Dispositif destiné à faciliter l'étude et l'observation des -phénomènes astronomiques La présente invention a pour objet un dispositif destiné à faciliter l'étude et l'obser vation des phénomènes astronomiques. Ce dispositif permet, pour chaque instant, de fixer automatiquement, sur un planisphère céleste, la partie du ciel visible pour un lieu choisi sur une carte terrestre, que comprend le dispositif, le choix de ce lieu pouvant être effectué dans une zone étendue de cette carte.
Le dispositif en question est d'un emploi remarquablement simple et facile et supprime tout calcul.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention, envisagée uniquement pour l'observation depuis les lieux de l'hémisphère nord terrestre.
Afin de gagner de la place et pour donner plus de clarté dans les dessins, le planisphère céleste qui doit normalement représenter les deux hémisphères n'a sa surface que partiel lement représentée ; il en est de même pour les diverses dénominations, échelles, cartes et autres qui ne sont que partiellement ou pas du tout représentées.
La fig. 1 représente les deux disques avec leurs accessoires. La fig. 2 représente la platine. La fig. 3 représente une vue en plan du curseur transparent. La fig. 3a est une vue de profil de la fig. 3. La fig. 4 représente une vue par-dessous de l'ensemble de cette forme d'exécution. <I>Premier disque,</I> fig. 1.
Sur la partie centrale du premier disque, un planisphère céleste 1 de projection zéni thale équidistante, c'est-à-dire une projection dans laquelle tout point se trouve dans une direction de grand cercle réelle et à distance réelle du point central, centré par le pôle Nord, est imprimé avec la désignation des courbes de l'écliptique 13 et de l'équation du temps 15. Sur le bord de cette carte, une échelle circulaire 2 est représentée ; elle sert à fixer l'ascension droite des coordonnées équato riales célestes de tous les astres.
Ensuite, les douze signes du zodiaque sont placés dans une couronne concentrique 3. Puis les douze mois de l'année figurent dans une nouvelle couronne 4. Enfin, une dernière couronne 5, au bord du disque, contient la désignation du quantième de tous les jours de l'année. <I>Deuxième disque,</I> fig. 1. Sous le premier disque, le deuxième disque est fixé coaxialement à frottement gras.
Sur ce deuxième disque, qui est plus grand que le premier, il est représenté sur la partie dépas- sante une couronne 6 qui doit contenir les 24 fuseaux-horaires numérotés de 0 à 23 avec une flèche en leur milieu et sur le bord exté rieur une échelle des longitudes 7.
Dessous ce deuxième disque est imprimée une carte terrestre 8 de l'hémisphère Nord de projection azimutale équidistante, fig. 4, dont les divisions représentant les latitudes correspondent en grandeur à celles des déclinaisons du pla nisphère céleste 1 ; le pôle Nord correspondant au centre du disque. A la périphérie de cette carte sont aussi représentés les 24 fuseaux- horaires 9 numérotés de 0 à 23 et une échelle des longitudes 10 (fig. 4).
<I>Réglette,</I> fig. 1.
Sur une réglette droite 11, transparente, et pouvant se fixer par ses extrémités sur le centre de n'importe quel fuseau-horaire 6 dessus le deuxième disque, figure une ligne graduée 12, les divisions étant de même gran deur que les degrés de déclinaisons du pla nisphère céleste 1. Cette ligne 12 s'étend du centre vers l'une de ses extrémités seulement. L'intersection de cette ligne avec la courbe de l'écliptique 13 tracée sur la carte céleste 1 donne la position du soleil pour toutes ses observations.
Toujours sur cette même réglette 11, sur l'échelle même des déclinaisons 12, il est réservé une partie :des divisions 14, pour dé- terminer, par l'intersection de la ligne 12 de la réglette 11 avec la courbe 15 tracée sur la carte céleste 1, la valeur de l'équation du temps pour chaque jour de l'année. Enfin, les extrémités de cette même réglette 11 se ter minent par une flèche noire 16 d'un côté et par une flèche blanche 17 de l'autre côté, leur utilisation est donnée plus loin.
<I>Bâti-Indicateur,</I> fig. 1.
