ÉphÉmÉrides astronomiques 2013… · autres publications du memˆ e auteur publications...
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ÉPHÉMÉRIDESASTRONOMIQUES
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Cet ouvrage d'éphémérides destiné aux astronomes, aux professeurs et aux étudiants est diviséen deux parties.
La première partie donne l'état actuel des connaissances sur les constantes astronomiquesfondamentales, les échelles de temps, les systèmes de référence, la rotation de la Terre, leschangements de coordonnées. On y trouve aussi les explications nécessaires au calcul deséphémérides à partir des tables numériques fournies dans la deuxième partie et à l'usage dulogiciel accompagnant l'ouvrage.
La deuxième partie donne pour l'année en cours, sous forme d’éphémérides tabulées, le Tempssidéral, les nutations en longitude et en obliquité, les variables se référant aux nouveaux conceptsdéfinis par l’UAI (angle de rotation de la Terre, équation des origines, coordonnées du pôle célesteintermédiaire, angle s) et les coordonnées du Soleil, de la Lune et des planètes. Elle donne aussiles coordonnées tangentielles aux heures les plus proches des élongations des satellites de Mars,des satellites galiléens de Jupiter , des huit premiers satellites de Saturne et des cinq principauxsatellites d'Uranus.
À partir de 2008, les éphémérides utilisées pour le calcul des positions des satellites des planètesMars, Jupiter et Uranus sont désormais calculées à partir d’une nouvelle approche entièrementnumérique basée sur le logiciel NOE (Numerical Orbit and Ephemerides) développé à l’IMCCE.Ce nouveau modèle dynamique et les éphémérides associées font l'objet du chapitre 7.
Des éphémérides électroniques accompagnent l’ouvrage et constituent maintenant les éphéméridesde précision proprement dites. Elles permettent de calculer, d’une manière interactive, nonseulement toutes les variables tabulées dans la Connaissance des Temps mais aussi les coordonnéeshorizontales et les levers et couchers des astres. Elles sont donc bien adaptées à la préparationd’observations.
La Connaissance des Temps a été créée en 1679 par Joachim Dalancé. Cette édition, publiée sousla responsabilité du Bureau des longitudes depuis 1795, est la 335e d'une éphéméride qui a parusans interruption depuis sa création.
38 euros
978-2-7598-0816-8
www.edpsciences.org
B U R E A U D E S L O N G I T U D E SI n s t i t u t d e M é c a n i q u e C é l e s t ee t d e C a l c u l d e s É p h é m é r i d e s
2 0 1 3
ÉPHÉMÉRIDESASTRONOMIQUES
C O N N A I S S A N C ED E S T E M P S
ÉPHÉMÉRIDESASTRONOMIQUES
C O N N A I S S A N C ED E S T E M P S
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BUREAU DES LONGITUDES
INSTITUT DE MÉCANIQUE CÉLESTE ET DE CALCUL DES ÉPHÉMÉRIDES
OBSERVATOIRE DE PARIS
ÉPHÉMÉRIDES ASTRONOMIQUES
2013
CONNAISSANCE DES TEMPS
17, avenue du Hoggar
Parc d’activités de Courtabœuf, BP 112 91944 Les Ulis Cedex A, France
Extrait de la publication
AUTRES PUBLICATIONS DU MEME AUTEUR
Publications editees par EDP Sciences
Annuaire du Bureau des longitudes. Guide de donnees astronomiques 2013.
Agenda astronomique pour 2013.
Le Passage de Venus, IMCCE et observatoire de Paris, 2004
Introduction aux ephemerides astronomiques. Supplement explicatif a la
Connaissance des Temps (1997) (reedition en 1998).
Le Manuel des eclipses, edition en 2005.
Publication editee par Edinautic, Paris
Ephemerides Nautiques 2013.
Publications editees par l’Institut de mecanique celeste et de calcul des ephemerides
Supplements a la Connaissance des Temps.
Phenomenes et configurations des satellites galileens de Jupiter pour 2012.
Configurations des huit premiers satellites de Saturne pour 2012.
Le Calendrier Republicain (reedition en 1994).
