Zodiaque, planètes, lune, parallaxe, occultations...

Le Zodiaque est la ceinture céleste composée des constellations dont ne s'écartent que très peu les astres errants (les planètes) et la lune. Sa largeur est de l'ordre de 12°.
Les observations que l'on peut faire juste avant le lever du soleil et juste après son coucher, montrent que le soleil parcourt le cercle qui est au milieu de ce ruban. Ce cercle est désigné par l'appellation "écliptique" car il est aussi parcouru par les "dragons" qui déclenchent les éclipses de soleil et de lune...

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L'étymologie du mot zodiaque suggère qu'il s'agit de constellations désignées par des noms de petits animaux ou simplement d'êtres vivants. Les Anciens ont constitué le zodiaque de façon progressive et pour arriver au chiffre symbolique de 12 on a séparé les pinces du scorpion du reste de l'animal pour former la balance.

Sunt Aries, Taurus, Gemini,

Cancer, Leo, Virgo,

Libraque, Scorpius, Arcitenes,

Caper, Amphora, Pisces

 Le zodiaque a ensuite été découpé et figé en douze parties égales de 30 degrés chacune pour servir à l'établissement des coordonnées célestes. L'instant de l'équinoxe de printemps, moment où le soleil reprend son ascension au dessus de l'équateur céleste est choisi comme origine: c'est le point vernal (ver est le mot latin qui désigne le printemps). Le signe du bélier commençant ce jour là, ce point porte aussi le nom de point gamma car cette lettre grecque ressemble au symbole de la constellation. Les anciens astronomes ont alors défini la position du soleil par le signe et le nombre de degrés depuis son début.

l'axe de rotation de la terre, ici désigné "axe de la sphère céleste", est incliné de 23.44° sur l'axe de l'écliptique

Compte tenu du mouvement de précession des équinoxes dont la cause est l'obliquité de l'axe des pôles sur l'écliptique et qui est induit par l'attraction de la lune et du soleil sur le renflement équatorial de la terre, le point gamma n'est pas fixe parmi les étoiles: il avance de 0.01397° par an et fait donc le tour complet de l'écliptique en 26000 ans. Depuis son invention il y a plus de 2000 ans, le zodiaque s'est donc décalé d'environ 30°, soit la valeur d'un signe. Le divorce est ainsi consommé entre astronomes et astrologues.
Il y a beaucoup d'astres dans cette ceinture zodiacale, d'abord le soleil et la lune, puis des étoiles, dont certaines de première grandeur: Aldébaran, Régulus, l’Épi et Antarès, d'autres étant regroupées spectaculairement comme les Pléiades, enfin les cinq planètes visibles à l’œil nu. On comprend donc qu' il puisse y avoir des occultations de certains astres par d'autres.
 

les planètes intérieures en 2016

La trace développée de l'écliptique sur le ciel présente une forme très proche d'une sinusoïde décomposée en 4 quarts égaux chacun à une saison.

les planètes extérieures en 2016

en gris les traces de la lune lors des lunaisons en 2016

La lune est ici notée en coordonnées géocentriques.
Les portions de courbe en rouge représentent la trace des nœuds de l'orbite lunaire au cours de l'année.
On constate que l’enveloppe des traces de la lune présente des ventres et des nœuds, les ventres se produisant aux alentours des dragons de l'orbite lunaire, là où le soleil a le plus d'action sur l'orbite.

En 2016 les déclinaisons de la lune restent faibles en valeur absolue parce que le nœud ascendant reste proche du point équinoxial à l'opposé du point gamma.
La situation était inversée en 2006: le nœud ascendant était proche du point gamma et les déclinaisons, en valeur absolue, étaient maximales, l'obliquité de l'orbite lunaire (5.16° en moyenne) venant s'ajouter à celle de l'écliptique (23.44°).

les traces de la lune lors des  lunaisons de 2006

 En effet les nœuds de l'orbite lunaire sont animés d'un mouvement rétrograde sur l'écliptique: ils font un tour complet en 18.6 ans. Il en résulte qu'en 2024 la situation sera analogue à celle de 2006.

les traces de la lune lors des lunaisons de 2024

 Selon la position relative des nœuds de l'orbite lunaire et du point gamma, la lune pourra occulter, ou bien les Pléiades (Alcyone), ou bien Aldébaran mais jamais l'ensemble la même année.

les traces de la lune lors des lunaisons de 2006 à 2024

Castor et Pollux échappent à la lune mais El Nath (bêta Taureau, anciennement gamma Cocher) peut être occultée pour certains points de la terre.

