence à l'heure ou au jour dans l'année.
Cette méthode de repérage céleste, développée par l'Auteur, repose exclusivement sur les principes suivants :
- L'identification initiale d'étoiles ou de constellations majeures, visibles et reconnaissables sans erreur à l'oeil nu.
- La construction de lignes droites imaginaires entre ces repères célestes, permettant une triangulation récursive : chaque nouveau repère est localisé par alignement géométrique avec les repères déjà identifiés, ce qui étend progressivement la carte mentale du ciel.
- L'estimation des distances angulaires apparentes à l'aide de la largeur d'une main ouverte tendue à bout de bras, utilisée comme unité de mesure naturelle et universelle.
Cette méthode pragmatique est particulièrement adaptée à l'apprentissage progressif de l'astronomie visuelle et à la navigation céleste sans instrument.



C4.3. Constellations visibles toute l'année :

Les constellations visibles toute l'année (constellations circumpolaires) depuis la France métropolitaine sont les suivantes (voir Figures ci-dessous [IST][LES]) :

image Constellation - Grande et Petite Ourse image Constellation - Cassiopee image Constellation - Dragon image Constellation - Cephee
image Constellation - Girafe image Constellation - Lynx

image Constellations visibles toute l annee image Constellations circumpolaires - guide

Synthèse :

Pour trouver dans le ciel ces constellations, la méthode la plus simple est la suivante [DAR][CHA][PER], en se reportant aux cartes ci-dessus :
- Carte du 25 juillet 2025 à 0h00 pour France métropolitaine ou latitudes de 40 à 55 N, avec zénith au centre de la portion de ciel visible [STE].
- Guide de localisation des constellations circumpolaires (en représentation neutre).

1a. Trouver la Grande Ourse : grande casserole avec sept étoiles brillantes, située dans la moitié nord du ciel. Sa hauteur est basse (proche de l'horizon) en automne et en hiver, et très haute (proche du zénith) au printemps et en été. Sa longueur, du bout du manche (η) au bord externe (α ou β) de la casserole, correspond à une largeur de main ouverte.

1b. Trouver l'étoile polaire Polaris : étoile brillante située près de la Grande Ourse dans le prolongement du bord externe de la casserole, en direction opposée à son fond, à une distance équivalente à une largeur de main ouverte ou à cinq fois la distance entre les deux étoiles (α et β) de ce bord (voir Figure 1 ci-dessus).
Trouver la Petite Ourse : petite casserole avec trois étoiles brillantes, dont Polaris (α) à l'extrémité du manche et deux étoiles (β et γ) au bord externe de la casserole (voir Figure 1 ci-dessus). Les quatre étoiles intermédiaires (δ, ε, ζ, η) sont souvent peu visibles.

2. Trouver Cassiopée : forme caractéristique en W, située à l'opposé du centre de la Grande Ourse (point d'attache du manche de la casserole) par rapport à Polaris.
3. Trouver le Dragon : sa tête est un carré déformé de quatre étoiles brillantes (γ β, ν, ξ) situé près de la Grande Ourse, à deux largeurs de main ouverte, en traçant depuis l'extrémité (η) du manche de la casserole une perpendiculaire dans la direction où le manche est courbé. Le corps (δ, ζ, η, ι, α) et la queue (λ) du Dragon forment un grand S inversé (comme vu dans un miroir) de six étoiles brillantes qui s'enroule partiellement entre la Grande Ourse et la Petit Ourse.
4. Trouver Céphée : polygone à sept étoiles brillantes formant une maison d'enfant (rectangle α, β, ι, ζ) à toit pointu (γ), situé à mi-chemin entre Cassiopée et la tête du Dragon.

5. Trouver la Girafe : groupe de neuf étoiles dont un long cou (α, HD 42818, HD 49878, VZ) pointant vers Polaris. L'étoile la plus brillante (β) est située à l'opposé de la tête du Dragon par rapport à Polaris.
6. Trouver le Lynx : ligne brisée de sept étoiles dont trois brillantes (α, 38, 10 UMa), visible complètement en fin d'hiver et au printemps, située près de la Grande Ourse, à une largeur de main ouverte, dans le prolongement du fond de la casserole, en direction opposée au manche.



