Navigation astronomique - Définition

Le point à midi

La méridienne

L'observation d'un astre à son passage supérieur dans le méridien du lieu permet de déterminer la latitude par la simple addition algébrique de la distance zénithale et de la déclinaison de l'astre :

étant la hauteur et la déclinaison de l'astre, donnée par les éphémérides. La distance zénithale est affectée du signe du pôle auquel on tourne le dos pour l'observation.

Le plan du méridien n'étant pas matérialisable en mer, le passage de l'astre dans ce plan est défini par l'heure, heure qui n'a pas besoin d'être connue avec une grande précision puisque la distance zénithale de l'astre varie peu aux environs du passage.

Pratiquement, cette observation n'est réalisable qu'avec le Soleil, car la culmination d'autres astres ne sera observable que de nuit, alors que l'horizon n'est, en général, plus visible. On peut observer la méridienne entre une minute avant et une minute après l'heure calculée ; dans ces limites on notera la hauteur obtenue au moment où le contact est le meilleur.

Le report d'une ou plusieurs droites de hauteur observées dans la matinée permet avec la méridienne d'obtenir un point à midi.

Circumméridienne

Si l'observation de la méridienne n'a pas pu se faire (un nuage par exemple) dans les limites de temps (+ ou - 1 minute), la circumméridienne permet d'exploiter rapidement l'observation faite.

Circumzénithales correspondantes

Lorsqu'un astre culmine près du zénith , on peut déduire en quelques minutes la position du navire. La latitude est la latitude méridienne et la longitude est déduite de l'heure de la culmination :

avec :

la longitude estimée ;

la différence entre l'heure réelle et l'heure estimée de culmination

L'heure réelle de la culmination ne peut s'observer directement ; on l'obtient en prenant la moyenne des heures de passage à des hauteurs égales observées de part et d'autre du méridien, ni trop près parce que la variation de la hauteur serait peu sensible, ni trop loin parce que la moyenne des heures de passage s'écarterait trop de l'heure de la culmination.

• Calcul de l'heure précise (en temps universel) de la culmination au méridien (longitude estimée) :

avec :

, heure de passage de l'astre au méridien. Pour le Soleil le passage au méridien origine est donnée par les éphémérides ainsi que la variation journalière qui doit être pondérée de la longitude estimée ;

, vitesse du navire en latitude (positive si composante nord)

, variation de la déclinaison , donnée par les éphémérides

• commencer les observations à environ (13 mn pour une distance zénithale entre 8 et 10° ; à diminuer progressivement et jusqu'à 6 mn si elle est inférieure à 2°) en observant des hauteurs croissantes de 3' en 3' (à augmenter progressivement et jusqu'à 7' si la distance zénithale est inférieure à 2°) ;
• observer la hauteur de culmination ;
• observer la série des hauteurs décroissantes égales à celles prises avant la culmination ;
• calculer l'heure de culmination par la moyenne des heures de passage à hauteurs égales ; en tirer d'où
• calculer la latitude :

La droite de hauteur

On a vu que le lieu des points, d'où l'on relève un astre donné à un moment donné à une hauteur donnée est un cercle sur la sphère terrestre. Ce cercle, dit cercle de hauteur, peut être confondu avec sa tangente en un point voisin de la position du navire ce, à plusieurs conditions : observation de l'astre à une hauteur au-dessus de l'horizon inférieure à 65° et distance inférieure à 30 milles de chaque côté de la position du navire. Cette tangente est la droite de hauteur.

Le calcul consiste alors à calculer à partir de sa position estimée la hauteur à laquelle on devrait observer l'astre et à la comparer à la hauteur observée . La différence est appelée intercept (en minutes d'angle, et 1'= 1 mille marin). On trace la droite de hauteur depuis sa position estimée perpendiculairement à l'azimut d'observation de l'astre à une distance égale à l'intercept (à l'opposé, si négatif).

La hauteur estimée est donnée par la formule :

avec :

, la latitude du point estimée à l'heure de l'observation ;

, la déclinaison de l'astre à l'heure de l'observation, donnée par les éphémérides

, l'angle horaire de l'astre à l'heure de l'observation et à la longitude estimée :

pour le Soleil, la Lune et les planètes principales  :  ; l'angle horaire au méridien d'origine est donné par les éphémérides

pour les étoiles :  ; l'angle horaire du point vernal (temps sidéral) au méridien origine et l' ascension verse de l'étoile , , sont donnés par les éphémérides.

Autrefois, le calcul était effectué au moyen de tables logarithmiques spécifiques (tables de Friocourt, tables 900 qui ne sont plus éditées ou HO 211 du Hydrographic Office de l'U.S. Navy). Aujourd'hui, on peut utiliser une calculette scientifique ou un logiciel adhoc sur micro-ordinateur.

De jour, on relève le Soleil à différents instants en rapportant le déplacement du navire, et généralement, on couple ces observations avec une hauteur méridienne.

A l'aube ou au crépuscule, on repère à l'identificateur d'étoiles, les astres qui seront visibles ainsi que les secteurs du ciel à surveiller pour les identifier. Puis on vise successivement ces étoiles et planètes. Ce point crépusculaire, où les observations sont presque simultanées, n'est pas entaché de l'erreur due à l'incertitude de l'estime entre chaque observation comme les droites du matin et la méridienne. On calcule l'intercept en utilisant pour chaque droite le même point estimé, à l'heure de la dernière observation, mais on reporte sur la carte les azimuts et intercepts depuis les points estimés dans l'ordre inverse des instants d'observation (méthode dite du point estimé).

Droite de hauteur par la polaire