Planisphère Céleste Universel

Le Planisphère Céleste Universel a été inventé en 1955 par Xavier J. Theurillat. Très vite, l'information concernant ce dispositif a fait le tour du monde et l'inventeur a reçu du courrier de plusieurs pays d'Europe, des Etats-Unis, du Canada, de l'Australie. Mais, malgré son intérêt, ce planisphère n'a pas été commercialisé.
Planisphère Céleste Universel (recto).
Planisphère Céleste Universel (verso).

Introduction

Au départ, l'invention de ce planisphère visait un but essentiellement pédagogique. La volonté de son inventeur était de fournir un instrument de travail le plus simple possible, qui devait permettre de donner une solution rapide aux multiples problèmes posés par l'astronomie sphérique.

Avant celui-ci, d'autres planisphères célestes ont été mis au point, comme, par exemple, la Nouvelle Carte Sirius parue en 1943. Cependant, cette carte est construite pour les lieux de même latitude, d'où son utilisation limitée. Le planisphère céleste universel s'en différencie essentiellement par le fait qu'il est utilisable sous toutes les latitudes. D'autre part, il permet de situer très facilement la position de jour comme de nuit de tous les astres (étoiles et planètes), soit au-dessus, soit au-dessous de l'horizon, et cela pour n'importe quel lieu de l'hémisphère N ou de l'hémisphère S. Le moment de l'observation est défini dans l'heure du fuseau-horaire du lieu ou dans l'heure du fuseau-horaire choisi.

Pour connaître la position d'un astre par l'observation directe, il faut être à un endroit bien défini, attendre le jour et l'heure adéquats. De plus, il faut généralement qu'il fasse nuit, que la lune ne luise pas trop et que le ciel ne soit pas couvert de nuages. Avec le planisphère céleste universel, toutes ces contraintes sont évitées!

Construction

Le planisphère céleste universel se compose des parties principales suivantes: deux disques, une réglette, un bâti, une platine, un curseur transparent et un astrofix.

Le premier disque (fig. 1) comprend, dans sa partie centrale, un planisphère céleste (1) centré sur le pôle N avec les désignations des courbes de l'écliptique (13) et de l'équation du temps (15). Sur les bords de cette carte, sont représentés l'échelle des ascensions droites (coordonnées équatoriales célestes) (2), les douze signes du zodiaque (3), les douze mois de l'année (4) et le quantième de tous les jours de l'année (5).

Sur les bords du deuxième disque (fig. 1 et 4), plus grand que le premier, sont indiqués les 24 fuseaux-horaires (6) et une échelle des longitudes (7). Au verso de ce deuxième disque est imprimée une carte de géographie (8) de l'hémisphère N dont les latitudes correspondent aux déclinaisons de la carte céleste. A la périphérie de cette carte sont aussi représentés les 24 fuseaux-horaires (9) et une échelle des longitudes (10).
La réglette (fig. 1) transparente peut se fixer par ses extrémités sur le centre de n'importe quel fuseau-horaire (6). Elle comporte l'échelle des déclinaisons (12). L'intersection de cette ligne graduée avec la courbe de l'écliptique (13) donne la position exacte du Soleil pour toutes les observations. Sur l'échelle-même des déclinaisons (12), il est réservé une partie des divisions (14) pour déterminer, par son intersection avec la courbe (15), la valeur de l'équation du temps pour chaque jour de l'année. Enfin, les extrémités de la réglette sont marquées par une flèche noire (16) qui indique la durée d'une demi-nuit et par une flèche blanche (17) qui donne la durée d'un demi-jour.

Le bâti (fig. 1) (18) peut se fixer par une pince à n'importe quel endroit de la périphérie du deuxième disque et comporte une flèche (20) visant le centre du disque et qui sert à fixer le bâti en regard de la longitude (7) du lieu choisi, une autre flèche (21) visant la direction opposée et un coulisseau transparent (22) dont la grande flèche (23) indique l'heure, pour le moment de toutes les observations, dans les divisions horaires représentées sur la platine. Sur ce même coulisseau est marquée une ligne (24) qui, sur les divisions d'un cadran (25), définit la valeur de l'équation du temps.