C4.4. Constellations saisonnières d'été :

Les constellations saisonnières visibles uniquement pendant l'été étendu (de mai à octobre) depuis la France métropolitaine sont les suivantes (voir Figures ci-dessous [IST][LES]) :

image Constellation - Lyre image Constellation - Aigle image Constellation - Cygne
image Constellation - Bouvier image Constellation - Couronne Boreale image Constellation - Hercule
image Constellation - Scorpion image Constellation - Balance image Constellation - Sagittaire image Constellation - Ophiuchus et Serpent
image Constellation - Pegase image Constellation - Andromede
image Constellation - Poissons image Constellation - Baleine image Constellation - Verseau
image Constellation - Capricorne image Constellation - Fleche image Constellation - Dauphin image Constellation - Ecu

image Triangle d ete image Constellations d ete
image Constellations saisonnieres d ete - guide

Synthèse :

Pour trouver dans le ciel d'été ces constellations, la méthode la plus simple est la suivante [CHA][PER], en se reportant aux cartes ci-dessus :
- Triangle d'été.
- Carte du 25 juillet 2025 à 0h00 pour France métropolitaine ou latitudes de 40 à 55 N, avec zénith au centre de la portion de ciel visible [STE].
- Guide de localisation des constellations saisonnières d'été (en représentation neutre).

0. Trouver le Triangle d'été situé proche du zénith vers minuit en été (juillet à septembre) : triangle quasi-équilatéral formé de trois étoiles super brillantes : Vega (Lyre), Altair (Aigle) et Deneb (Cygne). La distance entre chaque étoile correspond à une largeur de main ouverte.

1. Trouver l'étoile Vega, étoile la plus brillante du Triangle d'été, de couleur bleue-blanche. Vega est située près de la tête du Dragon, sur une ligne venant de l'extrémité du manche de la Grande Ourse et passant par la tête du Dragon.
Trouver la Lyre : petit parallélogramme de quatre étoiles, dont deux brillantes (β, γ), relié à Vega (α) et prolongeant cette ligne depuis Vega.

2. Trouver l'étoile Altair, étoile du Triangle d'été, flanquée de deux petites étoiles (β et γ), située près de Vega à une largeur de main ouverte, sur une ligne venant de l'extrémité du manche de la Grande Ourse et passant par Vega.
Trouver l'Aigle : grande figure située à gauche de cette ligne en arrivant à Altair (α), composée d'une tête (γ-α-β) centrée sur Altair, de deux ailes droites (δ-ζ et δ-θ) tournées vers la tête, d'un corps linéaire (α-δ-λ) et d'une queue (λ).

3. Trouver l'étoile Deneb, étoile du Triangle d'été, située à droite de la ligne allant de Vega à Altair, à mi-chemin entre Altair et Cassiopée.
Trouver le Cygne : grande croix composée d'une queue (α, Deneb), d'un corps (α-γ), de deux ailes brisées (γ-ε-ζ et γ-δ-ι) tournées vers la queue, d'un long cou (γ-η-β) tourné vers Altair, et d'une tête (β).

4. Trouver l'étoile Arcturus, étoile super brillante de couleur orange, située dans le prolongement du manche de la Grande Ourse, à une largeur de main ouverte.
Trouver le Bouvier : groupe de sept étoiles brillantes en forme de cerf-volant, situé à droite de cette ligne avant d'arriver à Acturus (α).
5. Trouver la Couronne Boréale : demi-cercle de sept étoiles dont trois brillantes (α, β, γ), situé près d'Arcturus, à gauche de la ligne allant de Arcturus à Vega.
6. Trouver Hercule : groupe de quatorze étoiles brillantes, dont quatre formant un carré (ε, ζ, π, η) situé près de Vega, à gauche de la ligne allant de Acturus à Vega.

7. Trouver l'étoile Antares, étoile super brillante, isolée, de couleur rouge, située très bas sur l'horizon sud de mai à août, sur une ligne venant de Deneb et passant par Vega, à trois largeurs de main ouverte de Vega.
Trouver le Scorpion : grand S à dix-neuf étoiles brillantes entourant Antares (α), coeur du Scorpion, avec ses deux petites pinces (β1 - δ et ρ - π) situées à l'ouest d'Antares (à gauche de la ligne allant de Vega à Antares).
8. Trouver la Balance : polygone à six étoiles brillantes, dont quatre formant un rectangle (α2, β, γ, σ), situé à l'ouest de Antares (à gauche de la ligne allant de Vega à Antares), à une largeur de main ouverte de Antares.
9. Trouver le Sagittaire : groupe de quinze étoiles brillantes, situé à l'est de Antares (à droite de la ligne allant de Vega à Antares), à deux largeurs de main ouverte de Antares.
10a. Trouver Ophiuchus : polygone à douze étoiles brillantes, dont cinq formant un pentagone irrégulier (α, β, η, ζ, δ) situé à mi-chemin entre Antares et Vega.
10b. Trouver le Serpent : groupe d'étoiles brillantes situé de part et d'autre d'Ophiuchus (six pour la tête du serpent formant un Y et une pour la queue)