Sur un bâti-Indicateur 18 pouvant se fixer par une pince 19 à n'importe quel endroit de la périphérie du deuxième disque, deux flèches sont fixées de façon à être disposées sur un même rayon du disque lorsque le bâti est fixé à ce dernier. L'une 20 visant le centre du disque sert à fixer le bâti en la plaçant en regard de la longitude 7 du lieu choisi ; l'au- tre 21 visant la direction opposée. Sur un coulisseau transparent 22, monté sur le bâti 18 et se déplaçant concentriquement au deu xième disque, une grande flèche 23 visant le côté opposé à celui visant le centre du disque est marquée.
Plus loin, sur le même coulisseau 22, une ligne 24 est marquée ; elle définit, sur les divisions d'un cadran 25 faisant corps avec le bâti 18, la valeur de l'équation du temps, que l'on transpose de l'échelle 14 de la ré glette 11 où elle est donnée, sur ce cadran, en actionnant le coulisseau 22. Lorsque la ligne 24 sur le coulisseau 22 correspond avec le zéro du cadran 25, la flèche 23 sur le cou- lisseau 22 coïncide avec la flèche 21 sur le bâti.
La flèche 23 sur le coulisseau 22 indi que l'heure dans les divisions horaires repré sentées sur la platine pour l'instant de toutes les observations. Cette heure donnée est tou jours celle du fuseau-horaire 6 traversé par la ligne 12 de la réglette 11.
<I>Platine,</I> fig. 2.
Les deux disques mentionnés sont placés sur le pivot 26 de la platine, de manière qu'ils puissent tourner. C'est sur cette platine que doit glisser le curseur qui est dé crit plus loin (fi-. 3). Sur cette platine, à la périphérie du deuxième disque, les 24 heures sont inscrites : de 0 à 23 en grands caractères dans un sens, puis de 0 à 23 dans l'autre sens en petits caractères. La partie de la platine comprenant les heures de nuit (18 à 6) est noircie. Les désignations Nord et Sud sur la fig. 2 donnent la direction de ces points cardi naux sur l'horizon.
Dans la platine, une ou verture 27 est pratiquée sous l'emplacement des disques, de manière à laisser voir la carte terrestre 8 imprimée sous le deuxième disque. Sur les réhauts 28 servant de rails au curseur sont fixées symétriquement deux goupilles 29, munies chacune d'une bague folle destinée à éviter l'usure et à favoriser le glissement contre chacune d'elles, de la came d'une glissière placée dans le curseur.
Enfin, sur l'autre face de la platine (fig. 4), figure une carte plate terrestre 30, de l'hé misphère Nord. La carte plate est une projec- tion rectangulaire dans laquelle les méridiens et les parallèles horizontaux sont placés à in tervalles réguliers ; pour diminuer les déforma tions de cette carte, on peut la remplacer par une projection Eckert ou une projection sinu soïdale, puisque dans celles-ci les parallèles horizontaux espacés à intervalles réguliers satisfont à la seule condition requise.
Sur les bords de cette carte, l'échelle équidistante des latitudes 31 y est représentée ; elle corres pond en grandeur à l'échelle des déclinaisons du planisphère céleste 1. L'échelle des longi tudes 32 et les fuseaux-horaires 33 numérotés de 0 à 23 y sont aussi représentés. <I>Curseur,</I> fig. 3 et fig. 3a. Le curseur est une pièce transparente qui entoure la platine sur laquelle elle coulisse à frottement gras. Il est formé de deux planches transparentes<I>a</I> et<I>b</I> de formes différentes et ajustées par leurs côtés semblables sur deux listes c.
Sous la partie a du curseur sont mon tées symétriquement deux plaques transparen tes semblables 34 se déplaçant latéralement, chacune d'elles étant guidée par un plot 35 et une vis 36 jouant dans leurs découpes res pectives 37 et 38.
Chacune des plaques 34 présente, en outre, les caractéristiques suivantes une découpe semi-circulaire 39 tournant sa concavité vers le centre du planisphère céleste et dont le rayon de courbure est égal à celui du cercle équatorial sur le planisphère céleste 1 (non représenté sur le dessin). Cette découpe 39 définit la position de l'horizon sur le planisphère céleste 1 ; trois lignes 40, 41, 42, gravées concentri quement à cette 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) ; une autre découpe dont une partie 43 est de forme générale circulaire dont la valeur du rayon de courbure est voisine de celle du rayon de courbure de la découpe 39. Cette découpe 43 fait fonction de came jouant contre la goupille 29 de la platine (fig. 2). Cette fonction, commandée par le glissement du cur seur sur la platine, fixe automatiquement l'écartement entre les plaques 34 pour la latitude choisie.
