01 - La sphère terrestre

En tant que plaisancier, vous devez bien évidemment maîtriser les rudiments de la navigation côtière. Il s’agit aujourd’hui de se familiariser avec les coordonnées terrestres.

L’objectif de ce cours est donc de porter un observateur sur la sphère terrestre et définir toutes les références qui s’y rapportent.

La terre n'a pas une surface parfaitement plane. En effet, nous avons des montagnes (EVEREST à 8848 m d'altitude) et des fosses marines (MARIANE à 12000 m de profondeur).

Ces irrégularités sont infimes par rapport à la distance qui sépare les sommets des montagnes ou les creux des fosses du centre de la terre.

C'est pour ces raisons que l'on fait abstraction du relief accidenté en navigation (le rayon de la terre dépasse 6000 km).

La terre est une sphère légèrement aplatie aux pôles et peut être assimilée à une « orange ». On dit qu’elle a une forme ellipsoïde.

Pour des raisons pratiques, nous allons la considérer comme une sphère de rayons moyens 6370 km et d’un volume égal à celui de l'ellipsoïde.

La sphère est un lieu géométrique dont tous les points sont situés à une distance donnée R (rayon) d'un point O donné (centre de la terre).

Prenons cette sphère et coupons là horizontalement : nous obtenons des plans qui déterminent des cercles plus ou moins grands suivant que nous nous rapprochons ou non du centre de la terre. C'est pour cela que l'on appelle grand cercle tout plan passant par le centre de la terre. Les autres plans sont appelés petit cercle.

La ligne des pôles :

C'est l'axe perpendiculaire aux cercles qui joint les pôles Nord et sud.

L'équateur :

C’est un grand cercle perpendiculaire à la ligne des pôles, qui délimite la frontière entre l'hémisphère Nord et Sud. C’est le plan de référence des parallèles.

Le parallèle :

C’est un petit cercle parallèle à l'équateur. Il en existe une infinité. Tout petit cercle passant par un lieu donné est appelé parallèle du lieu.

Le méridien

C’est un demi-grand cercle contenant la ligne des pôles. La continuité de ce demi-grand cercle (sur l'arrière de la sphère) est appelée antiméridien.

Le méridien de Greenwich

Comme pour les parallèles, les méridiens ont un référentiel appelé méridien 0 ou méridien de GREENWICH qui délimite la frontière entre l’Est et l’Ouest.

Tout d’abord, portons un observateur sur une sphère. Nous observons qu'il y a un certain nombre de droites et de plans que nous allons définir.

Le sens de rotation: Le sens de rotation de la terre autour de cet axe, vu du pôle nord est le sens contraire des aiguilles d’une montre (sens DIRECT). Le sens où l'on voit tourner la voûte céleste est le sens de rotation des aiguilles d'une montre (sens RETROGRADE).

Le vertical du lieu :

C’est la droite qui joint le lieu au centre de la terre (direction du fil à plomb).

Le zénith d'un lieu :

C'est le prolongement du vertical jusqu'à la voûte céleste au-dessus de l'observateur.

Le nadir d'un lieu :

C'est le prolongement du vertical sous les pieds de l'observateur, jusqu’à la voûte céleste.

L'horizon apparent :

C'est le plan tangent à la sphère terrestre où se trouve l'observateur.

L'horizon géocentrique :

C'est le grand cercle, perpendiculaire à la ligne zénith/nadir passant au centre de la terre.

Repérer un point sur la sphère terrestre :

Les coordonnées géographiques

Situons un point sur la sphère terrestre verticalement et horizontalement : la position verticale correspond à la latitude et la position horizontale à la longitude.

La latitude :

C'est l'angle au centre déterminé par le plan de l'équateur et le vertical du lieu. Elle est comptée sur le méridien du lieu à partir de l'équateur de 0 à 90°, + vers le pôle Nord et – vers le pôle Sud.

La longitude :

C'est l'angle au centre compris entre le méridien origine et le méridien du lieu. Elle est comptée sur le plan de l'équateur de 0 à 180°, + vers l'Ouest et – vers l'Est.

ARC d’une minute de meridien et de parallele

L’arc d’une minute de méridien ne garde pas une valeur constante car il dépend du rayon de courbure de la terre au point considéré.

A l’équateur, il vaut 1843 m, à la latitude de 45°, il vaut 1852 m et aux pôles, il vaut 1862 m.

Mais comme on assimile la terre à une sphère, on donne une valeur moyenne constante à la minute de méridien. Cette valeur est appelée le Nautique. Le Nautique est la longueur d’une minute d’arc d’un grand cercle de rayon 6370 km à la latitude 45°.

1 Nautique = 1852 m

La valeur de l’arc d’une minute de parallèle est essentiellement variable avec la latitude. Ainsi à une latitude ϕ quelconque : 1 minute de parallèle = 1 Nautique X cosϕ.

En résumé

Conclusion

Vous êtes capables maintenant de positionner un observateur sur la sphère terrestre grâce aux coordonnées géographiques et de définir les différentes références terrestres.

La prochaine leçon sera consacrée à la transformation d'une partie de cette sphère en une surface plane appelée la carte marine.