11. Trouver Pégase : groupe de onze étoiles brillantes, dont quatre formant un grand carré vide (α, β, γ, δ) situé près de Deneb, à deux largeurs de main ouverte, sur une ligne venant de Vega et passant par Deneb.
12. Trouver Andromède : groupe de huit étoiles brillantes touchant Pégase, dont une ligne brisée de quatre étoiles (α, δ, β, γ) située à l'opposé de Polaris par rapport à Cassiopée.

13. Trouver les Poissons : grand V à trois étoiles brillantes. Sa base (α Piscium) se trouve dans le prolongement d'un des côtés du grand carré de Pégase comme suit : 1. Identifier l'étoile (δ) la plus brillante du carré, 2. Identifier le coin (α) opposé en diagonale, 3. Identifier le coin suivant (γ) dans le sens horaire depuis α, 4. Prolonger la ligne α-γ sur une distance équivalente à une largeur de main ouverte.
14. Trouver la Baleine : polygone de six étoiles brillantes prolongé par une ligne de trois autres brillantes. La bouche (β) de la Baleine, étoile la plus brillante, se trouve dans le prolongement d'un des côtés du grand carré de Pégase comme suit : 1. Identifier l'étoile (δ) la plus brillante du carré, 2. Identifier le coin suivant (γ) dans le sens anti-horaire depuis δ, 4. Prolonger la ligne δ-γ sur une distance équivalente à une largeur de main ouverte.
15. Trouver le Verseau : groupe de huit étoiles brillantes, dont quatre formant une ligne brisée (δ, α, β, ε) située dans le prolongement d'une diagonale du grand carré de Pégase comme suit : 1. Identifier l'étoile (δ) la plus brillante du carré, 2. Identifier le coin (α) opposé en diagonale, 3. Prolonger la ligne δ-α sur une distance équivalente à une largeur de main ouverte.

16. Trouver le Capricorne : triangle aplati à huit étoiles brillantes, situé à l'opposé de Vega par rapport à Altair.
17. Trouver la Flèche : flèche à quatre étoiles dont deux brillantes (γ, δ), située près de Altair, à droite de la ligne allant de Altair à Deneb.
18. Trouver le Dauphin : petit losange de quatre étoiles dont deux brillantes (α, β), prolongé par une queue (ε) et situé près de Altair, à gauche de la ligne allant de Altair à Pégase.
19. Trouver l'Ecu : petit losange allongé à quatre étoiles dont une brillante (α), situé à côté de la queue de l'Aigle (λ).



C4.5. Constellations saisonnières d'hiver :

Les constellations saisonnières visibles pendant l'hiver étendu (de novembre à avril) depuis la France métropolitaine sont les suivantes (voir Figures ci-dessous [IST][LES]) :

image Constellation - Grand Chien image Constellation - Petit Chien image Constellation - Orion
image Constellation - Lievre image Constellation - Taureau image Constellation - Cocher
image Constellation - Persee image Constellation - Belier image Constellation - Triangle
image Constellation - Gemeaux image Constellation - Cancer
image Constellation - Lion image Constellation - Vierge image Constellation - Corbeau image Constellation - Coupe

image Triangle et Hexagone d hiver image Constellations d hiver image Grand G
image Constellations saisonnieres d hiver - guide

Synthèse :

Pour trouver dans le ciel d'hiver ces constellations, la méthode la plus simple est la suivante [CHA][PER], en se reportant aux cartes ci-dessus :
- Triangle d'hiver et hexagone d'hiver.
- Carte du 14 février 2025 à 0h00 pour France métropolitaine ou latitudes de 40 à 55 N, avec zénith au centre de la portion de ciel visible [STE].
- Le "Grand G".
- Guide de localisation des constellations saisonnières d'hiver (en représentation neutre).

0. Trouver le Triangle d'hiver situé bas au-dessus de l'horizon sud vers minuit en hiver (décembre à février) : triangle quasi-équilatéral, quasi-vide d'étoiles, formé de trois étoiles super brillantes : Sirius (Grand Chien), Procyon (Petit Chien) et Betelgeuse (Orion). La distance entre chaque étoile correspond à une largeur de main ouverte.

