Planifier ses relevés astronomiques

Ce texte est le huitième de la série portant sur la navigation astronomique. Il répond à une question essentielle: quand faire ses relevés astronomiques et quelles étoiles choisir?

Pour faire des relevés d’étoiles ou de planètes, il doit faire assez clair pour voir l’horizon, mais assez sombre pour voir les étoiles. Autrement, il est impossible de mesurer une hauteur. On doit donc faire ses relevés à l’aurore (avant le levé du soleil) ou au crépuscule (après le coucher du soleil).

Un bon plan de relevés astronomiques identifiera l’heure du crépuscule ou de l’aurore, de la période d’observation et déterminera quelles étoiles retenir pour faire une relevé. Idéalement, il identifiera trois étoiles où chaque paire a un angle de recoupement d’environ 60°.

Un plan de relevés astronomiques est généralement fait une ou deux fois pendant une longue navigation, car les étoiles identifiées pour un voyage sont généralement les mêmes qui seront utilisées. Avec l’expérience et la pratique, on finit par savoir où regarder.

Ci-dessous, nous verrons deux facettes utiles à la planification. La première facette utilise le Volume 1 des tables de réduction Ho 249. Elle permet de choisir les étoile et donne une idée générale de leur hauteur et de leur azimut (direction).

La deuxième facette emploie une carte du ciel (comme dans l’image ci-dessus). Elle ne permet d’obtenir que l’azimut des étoiles, mais la carte donne plus de repères visuels. Cela permet d’identifier facilement les étoiles retenues, ou encore d’identifier d’éventuelles erreurs de sélection.

Avant d’illustrer ces facettes, nous allons d’abord discuter de l’identification de la période idéale pour faire des observations, au crépuscule ou à l’aurore.

Planifier la période d’observation au crépuscule

Une bonne règle pratique pour faire ses relevés astronomiques est de commencer vingt minutes avant le crépuscule nautique (nautical twilight), soit quand le soleil est entre 6° à 12° sous l’horizon. C’est le moment idéal pour faire des relevés astronomiques. En pratique, on débute ses relevés vingt minutes avant le crépuscule nautique, et on peut étirer ses relevés jusqu’à 20 minutes après le crépuscule.

Le crépuscule nautique est fourni pour chaque journée dans les pages de l’Almanach. L’heure dépend de la latitude et n’est fournie qu’à l’heure de Greenwich (TUC-0). Il faut trouver l’heure à sa position estimée en corrigeant à raison de 15° par heure. En substance, il faut une position estimée pour avoir une estimation de l’heure du crépuscule nautique.

L’image ci-dessous donne les informations du crépuscule et de l’aurore (nautique et civil) pour les journées du 10, 11 et 12 Janvier 2026. On ne s’intéresse qu’aux colonnes d’informations nautiques (Naut.). Parce qu’on s’intéresse au crépuscule, on s’intéresse donc à la dernière colonne. À titre d’exemple, pour une latitude de 54° N, le crépuscule nautique est à 17h29 TUC-0 sur le méridien de Greenwich.

Si nous étions à une position estimée de 54° au Sud, le crépuscule nautique serait à 22h41 TUC-0 sur le même méridien. (Sur le même méridien, on note une différence importante d’heure: c’est parce qu’en Janvier, c’est l’été dans l’hémisphère sud. Les journées sont plus longues.)

Parce que la position est approximative, l’heure sera aussi approximative. Il faut donc garder un œil sur le ciel quand le soleil se couche. Quand on peut voir simultanément les étoiles identifiées et l’horizon, on peut débuter.

Exemple

Si vous êtes à la position approximative 16°N, 35°W le 10 janvier 2026, identifiez une plage horaire pour faire des relevés au crépuscule.

Solution

Les informations pour le 10 janvier sont fournies dans le tableau ci-dessus. À 10° N de latitude, le crépuscule nautique est à 18h44. À 20°N de latitude, le crépuscule nautique est à 18h29. C’est une différence de 15 minutes entre les deux heures. Pour avoir le crépuscule à 16°N, il faut interpoler et enlever 9 minutes. L’heure du crépuscule est donc 18h35 (TUC-0).

