Pour repérer un astre, un observateur devra connaître:
- l'azimut de l'Astre (angle entre le Nord et l'Astre)
- sa hauteur: (angle entre l'horizon de l'observateur et l'Astre)
L'azimut pourrait être relevé au compas de relèvement tout simplement (mais cela manquerait de précision!!). Nous verrons qu'il existe une méthode pour calculer cet azimut.
La hauteur est mesurée avec un sextant. C'est un instrument, en métal ou en plastique, qui permet de mesurer un angle entre 2 rayons lumineux.
Son principal usage est de mesurer un angle en degrés, minutes d'arc. En navigation astronomique, c'est l'angle entre un astre et l'horizon que l'on mesurera. Cet angle s'appelle la hauteur mesurée hm. C'est une mesure instrumentale. On peut aussi l'appeler Hi
Le sextant est constitué de
- 2 miroirs:
- le grand miroir réfléchit le rayon lumineux issu de l'astre vers le petit mirroir
- le petit miroir réfléchit ce même rayon lumineux vers l'œil de l'observateur. Il est pour moitié réfléchissant, et pour l'autre moitié transparent, ce qui permet de voir l'horizon et le Soleil en même temps.
- 2 séries de filtres qui permettent d'atténuer l'intensité lumineuse des rayons qui vont jusqu'à l'œil. Ainsi il est possible de viser le Soleil sans risque, mais il ne faut jamais oublier de positionner ces filtres.
- Une alidade (bras mobile), qui porte un tambour gradué, permettant de lire une hauteur.
- Un cor
ps qui comporte dans sa partie basse un limbe gradué en degrés - Un tambour qui permet d'affiner la mesure, gradué en minute d'angle
Fonctionnement
La somme des angles d'un triangle est égale à 180°:
\(\widehat{BAM'}+\widehat{AM'B}+\widehat{M'BA}=180\)
\(\Rightarrow (90-i) + \gamma + (90+r) = 180\)
\(\Rightarrow \gamma = i - r\)
\(\widehat{ABC}+\widehat{BCA}+\widehat{CAB}=180\)
\(\Rightarrow 2r + \theta + (180-2i) = 180\)
\(\Rightarrow \theta = 2i-2r = 2(i-r)\)
\(\Rightarrow \boxed{\theta = 2 \gamma}\)
Mesure de la hauteur Hm
Animation montrant l'usage d'un sextant de marine pour mesurer la hauteur du soleil. Légende: (1) pointer le sextant sur l'horizon, (2) libérer le frein de la barre d'index, (3) Mener le soleil à l'horizon, (4) freiner la barre d'index, ajuster finement la lecture à l'aide de la molette. (5) basculer l'appareil pour vérifier l'alignement, (6) lire l'angle mesuré.
Que mesure-t-on avec le sextant?
Avec le sextant, on mesure la hauteur Hv de l'astre au-dessus de l'horizon. L'horizon est tangent à la sphère terrestre à la position de l'observateur.
On a Hv + N = 90°
Tous les astres sont très éloignés de la Terre. Leur rayonnement arrive sur la Terre sous forme de rayons parallèles.
- L'angle N est le même au centre de la Terre ou au lieu d'observation, la position du bateau.
- Le point Z s'appelle le Zénith de M
- N s'appelle la distance zénithale de l'Astre A en M
- Depuis la Terre, tous les astres sont repérés angulairement. Par mesure de cohérence, toutes les mesures sont rapportées au centre de la Terre.
La Terre n'est pas une sphère, mais un géoïde (ellipsoïde de révolution). Pourtant, on démontre que cela n'entraîne pas d'erreur dans le report d'une mesure angulaire de M vers le centre de la Terre.
Le cas de la Lune
La Lune, elle, est beaucoup plus proche de la Terre. Les rayons envoyés par la Lune ne peuvent plus être considérés comme étant parallèles. N' > N.
On notera N = N' - Kp, Kp est la correction de parallaxe.
Du fait de sa proximité avec la Terre, et malgré son petit diamètre, la Lune a un diamètre apparent de l'ordre de 32', comme le Soleil.
Se procurer un sextant
En faisant une petite recherche sur internet, vous trouverez facilement des vendeurs de sextant. Il en existe à tous les prix. Pour s'entrainer, il n'est pas nécessaire d'avoir un sextant très cher.
Leur conception va de la fabrication en carton pour environ une 20aine d'euros à plus de 2000 euros.
Je vous déconseille celui en carton (hihihi) même si le vendeur dit pouvoir déjà faire des choses intéressantes avec.....
Je pense que pour environ 60 à 100 euros, avec un sextant en plastique, la précision instrumentale est suffisante pour s'exercer sérieusement.
Bien que je n'ai aucun intérêt, ni aucune action chez ce revendeur, je vous le conseille car il vent tout le matériel nécessaire pour faire de la nav astro: navstro.fr