1. Trouver l'étoile Sirius, étoile la plus brillante et la plus basse du Triangle d'hiver, de couleur bleue-blanche.
Trouver le Grand Chien : trapèze de quatre étoiles brillantes (α, β, ε, δ) dont Sirius (α), prolongeant la ligne Polaris-Sirius depuis Sirius (α).

2. Trouver l'étoile Procyon, étoile la plus à l'est du Triangle d'hiver (à droite de la ligne allant de Polaris à Sirius), de couleur blanche.
Trouver le Petit Chien : groupe de deux étoiles brillantes (α, β) dont Procyon (α), tourné vers cette ligne.

3. Trouver l'étoile Betelgeuse, étoile la plus à l'ouest du Triangle d'hiver (à gauche de la ligne allant de Polaris à Sirius), de couleur rouge.
Trouver Orion : grand rectangle (α, γ, β, κ) dont Betelgeuse (α), traversé en son centre par une ceinture de trois étoiles alignées (ζ, ε, δ).

Remarque importante : cette méthode de repérage peu courante (d'abord Sirius qui est immanquable, puis Orion) semble plus adaptée pour les observateurs débutants que la méthode classique inverse (d'abord Orion puis Sirius).

4. Trouver le Lièvre : trapèze à quatre étoiles brillantes (α, β, ε, μ), situé près de la ceinture d'Orion, sur une ligne venant de Polaris et passant par la ceinture d'Orion.
5. Trouver l'étoile Aldebaran, étoile super brillante de couleur orange, située près d'Orion, à droite de la ligne venant de Sirius et passant par Betelgeuse, à une largeur de main ouverte de Betelgeuse.
Trouver le Taureau : grand V à onze étoiles brillantes dont Aldebaran (α), oeil du Taureau, situé tout près de la base du V.
6. Trouver l'étoile Capella, étoile super brillante de couleur jaune, située à mi-chemin entre la ceinture d'Orion et Polaris.
Trouver le Cocher : hexagone à six étoiles brillantes (α, β, θ, γ, ι, ε) dont Capella (α), touchant le Taureau et tourné vers Orion.

7. Trouver l'étoile Mirfak, étoile super brillante de couleur blanche, située à mi-chemin entre Capella et Cassiopée.
Trouver Persée : grand Y à trois branches (α-β, α-γ et α-δ-ε-ζ) centré sur Mirfak (α).
8. Trouver l'étoile Hamal, étoile brillante située à l'opposé de la tête du Dragon par rapport à Cassiopée.
Trouver le Bélier : ligne brisée de trois étoiles brillantes (β, α, 41) dont Hamal (α).
9. Trouver le Triangle : triangle allongé de trois étoiles brillantes, situé près de Hamal entre Hamal et Polaris.

10. Trouver les étoiles Castor et Pollux, deux étoiles rapprochées super brillantes (Castor, blanche, et Pollux, orange), situées près de Procyon entre Procyon et Polaris.
Trouver les Gémeaux : groupe de onze étoiles brillantes dont Castor (α) et Pollux (β), formant un grand rectangle allongé (α, β, γ, μ) tourné vers Orion.
11. Trouver le Cancer : grand Y à quatre étoiles brillantes, situé à l'opposé de Sirius par rapport à Procyon.

12. Trouver l'étoile Regulus, étoile super brillante de couleur bleue, située à gauche de la ligne venant de Sirius et passant par Procyon, à deux largeurs de main ouverte de Procyon, et située aussi à l'opposé de la tête du Dragon par rapport au centre de la Grande Ourse (point d'attache du manche de la casserole).
Trouver le Lion : groupe de neuf étoiles brillantes formant un trapèze aplati de quatre étoiles (α, β, δ, γ) dont Regulus (α), et prolongé par une tête (ε) et une crinière (ε, μ, ζ, γ).
13. Trouver l'étoile Spica, étoile super brillante de couleur bleue, située bas dans le ciel, sur une ligne venant de Sirius et passant par Procyon, à cinq largeurs de main ouverte de Procyon.
Trouver la Vierge : groupe de neuf étoiles brillantes dont Spica (α).
14. Trouver le Corbeau : polygone de cinq étoiles dont quatre brillantes (β, δ, γ, ε), situé bas dans le ciel, à l'ouest de Spica (à gauche de la ligne allant de Sirius à Spica), à une largeur de main ouverte de Spica.
15. Trouver la Coupe : polygone de quatre étoiles dont une brillante (δ), situé bas dans le ciel, à l'ouest du Spica (à gauche de la ligne allant de Sirius à Spica), à deux largeurs de main ouverte de Spica.