Cette heure est pour le méridien de Greenwich (0°). Nous sommes cependant à la position estimée de 35°W, si bien qu’on doit ajouter des 2 heures 20 minutes (35/15) pour avoir l’heure du crépuscule nautique à cette position estimée. Le crépuscule est donc à 20h55 (TUC-0) à notre position estimée.

Une plage horaire pour faire ses relevés débute vingt minutes avant le début du crépuscule nautique, si bien qu’on débutera à partir de 20h35 (TUC-0). Faute d’information sur l’heure locale du bateau, on ne peut convertir en heure locale.

Planifier la période d’observation à l’aurore

C’est la même idée, mais cette fois la plage horaire d’observation débute 20 minutes avant l’aurore nautique et se termine vingt minutes après l’aurore nautique. Dans l’almanach, on doit s’intéresser à la première colonne.

Exemple

Vous êtes à la position estimée 06°N / 155°W le 11 janvier 2026. Identifiez l’heure de l’aurore nautique.

Solution

À 0° de latitude, l’aurore nautique débute à 05h16 (TUC-0). À 10°N, l’aurore nautique débute à 5h32, soit une différence de 16 minutes. Par interpolation, on obtient l’heure de 10 minutes (arrondi) à une latitude de 6° Nord. L’aurore nautique débute ainsi à 5h26 (TUC-0) au méridien de Greenwich.

Comme nous sommes à la latitude 155° W, on doit ajouter 10 heures, 20 minutes pour l’aurore nautique à la position estimée. On obtient donc l’heure de l’aurore nautique à 15h46 (TUC-0) à notre position estimée.

Identifier les étoiles visibles à l’aide des tables de réduction

À des fins de planification, le Volume 1 des tables de réduction est un outil fantastique. Pour une latitude estimée donnée et un angle horaire local au point vernal (LHA), le Volume 1 identifie six étoiles utiles à la navigation qui seront visibles. Il fournit également leur azimut (Z_n) et ainsi que leur hauteur calculée (H_c).

Rappelons que la hauteur calculée correspond à la hauteur observée si nous sommes exactement à la position estimée. L’azimut correspond à la direction dans laquelle pointer le sextant. Avec le Volume 1, on sait ainsi dans quelle direction orienter son sextant, de même que la valeur à laquelle il faut le régler!

Extrait du Volume 1

Un extrait du Volume 1 est présenté ci-dessous pour une latitude de 47°N. Chaque ligne correspond à aux informations de six étoiles (identifiées en en-tête de colonne).

À titre d’exemple, la première ligne, première colonne du tableau nous donne l’information sur Deneb l’étoile Deneb si notre latitude est 47° N et notre angle horaire local avec le point vernal est de 180°. . Si nous étions à cette position, Deneb aurait une hauteur calculée de 12° 03′ et un azimut de 033°. Elle est donc à peu près au Nord-Nord-Est. On pourrait ainsi pré-régler notre sextant à une hauteur sextant correspondant à 12° 03′ et le pointer au Nord-Nord-Est pour chercher l’étoile. Évidemment, parce que notre position diffère de la position estimée, il faudra fouiller le ciel dans cette région pour la trouver.

Pour une latitude de 47° et un angle horaire local (LHA) au point vernal de 180°, on peut ainsi identifier six étoiles: DENEB, VEGA, ARCTURUS, SPICA, REGULUS, POLLUX et CAPELLA.

Notez que les étoiles ne sont pas les mêmes si le LHA change. Pour un LHA de 270°, les étoiles sont Mirfak, Alpheratz, ALTAIR, Rassalhagus, ARCTURUS, Alkaid et Kochab. C’est normal, si le LHA (ou la lattitude) est différent, la partie du ciel que nous voyons est différente!

Choisir trois étoiles pour minimiser l’erreur de position

Des six étoiles, il faut en identifier trois qui devraient être priorisées. On veut retenir celles qui, ensemble, vont minimiser l’incertitude sur notre position. Dans des conditions idéales, ce sera notre « premier trio ».