Un ressort 44 agissant sur chacune des plaques 34 les oblige à appuyer contre leur goupille respective 29.
Sur le milieu de la planche a) du curseur, une ligne graduée 45, en même grandeur que les divisions de la ligne 12 de la réglette 11, est marquée dans la direction Nord-Sud in diquée sur la platine.
La présence sous cette ligne 45 de n'im porte quel astre représenté sur le planisphère définit son passage au méridien du lieu envi sagé. Une croix 46 sur cette ligne 45 définit l'endroit du ciel au zénith du lieu. Sur la planche a) dessus le curseur, un trait 47 est marqué à une distance de 108 à partir de la croix 46, comptés sur la ligne graduée 45.
Elle limite le crépuscule astronomique pour le cas où les glissières 34 sont très éloignées ; pour la même raison, deux lignes 48 sont aussi marquées sur la planche a) pour limiter la position de l'horizon. Elles se situent à la hauteur de la fin des découpes 39.
Sur le milieu de la planche b), dessous le curseur (fig. 4), une ligne droite 49 orientée Nord - Sud est tracée sur toute la planche. Cette ligne 49 situe, sur la carte terrestre 8 présente dans l'ouverture 27 de la platine, les lieux ayant la longitude indiquée par cette même ligne 49, sur l'échelle 10 placée à la périphérie de cette carte 8. Cette même ligne 49 indique aussi, par le fuseau-horaire 9 qu'elle traverse, à quel fuseau-horaire appartiennent tous les lieux, sur la carte, situés sous cette ligne 49.
Perpendiculairement à cette ligne 49, une ligne 50 est tracée d'un bout à l'autre de la planche b), dessous le curseur. Une ligne très courte 51 formant une croix avec la ligne 49 est aussi marquée. Ces deux lignes 50 et 51 sont placées de telle sorte que chacune d'elles situe simultanément, sur leur carte respective 30 et 8, les lieux ayant la même latitude ; cette dernière étant indiquée par la ligne 50 dans les échelles 31 sur les bords de la carte 30. Conjointement à chaque latitude ainsi définie par la position du curseur sur la pla tine, est liée automatiquement par le jeu des cames 43, l'éloignement des découpes 39 limitant ainsi la partie du ciel visible depuis chacune de ces latitudes.
Le dispositif comprend encore, désignée sur la fig. 1, une lame transparente 52, en résine synthétique, par exemple en plexi- glas (marque déposée), munie d'un repère 53. Cette lame, au moyen d'une pince 54 fixée à une de ses extrémités, 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 cé lestes sont connues, trouver rapidement leur position exacte sur le planisphère céleste 1 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 correspondant à 5 de l'échelle des déclinai sons. Ces cercles sont d'une grande utilité pour fixer l'heure du lever ou 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 autre obstacle au sommet duquel le phénomène a lieu.
Toutes les divisions, des échelles des Longi tudes, des ascensions droites et des heures, représentant un degré équivalent à 4 minutes horaire, ou vice versa. La construction du dispositif décrit est fondée sur les points de repère les plus utiles à l'emploi de l'appareil. Ces endroits judicieusement choisis : toute la ligne méridienne avec le zénith ; les quatre points cardinaux sur l'horizon peuvent être donnés quelle que soit la latitude du lieu comprise entre 15 et 90 . Les autres endroits de l'horizon, surtout ceux situés à proximité des points cardinaux (levers, couchers du so- leil, des planètes) ont encore une précision relativement bonne. De la latitude de 47 au pôle Nord, la courbe représentant l'horizon est presque parfaite.
Naturellement, pour tou tes utilisations ayant une relation avec l'hori zon (levers, couchers, crépuscules, durée d'une nuit<B>...</B> etc.), il faudra tenir compte de ces considérations pour définir le degré de préci sion de l'observation.
Pour les latitudes + 15 à l'équateur, l'aspect du ciel représenté par le dispositif est encore suffisamment donné. La position de l'horizon est donnée au Nord et au Sud, de même que la hauteur de tous les astres, avec l'heure, à leur passage au méridien.
La fonction fondamentale du dispositif décrit consiste à reproduire la partie visible du ciel depuis un lieu choisi. On opère de la façon suivante Tout d'abord, la latitude du lieu en ques tion sera fixée. Si cette latitude est connue, on fait coulisser le curseur sur la platine de manière à amener la ligne 50 sur sa désigna tion dans les échelles 31. Si la latitude n'est pas connue, toujours en coulissant le curseur, on place le lieu repéré sur la carte 30 dessous la ligne 50 du curseur ; ou ce qui revient au même, on place sous l'intersection des lignes 49 et 51 le lieu repéré sur la carte 8.
