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Représenter le ciel

Atlas porte la voûte céleste sur son dos
Atlas porte la voûte céleste sur son dos

Bibliothèque nationale de France

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Représenter le ciel, c’est le but de l’uranométrie, l’« art de la description du ciel ».  Lorsqu’il tourne ses regards vers le ciel nocturne, l’observateur voit le ciel projeté sous la forme d’une voûte sphérique ; c’est pourquoi, pendant longtemps, la sphère céleste a été l’outil fondamental de représentation du ciel. Mais avec l’avancée des sciences, ce modèle est finalement tombé en désuétude.

Les représentations anciennes

En volume ou à plat ?

La voûte céleste peut être représentée en volume, sous forme de globes ou de fuseaux. Elle peut aussi être « aplatie », c’est-à-dire projetée sur un plan à la manière d’une mappemonde. Cette dernière procédure permet de composer de véritables atlas du ciel, pouvant prendre divers aspects : planisphères fixes ou tournants, cartes séparées pour telle ou telle région céleste, planches dépliantes, etc. Dans la période moderne, cette vision sphérique à deux dimensions s’est révélée insuffisante : seules des représentations tridimensionnelles permettent de rendre compte de la profondeur du monde.

Globe céleste arabe
Globe céleste arabe |

Bibliothèque nationale de France

Globe céleste de Nicolas Bion, imprimé en fuseaux
Globe céleste de Nicolas Bion, imprimé en fuseaux |

Bibliothèque nationale de France

Les constellations

À l’origine, l’uranométrie, consiste essentiellement à placer les étoiles à leur juste position sur une carte du ciel. Les civilisations antiques ont défini des regroupements particuliers d’étoiles appelés « constellations », imaginées comme des associations réelles d’étoiles sur la sphère des étoiles fixes. Ce découpage du ciel était le plus souvent fondé sur la reconnaissance de figures mythologiques propres à chaque culture. Les anciennes cartes célestes mettent ainsi en avant les aspects légendaires ou esthétiques de ces constellations.

Atlas soutenant le globe céleste
Atlas soutenant le globe céleste |

Bibliothèque nationale de France

Carte céleste mobile d’Apianus
Carte céleste mobile d’Apianus |

Bibliothèque nationale de France

Le catalogue moderne des étoiles

Une cartographie plus complète et tridimensionnelle

Les astronomes modernes ne considèrent désormais les constellations que comme un découpage commode du ciel, leur permettant de mieux s’y retrouver. Au 19e siècle, l’application de la photographie à l’astronomie a fourni des catalogues d’étoiles conduisant à des cartes précises et complètes vis-à-vis des critères prédéfinis (luminosité minimale des objets, principalement).
Par ailleurs, des aspects entièrement nouveaux sont apparus au cours du dernier siècle, grâce d’une part à la reconnaissance de nouveaux objets, nébuleuses gazeuses et galaxies, et d’autre part à l’apparition de nouvelles techniques observationnelles, notamment l’ouverture de domaines spectraux en dehors du champ visible.

Ainsi, une représentation complète de la Voie lactée fait appel à un ensemble de « photographies » prises dans divers domaines de longueurs d’onde du spectre électromagnétique. Chacune exprime un aspect distinct des propriétés physiques de ce vaste système.
De nos jours, les données des astrophysiciens relatives à l’architecture cosmique sont réunies sous forme de catalogues numériques : à deux dimensions s’ils ne répertorient que les coordonnées angulaires des objets sur le ciel, en projection ; à trois dimensions s’ils comportent également les éloignements.

Tarots dits de Mantegna, série A (41 à 50) : Les Sept planètes et les Sphères
Tarots dits de Mantegna, série A (41 à 50) : Les Sept planètes et les Sphères |

Bibliothèque nationale de France

La sphère des étoiles fixes a désormais perdu toute réalité matérielle. L’Univers ne saurait être représenté par une carte bidimensionnelle des étoiles. Il est vu comme une distribution d’innombrables galaxies dessinant de vastes structures à trois dimensions. Les cartes de l’Univers extragalactique sont reconstituées indirectement, puis présentées sous forme de clichés. Ces images numériques constituent une collection de « tapisseries » cosmiques dont les motifs diffèrent selon qu’elles illustrent la répartition des galaxies ordinaires, des radiogalaxies, des quasars, des amas de galaxies, etc.

La voie lactée en longueur d’ondes submillimétrique
La voie lactée en longueur d’ondes submillimétrique |

© NASA

Objets et dimensions cachés

La Coupe cosmique de Kepler
La Coupe cosmique de Kepler |

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Mais la représentation de l’Univers ne se réduit pas à la cartographie des positions, aussi précise soit-elle. D’une part, il y existe de la matière ou de l’énergie qui ne se voit pas au télescope traditionnel, et qui n’apparaît donc pas sur une carte conventionnelle : la masse cachée, les ondes gravitationnelles, les divers types de rayonnement électromagnétique, etc.
Par ailleurs, des grandeurs physiques autres que la simple position dans l’espace présentent un très grand intérêt pour les astrophysiciens : la vitesse, la densité, la température, la pression… Les catalogues du ciel comportent donc des « dimensions » supplémentaires ; s’ils indiquent par exemple la vitesse de chaque objet, celle-ci peut être artificiellement considérée comme une quatrième dimension. Seule la visualisation sur ordinateur permet d’apprécier ces dimensions cachées de l’uranométrie.

Provenance

Cet article a été publié à l’occasion des expositions « Figures du ciel » et « Couleurs de la Terre » présentées à la Bibliothèque nationale de France en 1998 et 1999.

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