En navigation côtière, on sait qu’on peut choisir trois amer pour faire en sorte que le triangle de position soit proche d’un triangle équilatéral. Quand c’est le cas, l’erreur de position est minimisée. Parce que le complément de 60° est 120°, des droites de position qui ont un écart de 120° formera aussi un triangle de position avec un angle de 60°. On va employer la même idée en navigation astronomique.

Dans le texte portant sur la réduction d’observations au sextant, nous avons vu que les droites de position sont toujours à 90° de l’azimut du pied des étoiles. Ce faisant, si deux azimut sont séparées de 60°, les droites de position seront aussi séparées de 60°. Similairement, si deux azimut sont séparées de 120°, elles formeront aussi un angle de 60° dans le triangle de position, car on ne fait que mesurer l’angle extérieur au triangle. En conséquence, choisir des étoiles qui ont un écart d’azimut de 60° ou de 120° est équivalent à choisir des droites de position qui minimiseront l’erreur de position.

Des six étoiles fournies par le Volume 1, il faut ainsi retenir les trois étoiles qui ont un écart le plus proche de 60° ou de 120°. Ce sera notre premier trio. Il faut tout de même porter attention aux autres étoiles. Si la météo ou l’état de la mer est telle que notre premier trio ne constitue pas un relevé pratique, on peut se rabattre sur ces autres étoiles.

Exemple

Vous êtes à la position estimée 16°N, 35°W le 20 novembre 2026. Vos yeux sont à 2m au dessus du niveau de la mer et l’erreur d’index de votre sextant est -0.1′. Identifiez six étoiles qui seront visibles au crépuscule. Identifiez trois étoiles minimisant l’erreur de position et identifiez le réglage initial de votre sextant pour les trouver.

Solution

Le 20 novembre 2026, le crépuscule nautique débute à 1823 à 10°N et à 1810 à 20°N. Par interpolation, il débute ainsi à 1818 (UTC-0).

À 1800 le point vernal est au GHA 327° 47.1′. Pour tenir compte des 18 minutes additionnelles, on doit ajouter 4° 30.0′ à la position de 1800. Ainsi, à 1818, le point vernal est à la position GHA 332° 17.1′.

Parce que nous sommes à l’ouest et que notre longitude est plus petite que le GHA du point vernal, notre angle horaire local (LHA) correspond à 292° 47.1′.

On doit ainsi chercher, dans le volume 1, la page qui correspond à une latitude de 16°N et la ligne qui correspond à un LHA de 293° (292° 47.1′ arrondi). La page 129 est celle que nous cherchons. Un extrait est présenté ci-dessous. Les étoiles d’intérêt sont DENEB, Alpheratz, FOMALHAUT, Nunki, ANTARES, Rasalhague et VEGA.

On cherche maintenant à identifier le trio d’étoile qui ont des azimut qui se recoupent à un angle proche de 60° ou de 120°. Il n’y a pas de recette miracle. Il faut calculer les différences d’azimut entre chacune d’elle et identifier le trio le plus prometteur. On peut s’aider d’un tableur (Excel) si on a un ordinateur à bord. Le tableau ci-dessous présente l’écart angulaire entre les azimut d’étoiles (l’original est ici). On peut noter que le trio composé de FORMALHAUT, Alpheratz et Nunki forme des recoupements quasi-idéaux: 67°, 60° et 127°.

Ainsi, on devrait commencer nos relevés au sextant aux environs de 17h58 (vingt minutes avant le crépuscule nautique), et viser les étoiles FORMALHAUT, Alpheratz et Nunki.

Pour identifier le réglage du sextant, il faut faire les corrections à l’envers. On doit donc identifier la correction pour les étoiles et la soustraire de la hauteur calculée pour arriver à la hauteur apparente. Ensuite, on doit faire les corrections inverse pour les erreurs d’index et d’élévation pour arriver à la hauteur au sextant. La démarche est exposés en détail dans le tableau ci-dessous.