Remarquer l'Hexagone d'hiver proche du zénith vers minuit en hiver (décembre à février) : hexagone symétrique à six étoiles super brillantes : Sirius (Grand Chien), Procyon (Petit Chien), Pollux (Gémeaux), Capella (Cocher), Aldebaran (Taureau), Rigel (Orion).

Remarquer le "Grand G" proche du zénith vers minuit en hiver (décembre à février) : grand G à neuf étoiles super brillantes : Betelgeuse, Bellatrix et Rigel (Orion), Sirius (Grand Chien), Procyon (Petit Chien), Pollux et Castor (Gémeaux), Capella (Cocher), Aldebaran (Taureau).



C4.6. Autres constellations :

Les autres constellations sont les suivantes :

12 constellations difficiles à voir à l'oeil nu :

* Constellations trop proches de l'horizon :
- La Colombe (Columba, Col)
- L'Eridan (Eridanus, Eri)
- L'Hydre (Hydra, Hya)
- Le Poisson Austral (Piscis Austrinus, PsA)

* Constellations trop faibles en brillance (aucune étoile n'ayant une magnitude inférieure à 4.0) :
- La Chevelure de Bérénice (Coma Berenices, Com)
- Le Lézard (Lacerta, Lac)
- Le Petit Lion (Leo Minor, LMi)
- Le Petit Renard (Vulpecula, Vul)
- Le Sextant (Sextans, Sex)

* Constellations noyées dans des régions denses en étoiles :
- Les Chiens de chasse (Canes Venatici, CVn)
- La Licorne (Monoceros, Mon)
- Le Petit Cheval (Equuleus, Equ)

34 constellations non visibles depuis la France métropolitaine :

- L'Autel (Ara, Ara)
- La Boussole (Pyxis, Pyx)
- Le Burin (Caelum, Cae)
- Le Caméléon (Chamaeleon, Cha)
- La Carène (Carina, Car)
- Le Centaure (Centaurus, Cen)
- Le Compas (Circinus, Cir)
- La Couronne Australe (Corona Australis, CrA)
- La Croix du Sud (Crux, Cru)
- L'Equerre (Norma, Nor)
- Le Fourneau (Fornax, For)
- La Grue (Grus, Gru)
- L'Horloge (Horologium, Hor)
- L'Hydre Mâle (Hydrus, Hyi)
- L'Indien (Indus, Ind)
- Le Loup (Lupus, Lup)
- La Machine Pneumatique (Antlia, Ant)
- Le Microscope (Microscopium, Mic)
- La Mouche (Musca, Mus)
- L'Octant (Octans, Oct)
- L'Oiseau de Paradis (Apus, Aps)
- Le Paon (Pavo, Pav)
- Le Peintre (Pictor, Pic)
- Le Phénix (Phoenix, Phe)
- Le Poisson Doré (Dorado, Dor)
- Le Poisson Volant (Volans, Vol)
- La Poupe (Puppis, Pup)
- Le Réticule (Reticulum, Ret)
- Le Sculpteur (Sculptor, Scl)
- La Table (Mensa, Men)
- Le Télescope (Telescopium, Tel)
- Le Toucan (Tucana, Tuc)
- Le Triangle Austral (Triangulum Australe, TrA)
- Les Voiles (Vela, Vel)



C4.7. Constellations zodiacales :

Le zodiaque astronomique est une bande dans le ciel qui s'étend d'environ 8 de part et d'autre de l'écliptique.
Il comprend treize constellations officielles qui sont les seules que le Soleil masque au cours de son parcours annuel, vu de la Terre.
Le zodiaque astrologique reprend les noms et la succession des constellations du zodiaque astronomique, mais se limite à douze signes en excluant Ophiuchus, afin de diviser symboliquement l'écliptique en douze parts égales.
Le point vernal (équinoxe de printemps) marquait autrefois l'entrée du Soleil dans la constellation du Bélier, ce qui a justifié son statut de premier signe du zodiaque. Mais aujourd'hui, en raison de la précession des équinoxes, ce point se situe dans la constellation des Poissons.

