Sphère armillaire

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Armillary sphere.png

En astronomie, une sphère armillaire, aussi connue sous le nom d'astrolabe sphérique, est une modélisation basée sur la sphère céleste utilisée pour montrer le mouvement apparent des étoiles autour de la Terre et du Soleil dans l'écliptique.

Son nom provient du latin armilla (cercle, bracelet). En effet, elle est constituée d'un ensemble de cercles métalliques gradués représentant la géométrie des éléments descriptifs du ciel, sur la sphère centrale orientable.

Composition de la sphère[modifier | modifier le code]

Les éléments représentés par les cercles métalliques de la sphère (chacun d'entre eux correspond à un cercle métallique) sont :

En général, une boule représentant la Terre est placée au centre des cercles sur l'axe des pôles. Deux cercles supplémentaires constituent un mécanisme d'orientation externe :

Un pied sert de support général à l'ensemble.

En plus d'être une simple curiosité pour la défense de la géocentrique du système ou d'une autre, la sphère armillaire, est utilisée comme un outil de calcul de la résolution des triangles sphériques et un convertisseur de degrés en unités métriques. Les sphères armillaires furent développées par les anciens Grecs et étaient déjà utilisées comme outils didactiques au IIIe siècle av. J.-C.. Sous une forme plus grande et plus précise, elles étaient aussi utilisées comme instruments d'observation, notamment par Ptolémée.

Les sphères armillaires devinrent à nouveau populaires à la fin du Moyen Âge ; l'astronome danois Tycho Brahe en construisit plusieurs. La sphère armillaire a été également connue en Chine, depuis Zhang Heng (78-139 AD) jusqu'à Su Song qui conçut en 1088 une sphère armillaire actionnée par un mécanisme hydraulique. Les portraits des savants et des personnalités de la Renaissance montrent souvent ceux-ci avec une main sur une sphère armillaire qui représente alors le sommet de la connaissance et de la sagesse. Les sphères armillaires furent parmi les premiers appareils mécaniques complexes construits ; leur développement apporta de nombreuses améliorations dans la technique et la conception de pièces et d'appareillages mécaniques.

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Usage pédagogique moderne[modifier | modifier le code]

Sphère armillaire utilisée au XXe siècle pour l'enseignement de l'astronomie.

La sphère armillaire est, encore aujourd'hui, un outil pédagogique[1] pour expliquer les mouvements du Soleil et de la Lune dans le ciel en fonction des saisons et de la latitude. L'observateur s'imagine, sur un plan horizontal, au centre de la sphère que l'on fait tourner autour de l'axe polaire. Le ciel fait le tour de la Terre en un jour sidéral (23 heures 56 minutes), si bien que le Soleil qui fait son tour en 24 heures, prend un peu de retard chaque jour. Il se déplace sur l'écliptique représentée par le cercle en biais entre les cercles des tropiques. Aux équinoxes, le Soleil se lève plein est, culmine plein sud (dans l'hémisphère nord) et se couche 12 heures plus tard, plein ouest à l'intersection entre le cercle représentant l'équateur céleste et le plan de l'horizon. Aux solstices, le Soleil culmine plus ou moins haut (à hauteur d'un tropique, sur un des points de l'écliptique les plus éloignés de l'équateur céleste) et la journée est plus (en été) ou moins longue (en hiver).

De manière générale, le dessus de la sphère représente la voûte céleste, mobile autour de l'axe polaire. Les astres y sont positionné au moyen de leurs coordonnées équatoriales. L'écliptique est la ligne sur laquelle circulent les planètes ; c'est aussi la ligne où se passent les éclipses (origine du nom). On y trouve les constellations du Zodiaque. L'instrument permet également d'expliquer pourquoi certaines constellations ne sont visibles qu'en hiver et d'autres en été.

Si, par approximation, on déplace la Lune sur le cercle écliptique[2], on peut imaginer les phases et expliquer pourquoi la pleine Lune culmine haut en hiver et bas en été.

Si un mécanisme permet de modifier l'angle de l'axe polaire, on peut reproduire les phénomènes ayant cours dans les deux hémisphères, à l'équateur, sur les tropiques, aux cercles polaires ou même aux pôles.

Cet instrument ancien expliquait tant de choses que l'on comprend sans peine la difficulté qu'ont eue les gens à admettre que la Terre n'était pas au centre de l'Univers lors de la révolution copernicienne.

Le symbole de l'empire portugais[modifier | modifier le code]

La sphère armillaire constitue un élément important de l'emblématique royale puis nationale portugaise. Employée dès le règne de Manuel le Fortuné, elle évoquait le rôle moteur du royaume dans les grandes découvertes et constitue un élément central du style manuélin. Le roi en fit son corps de devise, associée au mot spera mumdi. Elle figure également sur les penons et certains sceaux du roi. Elle fut par ailleurs ajoutée aux anges des Aviz en support des armes royales. Son fils Jean III fit de même en changeant cependant le mot de la devise pour spes mea in domino. Elle figure par ailleurs dès cette époque en dessous de l'écu royal dans les drapeaux, position qu'elle a conservé après la proclamation de la république en 1910.

La sphère devint par ailleurs au XIXe siècle le meuble central des armoiries de l'empire du Brésil lorsqu'il se sépara du Portugal.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Jacques Gispert, « Sphère armillaire », Faculté des Sciences de Luminy (consulté le )
  2. L'orbite de la Lune n'est pas exactement sur l'écliptique.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]