La platine (fig. 2 et 4) supporte les deux disques de façon à ce qu'ils puissent tourner. Sur le platine, à la périphérie du deuxième disque, sont inscrites les 24 heures en grands et petits caractères, en sens opposé. La partie de la platine comprenant les heures de nuit (18h à 6h) est noircie. Les désignations nord-sud donnent la direction de ces points cardinaux sur l'horizon. Dans la platine, une ouverture est pratiquée sous l'emplacement des disque de manière à laisser apparaître la carte de géographie (8) imprimée au verso du deuxième disque. Sur l'autre face de la platine (fig. 4) peuvent figurer une ou plusieurs cartes de géographie (30), de l'hémisphère N ou S, avec échelles des latitudes qui correspondent aux déclinaisons de la carte céleste.
Le curseur (fig. 3, 3a et 4) est une pièce transparente qui entoure la platine sur laquelle il coulisse. Sous la partie (a) du curseur sont montées symétriquement deux plaques transparentes semblables (34) qui présentent les caractéristiques suivantes:
  • une découpe semi-circulaire (39) qui définit la position de l'horizon sur le planisphère céleste (1 sur la figure 1);
  • trois lignes (40, 41 et 42) gravées concentriquement à la découpe (39) et éloignées, la première du bord de la découpe et entre elles d'une distance toujours égale à 6 degrés de l'échelle des déclinaisons. Le Soleil, en passant sous ces trois lignes, définit respectivement les trois crépuscules, civil (40), nautique (41) et astronomique (42);
  • le glissement du curseur sur la platine fixe automatiquement l'écartement des plaques (34) pour la latitude choisie.
Sur le milieu de la planche (a) du curseur, la présence de n'importe quel astre, sous une ligne graduée (45) en même grandeur que les divisions de la ligne (12) de la réglette (11), définit son passage au méridien du lieu envisagé. Une croix (46) sur cette ligne (45) définit l'endroit du ciel au zénith du lieu.

Sur le milieu de la planche (b) dessous le curseur (fig. 4), une ligne droite (49) situe, sur la carte de géographie (8), les lieux ayant la longitude indiquée par cette même ligne. Celle-ci indique aussi, par le fuseau-horaire (9) qu'elle traverse, à quels fuseaux-horaires appartiennent tous les lieux situés sous cette ligne (49).Perpendiculairement à cette ligne (49), deux lignes (50 et 51) sont tracées de telle sorte que chacune d'elles situe simultanément, sur leur carte respective (30 et 8), les lieux ayant la même latitude ; celle-ci est indiquée par la ligne (50) dans les échelles (31) sur les bords de la carte (30). Par le jeu des cames, à chaque latitude ainsi définie correspond la forme de l'ouverture limitant ainsi la partie du ciel visible pour chacune de ces latitudes.

L'astrofix (fig. 1), lame transparente (52), est muni d'un repère (53). Au moyen d'une pince (54), l'astrofix peut se fixer au premier disque de telle façon que le repère (53), qui représentera un astre sur le planisphère céleste (1), puisse occuper n'importe quel endroit sur ce dernier. Tous les astres ne figurant pas sur le planisphère céleste (1) peuvent, par ce moyen, si leurs coordonnées équatoriales célestes sont connues, trouver rapidement leur position exacte et dès lors participer à toutes les observations les concernant. Concentriquement au repère (53) de la lame (52) sont disposés deux cercles (55) dont les distances du repère au premier cercle et de ce dernier au deuxième cercle correspondent à 5 degrés de l'échelle des déclinaisons. Ces cercles sont d'une grande utilité pour fixer l'heure du lever et du coucher apparent de n'importe quel astre représenté par le repère (53) si l'on connaît la hauteur en degrés, par exemple, d'une montagne ou d'un autre obstacle au sommet duquel le phénomène a lieu.

Utilisation

Pour utiliser le Planisphère Céleste Universel, il faut remplir les quatre conditions suivantes :
  • fixer la réglette (11) au deuxième disque de façon que la ligne (12) passe au milieu du fuseau-horaire (6) dont l'heure est adoptée pour toutes les observations;
  • fixer le bâti (18) au deuxième disque, si le lieu d'observation est connu et qu'il est placé sous la croix (51), de façon que la flèche (21) vise la division 0 (nord) sur la platine ; ainsi la longitude du lieu est déterminée. Si cette longitude est connue à l'avance, on fixe le bâti de telle sorte que sa flèche (20) vise cette longitude sur l'échelle (7);
  • fixer le curseur. Si la latitude est connue, on fait coulisser le curseur sur la platine de manière à amener la ligne (50) sur sa désignation dans les échelles (31). Si la latitude n'est pas connue, on place le lieu repéré sur la carte (30) dessous la ligne (50) du curseur, en coulissant celui-ci; ou, ce qui revient au même, on place sous l'intersection des lignes (49 et 51) le lieu repéré sur la carte (8) (ces trois réglages (fuseau-horaire, longitude et latitude) restent inchangés tant que le lieu d'observation reste le même);
  • fixer le jour d'observation. On place le quantième (5) du jour sous la ligne (12) de la réglette 811) en tournant seulement le premier disque. Puis, on reporte l'équation du temps de l'échelle (14) où elle est désignée, sur le cadran (25) du bâti, en actionnant le coulisseau (22).
Ces quatre conditions remplies, le planisphère est dès lors prêt à livrer les innombrables indications souhaitées.