Les constellations du zodiaque sont les suivantes, listées dans l'ordre où le Soleil les traverse :


Leur visibilité depuis l'hémisphère nord est la suivante :
* Constellations visibles toute l'année : aucune.
* Constellations saisonnières d'été (de mai à octobre) : Balance, Scorpion, Ophiuchus, Sagittaire, Capricorne, Verseau, Poissons.
* Constellations saisonnières d'hiver (de novembre à avril) : Bélier, Taureau, Gémeaux, Cancer, Lion, Vierge.



C4.8. Conseils pour bien observer :

Pour bien observer les étoiles, constellations, planètes et satellites dans le ciel, il est conseillé de [CHA][PER] :


C4.9. Coordonnées, couleur et magnitude d'un astre :

image Constellation - Coordonnees


Les coordonnées d'un astre sont généralement les coordonnées équatoriales (α et δ) définies comme suit (voir Figure ci-dessus) :
- Sphère céleste : sphère imaginaire de rayon infini, centrée sur la Terre, sur laquelle sont projetés tous les astres observés depuis la Terre.
- Equateur céleste : grand cercle imaginaire tracé sur la sphère céleste, correspondant à la projection de l'équateur terrestre sur cette sphère.
- Point vernal (γ) : point d'intersection de l'équateur céleste et de l'écliptique au moment de l'équinoxe de printemps dans l'hémisphère nord.
- Ascension droite (α) : angle horaire mesuré le long de l'équateur céleste, vers l'est à partir du point vernal, entre le méridien passant par ce point et celui passant par l'astre. Elle s'exprime en heures, de 0 à 24 h, avec la correspondance : 1 h = 15 . L'ascension droite est l'analogue céleste de la longitude terrestre.
- Déclinaison (δ) : angle mesurant la distance d'un astre par rapport à l'équateur céleste. Elle s'exprime en degrés, de -90 (pôle sud céleste) à +90 (pôle nord céleste). La déclinaison est l'analogue céleste de la latitude terrestre.
Exemple pour l'étoile Vega [IAU2] : α = 18 h 36 min 56.345 s (soit 279.234735 ), δ = +38 47' 01.28" (soit +38.783689 ).
La distance angulaire (d) séparant deux astres dans le ciel, mesurée depuis la Terre, est donnée par la formule suivante de trigonométrie sphérique :
cos(d) = sin(δ1) sin(δ2) + cos(δ1) cos(δ2) cos(α1 - α2)
où α1 et α2 sont les ascensions droites des deux astres, δ1 et δ2 leurs déclinaisons.

La couleur apparente des astres (vue à l'oeil nu) dépend principalement de leur température de surface selon le classement simplifié suivant :
    - Bleu : astres très chauds ( > 10 000 K environ), comme Spica.
    - Blanc : astres chauds (de 6 000 à 10 000 K environ), comme Sirius.
    - Jaune : astres de température moyenne (de 5 200 à 6 000 K environ), comme le Soleil.
    - Orange : astres froids (de 3 700 à 5 200 K environ), comme Aldebaran.
    - Rouge : astres très froids ( < 3 700 K environ), comme Betelgeuse.
Cependant, des facteurs influencent sensiblement la couleur apparente :
    - La brillance (effet blanchâtre pour les astres très lumineux)
    - L'atmosphère terrestre (effet rougeâtre près de l'horizon dû à la diffusion de la lumière dans l'air)
    - La poussière interstellaire (accentuation du rouge par absorption des longueurs d'onde courtes (bleu))
    - Les nuages de gaz interstellaires (absorption et diffusion de certaines longueurs d'onde selon leur composition)
    - La sensibilité de l'oeil humain (atténuation du bleu et du rouge dans l'obscurité)
Attention : contrairement aux idées courantes (rouge = chaud, et bleu = froid), plus on va du rouge au bleu, plus l'astre a une température de surface élevée.

