4. Géométrie et mécanique des instruments astronomiques
Les astres ont sur la sphère céleste des mouvements apparents dont le plus important est le mouvement diurne – dû à la rotation de la Terre –, auquel se superposent les déplacements relatifs, beaucoup plus lents, des divers astres. Les collecteurs d'énergie qu'on a décrits devront donc être portés par des systèmes mécaniques permettant d'assurer, malgré ces mouvements, la fixité de l'image sur le récepteur ; ou, au contraire, d'assurer le maintien de l'axe optique dans une direction connue par rapport à un système de référence, tout en déterminant l'instant de passage d'un astre sur cet axe optique, donc par une direction de coordonnées angulaires connues.
Le système de référence le plus immédiat est celui des coordonnées azimutales locales, matérialisé par le théodolite ; c'est une lunette mobile autour de deux axes ; le premier, normal à l'axe optique de la lunette, est constamment horizontal, et la fourche ou colonne sur laquelle il repose tourne autour d'un axe vertical. La lunette peut donc pointer un astre dans une direction quelconque sur la sphère céleste ; mais les coordonnées lues sur des cercles gradués liés aux deux axes varient au cours du mouvement diurne.
Si l'on oriente le théodolite de façon que l'axe horizontal soit dirigé est-ouest, on obtient un instrument méridien ; en effet, dans sa rotation autour de l'axe horizontal, l'axe optique balaie alors le plan méridien du lieu. Ce plan contient en particulier la direction, fixe, de l'axe de rotation de la Terre, ou ligne des pôles. L'angle de la direction d'une étoile quelconque avec la ligne des pôles est constant, c'est le complément de la déclinaison de l'étoile ; l'instrument méridien permet de le mesurer au moment où, par suite du mouvement diurne, l'étoile passe dans le plan du méridien. De plus, le repérage sur une horloge des instants de passage des divers astres par ce même plan méridien fournit leur seconde coordonnée angulaire, avec une origine arbitraire. […]
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