Il est donc clair que les occultations d'étoiles par la lune obéissent à des cycles dont l'un au moins reproduit celui des nœuds. Pour Aldébaran qui est à la limite du zodiaque, le cycle des nœuds est le seul à gouverner les occultations. En 2016 la lune occulte Aldébaran à chaque lunaison, soit à 13 reprises les 20/01, 16/02, 14/03, 14/04, 8/05, 4/06, 2/07, 29/07, 25/08, 21/09, 19/10, 15/11 et 13/12. C'était déjà le cas en 2015, depuis janvier et cela le sera encore en 2018 jusqu'en septembre. Ensuite il faudra attendre les années 2033 à 2037!
L'ascension droite d'Aldébaran au début de 2016 vaut 69.21° et sa déclinaison 16.54°. Le point de l'écliptique qui a la même ascension droite a pour déclinaison 22.06°. On constate que l'écart de déclinaison, 5.52°, dépasse de 0.24° l'inclinaison maximale de l'orbite lunaire qui est de 5.28°. La conclusion est qu'Aldébaran devrait échapper la plupart du temps à la lune en restant en dessous de celle-ci.
Mais ce serait ne pas compter sur la parallaxe! 
En langage courant l'erreur de parallaxe c'est quand on regarde de travers ou du coin de l’œil!
Ce terme est chéri par les astronomes qui lui ont donné plusieurs significations. 
La parallaxe d'une étoile est la différence entre les directions de cette étoile vue depuis le soleil et vue depuis la terre! Dans la pratique c'est la moitié de la différence des directions de l'étoile vue à six mois d'intervalle (on l'appelle la parallaxe annuelle!). Les astronomes parlent de l'angle sous lequel on verrait depuis l'étoile (sic) le demi-grand axe de l'orbite terrestre placé perpendiculairement et l'utilisent pour la mesure des distances des étoiles proches.
Pour un corps du système solaire la parallaxe est la différence entre les directions de ce corps vu depuis le centre de la terre et depuis un point d'observation sur la terre. Elle est donc fonction de la localisation sur terre de l'observateur et évolue avec l'angle horaire (on l'appelle la parallaxe diurne). Les astronomes parlent de l'angle sous lequel on verrait depuis ce corps (inaccessible!) le rayon terrestre joignant le centre de la terre au point d'observation . Si l'observateur voit le corps sur l'horizon terrestre on parle alors de parallaxe horizontale (sans rapport avec le plan horizontal!) et si l'observateur est, en plus, sur l'équateur on parle de parallaxe horizontale équatoriale dont la valeur est alors maximale pour un instant donné. 
Il y a évidemment une relation simple entre parallaxe horizontale équatoriale et distance: distance (en km) = 6378 / sin(parallaxe).
En raison de l'excentricité des orbites, la parallaxe horizontale équatoriale solaire varie entre 0.0025° et 0.0024° et la parallaxe horizontale équatoriale lunaire entre 1.024° et 0.898°. 
L'écart entre la déclinaison géocentrique (depuis le centre de la terre) et topocentrique (depuis le point d'observation) de la lune peut donc varier entre plus 1° et moins 1°.
Ces notions sont essentielles en matière d'occultation par la lune, du soleil, d'une planète ou d'une étoile parce que la lune est très proche de la terre comparativement à ces astres.

La trigonométrie sphérique montre que la variable prépondérante en la matière est la valeur de la latitude.
Pour un objet de déclinaison donnée, en un lieu de latitude élevée la déclinaison se trouve diminuée algébriquement et augmentée en un lieu de latitude négative.

aux latitudes élevées la correction de parallaxe diminue la déclinaison

C'est bien cet effet de parallaxe qui permet à certains observateurs bien placés sur la terre de voir la lune occulter Aldébaran: dans l’hémisphère nord la parallaxe lunaire vient au secours de la déclinaison insuffisante.

les lignes rouges encadrent la lune corrigée de la parallaxe pour une latitude allant de -70° à +70° au mois de janvier 2016

 La ligne rouge supérieure correspond au trajet de la lune en janvier 2016 vu depuis un lieu de latitude -70° et la ligne inférieure au trajet vu depuis la latitude +70°. On constate qu'Aldébaran est occulté pour l'hémisphère nord et que bêta Capricorne l'est pour l'hémisphère sud.

Une occultation d'étoile par la lune n'est vraiment spectaculaire que s'il fait nuit et à condition que la lune soit proche du premier quartier car alors l'étoile semble s’éteindre sans raison apparente au moment de l'immersion. Aldébaran est en conjonction avec le soleil le 31 mai et en opposition le 2 décembre. C'est donc pendant les mois de février et de mars que l'occultation est la plus intéressante. En janvier la lune est un peu trop vieille et en avril un peu trop jeune.
On peut observer l'émersion d'Aldébaran lors du dernier quartier en août et septembre: l'étoile s'allume alors soudainement.

l'âge de la lune au moment des occultations en 2016

Comme pour une éclipse il faut se trouver au bon endroit sur la terre pour observer une occultation.
Pour Aldébaran seul l'hémisphère nord peut être concerné.