La magnitude apparente (M) d'un astre correspond à son état de brillance perçu depuis la Terre :
    M = -2.5 log10[F/F0]
    avec :
    F = flux lumineux reçu de l'astre (en W/m2)
    F0 = flux lumineux de référence correspondant à M = 0 (historiquement celui de Vega, avant les mesures actuelles plus précises).
M est une mesure normalisée qui tient compte de quatre facteurs :
    - La luminosité intrinsèque de l'astre. Elle correspond à la puissance totale de lumière (L en Watt) émise au niveau de sa surface, puis diffusée uniformément dans toutes les directions à travers une surface sphérique de rayon croissant r.
    - La distance entre l'astre et le Terre. La luminosité apparente (I en W/m2), perçue à la distance r de l'astre, diminue en effet selon la loi de l'inverse du carré : I = L/(4 π r2).
    - L'extinction (absorption et diffusion de la lumière par l'atmosphère terrestre, les poussières interstellaires et les nuages de gaz entre l'astre et la Terre)
    - La sensibilité de l'oeil humain (qui perçoit la luminosité apparente selon une échelle logarithmique inverse)
Attention : plus la valeur numérique (M) de la magnitude apparente est faible, plus l'astre est brillant.


C4.10. Sources relatives aux constellations :

[CHA] ChatGPT, le moteur d'Intelligence Artificielle développé par OpenAI.
[DAR] Découvrir le ciel à l'oeil nu, Bertrand D'Armagnac et Carine Souplet, Stelvision.
[IAU1] IAU, Les constellations.
[IAU2] IAU, Comment sont nommées les étoiles ? ou Current List of IAU Star Names.
[IMA] Imago Mundi, Les 88 constellations.
[IST] iStock, Constellations.
[IMA] Imago Mundi, Ophiuchus.
[LES] Les Astronautes, Comment reconnaître les constellations dans le ciel ?.
[PER] Perplexity, le moteur d'Intelligence Artificielle développé par Perplexity AI.
[STE] Stelvision, Carte du ciel du jour (pour France métropolitaine ou latitudes de 40 à 55 N, avec zénith au centre de la portion de ciel visible).


C8. Influence de la Lune
image Influence de la Lune


La Lune exerce une influence subtile mais réelle sur la vie terrestre. Par ses cycles et sa gravitation, elle rythme les marées, guide certains comportements animaux et semble affecter la croissance des plantes. Chez l'être humain, ses effets sont plus difficiles à démontrer de manière certaine.
L'influence de la Lune fait l'objet de nombreux dictons.

  1. L'influence de la Lune sur les animaux
  2. L'influence de la Lune sur les êtres humains
  3. L'influence de la Lune sur les plantes
  4. Les dictons


C8.1. L'influence de la Lune sur les animaux :

Chez les animaux, la Lune influence leur comportement principalement par la luminosité accrue lors de la pleine lune. Cette clarté nocturne modifie notamment les cycles de chasse et de reproduction.
Ainsi, les prédateurs comme les chats ou les hiboux chassent plus efficacement grâce à une meilleure luminosité, tandis que les proies comme les rongeurs ou les insectes réduisent leur déplacement pour limiter les risques d'être repérées.
Dans le milieu marin, de nombreuses espèces synchronisent leur reproduction avec les cycles lunaires, influencées à la fois par la luminosité et par les marées.
Les animaux domestiques sont parfois plus agités lors des nuits de pleine lune, probablement en raison de cette luminosité inhabituelle.


C8.2. L'influence de la Lune sur les êtres humains :

Chez les humains, l'influence de la Lune sur le sommeil, l'humeur, les naissances ou les comportements fait l'objet d'études souvent contradictoires ou peu concluantes.
En revanche, l'effet perçu de la Lune pourrait relever d'un phénomène psychologique : les gens ont tendance à se souvenir davantage des événements inhabituels lorsqu'ils coïncident avec la pleine lune, tout en oubliant les périodes sans événement notable.


C8.3. L'influence de la Lune sur les plantes :

L'influence de la Lune sur la croissance des plantes a toujours suscité un vif débat entre les scientifiques et les adeptes de la biodynamique.

Selon l'approche biodynamique héritée des travaux de Rudolf Steiner, les cycles solaires et lunaires, ainsi que les autres rythmes cosmiques, seraient l'expression de forces cosmiques incluant la Lune, le Soleil et les planètes. La sève monterait dans les plantes pendant la Lune ascendante, ce qui favoriserait la croissance des parties aériennes comme les feuilles et les fleurs, période propice aux semis et récoltes. A l'inverse, la sève descendrait vers les racines durant la Lune descendante, période propice aux travaux de taille, division, bouturage et récolte des légumes-racines.
Les biodynamiciens considère également que la position de la Lune par rapport aux constellations du zodiaque a une influence spécifique sur la croissance des plantes. Par exemple, quand la Lune est devant la constellation de la Vierge (élément terre), cette période favoriserait particulièrement les racines, tandis que devant la Balance (élément air), elle favoriserait plutôt la croissance des fleurs.