Pour l’étoile FORMALHAUT, la hauteur calculée est de 22° 28′. Pour arriver à cette hauteur observée, la hauteur apparente doit être de 22° 30.3′, car c’est la hauteur qui est cohérente avec la correction de -2.3′ inscrite au tableau (22° 30.3′ – 2.3′ = 22° 28′). Ainsi, la correction pour l’étoile est de -2.3′ et la hauteur apparente est de 22° 30.3′. La correction d’élévation est -2.5′ à 2.0 mètres. Avec l’erreur d’index, cela porte la hauteur au sextant de 22° 32.7′. Si on souhaite réviser, la meilleure manière consiste à faire la démarche usuelle de correction pour voir si on arrive à la hauteur calculée.

Les informations d’azimut et de hauteur théorique sont consignées au tableau ci-dessous.

À 1758 (UTC-0), on devrait ainsi se concentrer sur FORMALHAUT, Nunki et Alpheratz. Si on souhaite débuter avec l’étoile FORMALHAUT, on devrait régler son sextant à 22° 32.7′ et regarder dans la direction de 132° (sud-est).

Résumé procédural

Voici un résumé procédural permettant de faire un plan de relevé à l’aide du Volume 1 des tables Ho249.

1. Identifier la plage horaire permettant de faire des relevés astronomiques (e.g. crépuscule nautique – 20 minutes, ou aurore nautique).
2. Identifier la position du point vernal à l’heure indiquée.
3. Calculer l’angle horaire local.
4. Du Volume 1, déduire les six étoiles visibles à la latitude estimée et l’angle horaire local identifiée.
5. Identifier les trois étoiles qui ont le meilleur recoupement (60°, 120°). Noter les hauteur calculées et les azimuts.
6. Calculer la hauteur au sextant associée à la hauteur calculée.

Identifier les étoiles visibles à l’aide de la carte du ciel

Le plus grand défaut de l’approche ci-dessus est quelle ne donne pas de repère pour identifier les étoiles. C’est le grand avantage de la carte du ciel. Pour déterminer quelles étoiles – et quelles constellations d’étoiles – seront visible au crépuscule, il faut commencer par identifier notre Zénith sur la carte. Ensuite, on peut identifier quelles étoiles seront toujours visibles le soir de notre observation en traçant un cercle autour du zenith. Finalement, on peut faire des observations contextuelles pour aider à identifier les étoiles. En particulier, l’identification des constellations peut-être utile pour situer les étoiles d’intérêt.

Le Zénith, c’est le point de la sphère céleste qui sera directement au dessus de notre tête. Pour l’identifier, il nous faut notre déclinaison estimée et notre angle horaire sidéral (SHA). Notre déclinaison estimée est facile à obtenir: c’est notre latitude (sur terre) qui est projetée sur la sphère céleste. Pour l’angle horaire sidéral, il faut prendre notre angle horaire local et le projeter sur la sphère céleste. J’illustre comment faire en reprenant l’exemple détaillé de la section précédente.

Un truc pratique pour identifier le ciel visible est de tracer un cercle autour du zénith. Le rayon de ce cercle est tel que le cercle atteint le pôle le plus proche (nord ou sud, selon notre déclinaison). Ce cercle n’est pas exactement un cercle en pratique, car les projections de Mercator déforment les surfaces. Cependant, les étoiles qui sont dans ce cercle seront toujours visibles.

Exemple

Si, au crépuscule, notre latitude est de 16°N et que notre angle horaire local (LHA) est 292° 47.1′, où est notre zénith sur la carte du ciel?

Solution

Notre déclinaison est notre latitude (16°N). Les deux coordonnées sont toujours identiques (mais ne sont pas sur la même sphère). De plus, si nous avons un angle horaire local de 292° 47.1′, cela signifie que le point vernal est à 292° 47.1′ à l’Ouest de notre position. Ce la signifie que notre angle horaire sidéral est 67° 12.9′ (360° – 292° 47.1′). On peut alors utiliser ces coordonnées pour identifier notre zénith (image ci-dessous).

Identification du ciel visible

Suivant le même exemple, on peut ainsi identifier les étoiles visibles avec l’image ci-dessous.

En conjonction avec les étoiles identifiées à la section précédente, on peut contextualiser leur position par rapport à la carte du ciel.

• L’étoile Alpheratz fait partie de la constellation d’andromède. En particulier, elle fait partie d’une pointe de trois étoiles en ligne droite.
• FORMALHAUTZ est toute seule, à l’Ouest de la constellation Sagittaire.
• Nunki est dans la constellation de Sagittaire.