Ayant procédé de cette dernière façon, sans déplacer le curseur et les disques, on fixe le bâti-indicateur 18 au deuxième disque de façon que la flèche 21 vise la division O (NORD) sur la platine et la longitude du lieu est ainsi fixée pour le dispositif. Si cette lon gitude est connue à l'avance, on fixe le bâti- indicateur 18 au deuxième disque de telle sorte que sa flèche 20 vise sa désignation dans l'échelle 7 à la périphérie du deuxième disque.
En coulissant le curseur sur la platine pour définir la latitude, les deux plaques 34 solli citées par le ressort 44 appuieront par leur came 43 contre leur goupille respective 29 fixée sur la platine. La forme de la came étant calculée de façon que pour chaque position du curseur, définissant une latitude, corresponde un écartement des plaques 34 tel que chacune des découpes 39 qui en fait partie limite approximativement sur le planisphère céleste 1 la partie du ciel visible depuis cette latitude.
Pour compléter l'utilisation du dispositif décrit, il faut encore fixer la réglette 11 au deuxième disque de façon que la ligne 12 de cette réglette passe au milieu du fuseau- horaire 6 dont l'heure est adoptée pour toutes les observations.
Ces trois réglages, latitude, longitude et fuseau-horaire restent inchangés tant que le lieu d'observation reste le même.
Enfin, il ne reste plus qu'à fixer le jour d'observation. Pour ce faire, on place le quantième 5 du jour en question sous la ligne 12 de la réglette 11 en tournant le premier disque seulement. Puis on reporte l'équation du temps de l'échelle 14 où elle est désignée, sur le cadran 25 du bâti-indicateur 18, en actionnant le coulisseau 22. La mise à jour doit, naturellement, se renouveler pour chaque nouveau jour d'observation.
Ces quatre conditions étant remplies, le dispositif est, dès lors, prêt à l'emploi.
Le mouvement apparent des astres est reproduit par le dispositif en faisant tourner les disques dans le sens contraire des aiguilles de la montre.
Pour les observations de la partie Nord du ciel, on se place vis-à-vis du Nord, la dé signation Nord sur la platine contre soi.
Pour la partie Sud du ciel, on se place vis-à-vis du Sud, la désignation Sud contre soi.
Le Nord et le Sud sur l'horizon sont dé finis par la ligne méridienne 45.
La position de l'Est et de l'Ouest sur l'horizon est aussi définie à l'intersection de la ligne de l'équateur céleste avec la ligne de l'horizon 39.
Sans entrer dans les détails du mode dIem- ploi, on énumérera ci-après quelques exemples d'utilisation donnés directement par les diffé- rents organes du dispositif.
La ligne 12 de la réglette 11 définit: la position du soleil, la déclinaison et l'ascension droite de tous les astres ; le signe du zodiaque ; le mois ; le jour ; le fuseau-horaire ; l'équation du temps. La flèche noire 16 indique: les durées d'une demi-nuit et d'une demi-nuit astrono mique ; l'azimut des astres à leur lever et leur coucher.
La flèche blanche 17 donne la durée d'un demi-jour.
Situés sur le bâti-indicateur 18 : la flèche 20 indique la longitude du lieu ; la flèche 23 est de première importance, elle indique l'heure légale de toutes les observations ; l'heure universelle pour le fuseau O.
La découpe 39 représente l'horizon. Elle définit le lever et le coucher de tous les astres. A l'intérieur de cette découpe 39, la position de tous les astres au-dessus de l'horizon est donnée, ainsi que celle des constellations. L'orientation de la voie lactée, les circumpo- laires sont aussi données.
A l'extérieur de cette découpe 39, on dis tingue encore la position de tous les astres au-dessous de l'horizon.
Les courbes 40, 41 et 42 définissent à l'instant où le soleil les franchit les crépus cules civil, nautique et astronomique.
La ligne graduée 45 détermine le passage au méridien de tous les astres, elle mesure leur plus grande distance au-dessus et au- dessous de l'horizon. Elle détermine aussi le Midi vrai, les coordonnées célestes équatoria les, le zénith du lieu (croix 46).