A l'inverse, selon l'approche scientifique, l'influence de la phase lunaire sur la croissance des plantes n'a jamais été établi de manière robuste, claire et reproductible.
Les forces gravitationnelles lunaires, même si elles expliquent les grandes marées océaniques terrestres, sont trop faibles pour avoir un effet significatif sur les plantes prises isolément.
De plus, l'intensité de la lumière lunaire, issue de la réflexion du rayonnement solaire, est insuffisante pour influencer la photosynthèse et d'autres processus biologiques essentiels.
En revanche, il est avéré que les pratiques biodynamiques ont des effets bénéfiques sur la qualité des sols et la biodiversité, mais ces effets sont attribués principalement aux pratiques agricoles et non aux influences directes des forces lunaires ou cosmiques revendiquées par la biodynamique.
Ainsi, pour la science moderne, même si une influence lunaire existe, elle est marginale par rapport aux autres facteurs agronomiques qui conditionnent la gestion des cultures.
Les conditions déterminantes de réussite, reconnus et validés par la recherche agronomique, sont avant tout liées aux facteurs fondamentaux suivants :

1. La qualité du matériel végétal de reproduction (graines, plants, bulbes, boutures) :
- Matériel issu de sources fiables (sain et vigoureux, exempt de maladies et de parasites)
- Variété adaptée au climat local, au pH du sol et à l'exposition (ensoleillée ou ombragée)

2. La nature du sol :
- Drainage du sol pour éviter la stagnation de l'eau autour des racines
- Enrichissement du sol en humus (fumier, compost) et en apports minéraux (chaux, sable, argile)
- Rotation culturale pour éviter maladies et épuisement
- Travail du sol sans le déstructurer pour conserver son activité biologique

3. La protection contre les aléas climatiques :
- Brise-vent (haies, filets, tunnels, serres)
- Anti-gel (voiles d'hivernage, paillage épais, cloches)
- Anti-sécheresse (paillage organique, arrosage adapté)

4. Les pratiques agricoles :
- Respect de la profondeur et de l'espacement des plantations
- Arrosage au bon moment et sans excès d'eau
- Désherbage régulier
- Paillage pour conserver l'humidité et limiter les mauvaises herbes
- Enrichissement de la plante par apport d'engrais (azote, phosphate, potassium)
- Surveillance et traitement phytosanitaire

5. Les périodes de plantation :
- Saison adaptée à chaque variété
- Prise en compte des conditions météorologiques à venir
- Phase lunaire dont l'influence, si elle existe, reste très marginale par rapport aux autres influences


C8.4. Les dictons :

Sont listés ci-dessous les principaux dictons ayant une explication scientifique connue.

Lune et marées :
- La Lune est la maîtresse des marées,
- Quand la Lune rit, l'eau rit aussi : les marées sont directement provoquées par l'attraction gravitationnelle de la Lune (et du Soleil). Et quand la Lune est pleine ou nouvelle, la Terre, la Lune et le Soleil sont alignés (marées de vives-eaux).

Lune et animaux :
- Pleine Lune fait hurler le chien et veiller le coq,
- Quand la Lune est pleine, les bêtes sont en peine,
- Lune claire, loups en colère,
- Quand la Lune s'arrondit, les chiens hurlent à son cri,
- Lune rousse fait souffrir bêtes et pousses : les animaux nocturnes (loups, chiens, oiseaux) réagissent à la luminosité.

Lune et humains :
- Qui dort à la pleine Lune, songe d'infortune,
- Pleine lune fait veiller chacun,
- A la pleine lune, les enfants dorment mal,
- Lune claire rend le coeur en alerte : certaines personnes dorment moins profondément et moins longtemps lors de la pleine Lune.
- Lune claire, amour prospère : la lumière lunaire stimule l'activité nocturne et les sorties sociales.

Lune et plantes :
- Lune montante, sève montante,
- Quand la Lune croît, tout croît,
- Lune descendante, racines grandissantes,
- Quand la Lune décroît, tout décroît : phases lunaires dont l'influence, si elle existe, reste très marginale par rapport aux autres influences.
- Lune rousse, rien ne pousse,
- Lune rousse brûle les jeunes pousses,
- Lune rousse fait souffrir bêtes et pousses : période après Pâques pendant laquelle les nuits claires entraînent une perte de chaleur par rayonnement, rendant une gelée possible.

Lune et météo :
Voir Météo : les dictons




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