Ces informations donnent des repères pour identifier les étoiles pendant la période d’observation. Si on conjugue l’information à celle obtenue par les tables de réduction, on peut ainsi obtenir un portait assez clair de son relevé planifié. Ci-dessous, je montre les deux informations combinées dans la carte du ciel. Les azimut des étoiles retenues sont en rouge (et parce qu’on regarde la carte vu d’en bas, le relevé de l’azimut est en partant du Nord, dans le sens anti-horaire).

Exercices

Exercice 1

Suivant les données de l’exemple dans ce texte, identifiez la hauteur au sextant des étoiles Nunki et Alpheratz.

Solution

Voir le tableau indiquant « solution à l’exercice 1 » dans ce texte.

Exercice 2

Suivant les données de l’exemple de ce texte, identifiez un autre triplet d’étoile qui serait de bonnes candidates pour un relevé astronomique.

Solution

On cherche des étoiles qui ont un recoupement de 60° ou 120°. Il n’y a pas de triplet avec des angles aussi proches que celui choisir en premier, mais un autre triplet serait VEGA, Rasalgue et Antares. Les angles de recoupement sont 68°, 108° et 40°. Le carte du ciel représentant ce choix d’étoiles est ci-dessous.

Exercice 3

Le 24 décembre 2026, vous êtes à la position approximative de 30° 40’N / 077° 07.5’W (quelque part au large de la Floride). Identifiez trois étoiles pouvant servir à un relevé de position à l’aurore. Sachant que votre sextant a une erreur d’index de 0.3′ et que vos yeux sont à 1.5m au dessus du niveau de l’eau.

Solution

L’aurore nautique est à 0557 pour 30°N de latitude et à 0606 pour 35°N de latitude. En interpolant, on trouve que l’aurore nautique débute à 0558 (TUC-0) pour une latitude de 30° 40’N. Ce sera le début de notre période d’observation.

À 0500, l’angle horaire de Greenwich du point vernal (GHA) est 167° 44.7. La correction de 58 minutes est de 14° 32.4′. Ainsi, le GHA du point vernal est 182° 17.1′.

Considérant que le GHA est plus grand que notre longitude estimée, l’angle horaire local (LHA) n’est rien d’autre que la différence entre les deux, soit 105° 9.6′. Pour les besoins des tables de réduction, on peut arrondir à 105°.

Le recoupement des azimut est analysé dans le tableau ci-dessous. Trois étoiles intéressantes sont SIRIUS, ALDEBARAN et Alphard, avec des angles de 70°, 52° et 122°. (D’autres étoiles sont possibles, mais notez que le trio ALDEBARAN, CAPELLA et Alphard ne fonctionne pas, malgré des recoupements plus proches de 60° et 120°, parce que le recoupement entre Alphard et Capella est presque 180°, maximisant l’erreur de position.)

Les azimut des étoiles retenues sont présentés dans la carte du ciel ci-dessous.

La hauteur des yeux se traduit par une correction de -2.2′. Le tableau ci-dessous permet de calculer le réglage initial (H_s) à partir des informations données.

Conclusion

L’exercice de planification est très utile pour un nouveau voyage. Il permet d’être prêt au moment où les précieuses 20 minutes de crépuscule permettront de faire les relevés. On peut ainsi se concentrer sur les relevés et sur leur heure.

Il n’est pas non-plus interdit d’utiliser une application de navigation astronomique (e.g. stellarium) pour faciliter l’identification des étoiles. Ce genre d’application repose sur les coordonnées GPS pour identifier sa position (qui n’est plus estimée du tout!). Les puristes argumenteront donc que l’usage d’un GPS va à l’encontre de l’idée de navigation astronomique. Pour apprendre à reconnaître le ciel, ce n’est pas une mauvaise idée. À des fins d’examen, ou en situation d’urgence (panne électrique, etc.), on voudra cependant être en mesure d’identifier les étoiles par soi-même.

Ce texte vous a plus? Vous pouvez continuer à lire la suite de la série sur la navigation astronomique, ou vous rendre à la page Apprendre de ce site.