L’astronomie au service de tous (2009).
L’observatoire de la marine et du Bureau des longitudes au parc Montsouris, 1875-1914
(par Guy Boistel, co-edition Edite, 2010).
Publications editees par l’Observatoire de Paris
Promenade dans le systeme solaire (CD-ROM).
Les rendez-vous de Venus (CD-ROM).
Rassemblement de 12 000 pages fac-simile des XVIIIe et XIXe siecles, des recits des voyages
d’astronomes a l’occasion des passages de Venus devant le Soleil.
Venus : le 8 juin 2004 (CD-ROM).
Dedie au passage de Venus sur le disque du Soleil.
Extrait de la publication
AVANT-PROPOS
La Connaissance des Temps est, de toutes les ephemerides publiees de nos jours, la plus ancienne
puisque son premier volume concerne l’annee 1679. Cet ouvrage d’ephemerides, a parution annuelle,
a eu, depuis sa creation, un caractere specifiquement scientifique. L’evolution, au cours du temps,
suivra les progres de la science, fera place aux nouvelles decouvertes, introduira des theories et des
concepts nouveaux, fournira les ephemerides des corps celestes avec une precision toujours accrue.
La Connaissance des Temps s’est trouvee placee a ses debuts sous des responsabilites diverses,
puis pour une longue periode sous l’autorite de l’Academie Royale des Sciences. Quand, en 1795,
le Bureau des longitudes est cree, la realisation de la Connaissance des Temps lui est attribuee.
Les calculateurs de la fin du XVIIe siecle et du siecle suivant sont organises en Service des
calculs au debut du XIXe siecle sous la responsabilite du Bureau des longitudes. Cette situation
prevaudra pratiquement jusqu’en 1961 ou un Service des calculs et de mecanique celeste voit le
jour au sein de ce Bureau. L’ajout de 〈〈 mecanique celeste 〉〉 traduit le fait que, desormais, a cote des
calculateurs, des astronomes en assureront l’encadrement et developperont des recherches propres
a ameliorer les ephemerides. Debute alors une tache de renovation fondee sur l’etablissement
de theories nouvelles. Elles remplaceront progressivement celles anterieurement employees pour
les objets du systeme solaire. Ainsi la Connaissance des Temps s’est successivement fondee sur
l’ensemble des travaux menes au Service des calculs des ephemerides et de mecanique celeste du
Bureau des longitudes devenu, en 1998, l’Institut de mecanique celeste et de calcul des ephemerides
(IMCCE). Cet institut de l’observatoire de Paris mene actuellement des recherches sur lesquelles
reposent les calculs necessaires a la formation des ephemerides et en assure la parution sous la
responsabilite scientifique du Bureau des longitudes.
L’IMCCE a entrepris, depuis 2004, une nouvelle renovation de la Connaissance des Temps,
decrite dans les pages qui suivent, qui prend en compte les dernieres resolutions de l’Union
astronomique internationale (UAI), propose une forme tabulee, et presente l’ouvrage accompagne
d’ephemerides sur support electronique. Par ailleurs, des chapitres descriptifs fournissent aux
utilisateurs les bases scientifiques necessaires a la comprehension des ephemerides, ainsi que des
indications precieuses sur leur utilisation. Enfin, les ephemerides fournies reposent sur les solutions
les plus recentes pour les mouvements des corps du systeme solaire.
La Connaissance des Temps de notre epoque, heritiere d’une longue tradition au service des
astronomes et des navigateurs, s’adresse a tous ceux qui ont besoin d’ephemerides astronomiques
de precision. Elle constitue egalement un ouvrage de reference grace aux chapitres scientifiques
qui presentent les developpements les plus recents relatifs aux theories, concepts, modeles et
conventions sur lesquels reposent ces ephemerides.
Pierre Bauer
President du Bureau des longitudes
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Extrait de la publication
PREFACE
La Connaissance des Temps est un ouvrage d’ephemerides de precision. Depuis 2004, elle presente
a la fois :
– des donnees numeriques qui permettent de calculer les positions de nombreux objets du systeme
solaire ;
– des textes scientifiques qui donnent les bases d’astronomie fondamentale et de mecanique celeste
necessaires a la comprehension et a l’utilisation des ephemerides.
