Pour définir les coordonnées horizontales, on représente la sphère céleste telle que la voit un observateur donné Z. On appelle aussi cette sphère céleste, la sphère locale.
- Le plan fondamental est l'horizon apparent.
- l'axe fondamental est l'axe vertical ZZ'.
Voici quelques définitions:
- Zénith et Nadir: l'axe vertical du lieu de l'observateur coupe la sphère locale en Z (zénith) et Z' (Nadir), noté aussi Na, diamétralement opposé au zénith et invisible pour l'observateur.
- Pôle visible: aussi appelé pôle élevé, est celui qui se trouve dans l'hémisphère de l'observateur (dans le cas ci-contre, c'est le PN).
- Pôle invisible: aussi appelé pôle abaissé. C'est le PS dans la figure ci-contre.
- Méridien supérieur ou méridien de l'observateur: c'est le méridien PN-Z-PS.
- Méridien inférieur: PN-Z'-PS.
- Verticale de l'astre: le grand cercle passant par Z-A-Z'. Il est défini dans un plan perpendiculaire à l'horizon de l'observateur.
- Les points cardinaux: ils sont définis par rapport à l'observateur et peuvent être placés sur la sphère locale.
Définition des coordonnées horizontales
On peut définir sur la sphère locale les coordonnées de la façon suivante:
La Hauteur:
C'est l'arc défini sur la verticale de l'astre A entre l'horizon K de l'observateur et l'astre. Elle est comptée de -90 à +90 °
On peut aussi utilisé la distance zénithale N, toujours comptée depuis Z et variant de 0 à 180°.
Dans le cas de la figure ci-contre, on aurait par exemple: H + 38° (ou N = 52°).
Pour H = -15 (on aurait du mal à voir l'astre !!!!) alors N = 90+15 = 105°
On a N+H = 90°
L'azimut vrai Zv
Zv est défini sur l'horizon par l'angle entre le Nord vrai et la verticale de l'astre K.
Zv est compté de 0 à 360° dans le sens horaire. Zv est noté Zn en notation anglo-saxonne.
Pour les 4 points cardinaux, on a
- Zv = 000 pour le N
- Zv = 090 pour l'E
- Zv = 180 pour le S
- Zv = 270 pour l'W
Concernant l'étoile polaire, on démontre que:
- Zv = 360
- Hv = L de l'observateur
Les astres étant fixes et la Terre tournant en permanence, les coordonnées H et Zv d'un astre varient en permanence.
Les pôles étant fixes dans la sphère locale, leurs coordonnées horizontales sont fixes:
- Zv = 000 ou 180 selon qu'il s'agit du pôle N ou S et
- Hv = latitude du lieu de l'observateur
Voici une figure explicative des coordonnées horizontales:
On y voit clairement:
- Zv entre l'axe Z/PN (le Nord vrai Nv) et l'axe Z/verticale de l'astre
- Hv entre le plan horizontal passant par Z et l'axe Z/A
Pour être plus clair:
un observateur Z, à la surface de la Terre, de coordonnées (L, g), veut montrer où se trouve l'astre A à un ami.
Il tourne sur lui-même, autour de son axe vertical, pour se mettre face au Nord, pour prendre sa direction origine.
Il pointe alors l'horizon avec son doigt.
Puis tournant à droite, toujours autour de son axe vertical, en tenant son bras horizontal, il se met face au plan vertical contenant l'astre.
Il a défini l'azimut vrai de l'astre et dit: "l'astre est dans l'azimut vrai α".
Puis il lève son bras vers l'astre pour pointer l'astre avec son doigt.
Il a défini la hauteur vraie Hv de l'astre et dit: "l'astre est sous une hauteur vraie Hv = β".