16 février 2016 9h, l'"ombre" de la lune dans le pacifique

16 février 2016 carte de l'occultation, jour/nuit à 5h56 début de l'occultation

14 mars 2016 15h, l'"ombre" de la lune en Orient

14 mars 2016 carte de l'occultation, jour/nuit à 11h58 début de l'occultation

5 février 2017 22h40, l'"ombre" de la lune en Europe et en Afrique

5 février 2017 carte de l'occultation,  jour/nuit à 19h28 début de l'occultation

5 mars 2017 4h, l'"ombre" de la lune aux Etats-Unis

5 mars 2017 carte de l'occultation, jour/nuit à 0h53 début de l'occultation

Ces belles occultations de 2016 et 2017 font partie de la série qui a commencé en janvier 2015 et se terminera à l'été 2018.

15 juin 2015 peu après le début de la série 2015-2018 au pôle nord

19 avril 2018 peu avant la fin de la série 2015-2018 au pôle nord

Une série commence lorsque l'ascension droite du nœud ascendant s'établit à environ 180° (près de l’équinoxe d'automne) et se termine quand celle-ci décroît jusqu'à 130° environ, ce qui prend presque 3 ans. La série suivante commencera 18.6 ans après celle de 2015-2018, soit à l'été 2033.

Dans l'intervalle la lune s'en prendra à Régulus en 2017 puis 2026, à l’Épi en 2024 et 2025 puis en 2031 et 2032 et à Antarès de 2024 à 2028, pour ne parler que des étoiles de 1ère grandeur.

Les planètes ne sont évidemment pas à l'abri de la lune et il y a le long de l'écliptique beaucoup de mini-dragons qui les guettent.

lune et planètes extérieures en 2016

 Mars (en rouge) et saturne (en noir) conservent durant toute l'année 2016 des déclinaisons négatives et avec des valeurs inférieures à celles de la lune : elles ne craignent rien.
La déclinaison de jupiter d'abord positive et supérieure à celle de la lune devient négative à partir du 21/09 et inférieure à celle de la lune car cela se passe à proximité du nœud ascendant de l'orbite lunaire. Le croisement des orbites est inévitable et compte tenu de la faible vitesse du déplacement de jupiter la lune va l'occulter lors de 4 lunaisons successives: 09/07, 06/08, 02/09 et 30/09. Mais elles se produisent toutes en plein jour et hors de l'Europe.

lune et planètes intérieures en 2016

Vénus est dans la même situation que jupiter, sa déclinaison change de signe les 08/04 et 01/09 et son orbite croise celui de la lune près des nœuds lunaires. Il y a occultation les 6 avril et 3 septembre, mais les deux phénomènes se produisent en plein jour. L'occultation du 6 avril est observable en Afrique du nord, en Europe du sud puis en Sibérie. Mais la lune n'est qu'à 28h de la nouvelle lune et se trouve très près du soleil (16°). Par sécurité le phénomène ne doit donc pas être observé aux jumelles.

6 avril 2016 la lune occulte vénus à Sion de 7h17 à 8h12 UTC

La trajectoire de mercure fait un "S" entre fin avril (sa latitude est de +2.9° le 22/04) et fin mai (sa latitude est de -3.8° le 31 mai). Le 9 mai elle traverse l'écliptique à son nœud descendant alors que le soleil s'y trouve aussi: il y a passage de mercure devant le soleil de 11h12 à 18h42.
Mais début juin, sur sa lancée, mercure vient empiéter sur le terrain de la lune et c'est l’occultation le 3 juin.
La boucle suivante de la trajectoire de mercure se produit en août et septembre près du nœud lunaire. A cette occasion la lune occulte deux fois la planète, les 4/08 et 29/09.
Ces trois occultations se produisent en plein jour dans les quarantièmes rugissants.

copyright Johannes Schedler

Les astres émaillaient le ciel profond et sombre;

 Le croissant fin et clair parmi ces fleurs de l'ombre
brillait à l'occident, et Ruth se demandait,

 immobile, ouvrant l’œil à moitié sous ses voiles,

quel dieu, quel moissonneur de l'éternel été
avait, en s'en allant, négligemment jeté
cette faucille d'or dans le champ des étoiles.

 

Victor Hugo, La légende des siècles, Booz endormi