La ligne 49 dessous le curseur indique les lieux sur la carte 8 pour une longitude donnée par cette même ligne 49 dans l'échelle 10. Elle définit aussi le fuseau-horaire de ces lieux (échelle 9), de même que le lieu d'ob servation (intersection des lignes 49 et 51).
La ligne 50 ainsi que l'intersection des lignes 49 et 51 définissent simultanément sur leur carte respective 30 et 8 les lieux dont la latitude est donnée par cette même ligne 50 dans les échelles 31.
La lame 52 permet de faire participer à toutes les observations possibles tous les astres ne figurant pas sur le planisphère céleste 1 dont les coordonnées équatoriales célestes sont connues, tout particulièrement les planètes. Cette lame 52 permet aussi .de distinguer un astre des autres, de mesurer la hauteur d'un lever ou d'un coucher apparent.
La visibilité des étoiles, des planètes est relative à la position du soleil. Cette position est donnée pour tous les instants sur le planisphère. Il est dès lors facile de juger, pour un instant donné, le degré de visibilité des astres, suivant que le soleil se trouve au-dessus de l'horizon 39 (jour) ; au-dessous de l'horizon, sous la ligne 40 du crépuscule civil (les principales planètes sont visibles) ;
sous la ligne 41 du crépuscule nautique (c'est alors les étoiles de première et de deuxième grandeur qui sont visibles) ; enfin, sous la ligne 42 du crépuscule astronomique et au- delà de cette ligne (c'est la nuit totale, la nuit astronomique).
Tous les phénomènes astronomiques, par exemple les conjonctions, quadratures, oppo sitions, noeuds éclipses, occultations, entrées dans les signes du zodiaque, soleils de minuit durée du jour et de la nuit polaire, soleils de midi, soleils au zénith, équinoxes, solstices ou autres peuvent être situés rapidement sur le planisphère et leur étude est ainsi facilitée.
La réversibilité de tous les problèmes déjà envisagés est possible avec le dispositif décrit. En effet, celui-ci faisant fonction de règle astronomique, les relations connues y étant fixées, automatiquement, la ou parfois les relations inconnues y sont désignées.
Connaissant la position précise d'un astre dans le ciel, on peut donc déterminer soit le lieu d'observation avec ses coordonnées, soit l'heure, soit le jour, etc.
Etant donné à titre d'exemple: l'heure, d'un fuseau déterminé et le jour, pour le pas sage au méridien d'une étoile ou du soleil ; sa hauteur au-dessus de l'horizon ; ces don nées étant fixées sur le planisphère, automati quement, le seul lieu, satisfaisant à toutes ces déterminations, se trouve fixé sous la croix 51 de la ligne 49, avec la lecture de ses coordonnées et de son fuseau-horaire dans les échelles respectives. Cet exemple n'est autre que la détermination du .point géogra phique. Le dispositif permet encore de déterminer l'heure propre à chaque fuseau-horaire pour un même instant donné.
Pour les observations contrôlées en temps sidéral, on dispose de trois moyens aussi simples que rapides.
Le dispositif permettant de retrouver la position des différentes planètes à n'importe quelle date et pour n'importe quel lieu, si l'on connait leurs coordonnées équatoriales correspondantes (les éphémérides astronomi ques renseignent à ce sujet), on conçoit qu'il sera très utile à ceux qui s'intéressent à l'astrologie.
Une forme d'exécution (non représentée au dessin), convenant pour l'observation à partir des lieux de l'hémisphère Sud, est de cons truction semblable à la précédente. Les dif férences sont les suivantes : sur le premier disque figure un planisphère céleste de pro jection zénithale équidistante, centré sur le pôle Sud céleste. Sous le deuxième disque est imprimée une carte terrestre de l'hé misphère Sud de projection azimutale équi distante, centrée sur le pôle Sud. Dessous la platine, à côté de la carte 30 mentionnée, est imprimée une carte plate de l'hémisphère terrestre Sud.
Pour les lieux de l'hémisphère Sud, la marche apparente des astres se donne sur le planisphère dans le sens contraire à celui envisagé pour les lieux de l'hémisphère Nord.
L'établissement des deux nouveaux dis ques se fera donc en rapport avec ce sens contraire pour les échelles, signes du zodia que, mois, quantièmes et autres références.
La présence dans les dispositifs décrits de deux grands disques mobiles donne la possibilité d'y incorporer une règle à calcul ; seules les divisions sont à graver.