Il est à remarquer enfin que
  • le mouvement apparent des astres est, sur le planisphère, dans le sens contraire des aiguilles de la montre ;
  • pour les observations de la partie N du ciel, on se place vis-à-vis du nord, la désignation N du planisphère contre soi ;
  • la position de l'est et de l'ouest est définie avec précision par l'intersection de la ligne de l'équateur céleste avec la ligne de l'horizon (39).

Exemples de quelques phénomènes observés avec l'appareil

En principe, tous les problèmes de position d'astres peuvent se résoudre à l'aide du Planisphère Céleste Universel. Ne sont présentés ci-après que quelques exemples: 
  • Position du Soleil: La position du Soleil est définie par l'intersection de l'échelle (12) avec la courbe de l'écliptique (13).
  • Lever et coucher de tous les astres: Le lever et le coucher des astres est donné à leur passage sous la courbe (39) de l'horizon.
  • Crépuscule civil: Il commence le soir au coucher du Soleil et finit au moment où le centre de cet astre est abaissé de 6 degrés au-dessous de l'horizon. A ce moment, si le temps est clair, les planètes et les étoiles de première grandeur commencent à apparaître. Le matin, les phénomènes sont inversés. Le crépuscule civil est défini par le passage du Soleil sous la courbe (40).
  • Crépuscule nautique: Il commence le soir au coucher du Soleil et finit au moment où le centre de cet astre est abaissé de 12 degrés au-dessous de l'horizon. A ce moment, si le temps est clair, les étoiles de deuxième grandeur commencent à apparaître dans le sextant, en même temps que la ligne d'horizon est encore visible. Le matin, les phénomènes sont inversés. Le crépuscule nautique est défini par le passage du Soleil sous la courbe (41).
  • Crépuscule astronomique: Il commence le soir au coucher du Soleil et finit au moment où le centre de cet astre est abaissé de 18 degrés au-dessous de l'horizon. A ce moment, si le temps est clair, les étoiles de sixième grandeur apparaissent ; il fait nuit. Le matin, les phénomènes sont inversés. Le crépuscule astronomique est défini par le passage du Soleil sous la courbe (42).
  • Soleil de minuit: En suivant la marche du Soleil sur le planisphère depuis la latitude de 66,5 degrés au pôle, on assiste à sa course inaccoutumée, comme dans le ciel ; les soleils de minuit, en particulier, sont fidèlement reproduits avec toutes les indications utiles : jour, heure, lieu d'observation avec coordonnées. Pour trouver la date des soleils de minuit à partir de la latitude de 66,5 degrés, on place la ligne (12) sous la ligne méridienne (45) côté nord. Puis on fait tourner seulement le premier disque jusqu'au moment où la ligne (13) de l'écliptique coupe la ligne (12) de la réglette à la hauteur de l'horizon ; la date donnée à ce moment-là est celle d'un soleil de minuit. Il faut faire un tour complet du premier disque pour savoir s'il y a, à la latitude donnée, un ou deux soleils de minuit dans l'année. A la latitude de 66,5 degrés (Cercle arctique), on remarque qu'il n'y a qu'un soleil de minuit dans l'année, au solstice d'été. Pour toutes les autres latitudes comprises entre 66,5 et 90 degrés, on observe deux soleils de minuit par année. Au pôle nord, on remarque que les deux soleils de minuit se donnent aux équinoxes. Le Soleil, à ces dates-là, fera le tour sur l'horizon.
Un guide complet figure dans le dossier consacré au Planisphère Céleste Universel, déposé au Musée international d'horlogerie (MIH) de La Chaux-de-Fonds (Suisse), sous la dénomination Fonds Xavier Theurillat.
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