La premiere partie de cet ouvrage comprend huit chapitres. Les cinq premiers donnent l’etat
actuel des connaissances sur les constantes astronomiques fondamentales, les echelles de temps,
les systemes de reference, la rotation de la Terre, les changements de coordonnees. Le sixieme
chapitre donne une description des ephemerides INPOP concernant le Soleil, les planetes et la
Lune. Le septieme chapitre concerne les modeles orbitaux des satellites naturels. Il accompagne
l’introduction, a partir de 2008, des nouvelles ephemerides des satellites galileens, L1, des satellites
de Mars, NOE-4-06 et d’Uranus, NOE-7-06. Le huitieme chapitre donne les explications necessaires
au calcul des ephemerides a partir des tables numeriques fournies dans la deuxieme partie et a
l’usage du logiciel accompagnant l’ouvrage.
La deuxieme partie de cet ouvrage contient sous forme d’ephemerides tabulees, le Temps
sideral, les nutations en longitude et en obliquite, les coordonnees du Soleil, de la Lune, des
planetes principales, de Pluton, Ceres, Pallas, Junon et Vesta et les coordonnees differentielles
aux heures les plus proches des elongations des satellites de Mars, des satellites galileens de
Jupiter, des huit premiers satellites de Saturne et des cinq principaux satellites d’Uranus. Dans cette
partie figurent les variables se referant aux nouveaux concepts definis par l’Union Astronomique
Internationale (UAI) : angle de rotation de la Terre, equation des origines, coordonnees du pole
celeste intermediaire, angle s.
De nouvelles theories des mouvements des corps du systeme solaire sont en developpement a
l’Institut de mecanique celeste et de calcul des ephemerides. Elles sont introduites progressivement
dans nos ephemerides. Ainsi l’edition 2008, avec l’introduction des nouvelles ephemerides de
satellites de Mars de Jupiter et d’Uranus, et apres celle des nouvelles ephemerides planetaires
en 2007, a represente une etape importante de la renovation de l’ouvrage que nous avons engagee
afin de publier les donnees les plus precises et de prendre en compte les dernieres recommandations
des instances internationales.
Rappelons que dans ce but egalement, des changements ont ainsi ete effectues a partir de la
Connaissance des Temps 2006 :
– Les nouvelles resolutions de l’UAI adoptees en 2000 et impliquant l’utilisation de la nouvelle
theorie de precession-nutation de la Terre, UAI2000, et l’utilisation de l’origine non-tournante sont
appliquees. Les valeurs des variables liees aux nouveaux concepts sont donnees pour l’annee en
cours.
– La representation des coordonnees en developpements polynomiaux est maintenant abandonnee
dans les pages de l’ouvrage, au profit d’une representation tabulee, mais reste en usage sous forme
Extrait de la publication
I. vi CONNAISSANCE DES TEMPS
de fichiers electroniques accessibles a l’utilisateur.
– Un logiciel d’ephemerides electroniques est fourni sur le CD-ROM accompagnant l’ouvrage. Les
tabulations de l’ouvrage permettent toujours une interpolation precise, pour le Temps sideral, les
nutations, les variables se referant aux nouveaux concepts definis par l’UAI et les coordonnees du
Soleil, des planetes et de la Lune. Leur but principal, cependant, est de permettre la verification
du bon usage du logiciel ou de connaıtre l’allure annuelle des variations. Il faut noter que l’usage
de ce logiciel permet le calcul de series de positions et de vitesses pour un certain nombre d’objets
du systeme solaire, les calculs de coordonnees horizontales et celui de levers et de couchers.
Creee en 1679 par Joachim Dalance, la Connaissance des Temps est publiee sous la respon-
sabilite du Bureau des longitudes depuis 1795. Ce volume est le 335e d’une ephemeride qui a paru
sans interruption depuis sa creation.
L’IMCCE publie aussi d’autres ephemerides : le Annuaire du Bureau des longitudes - Guide
de donnees astronomiques, ephemerides plus particulierement destinees au grand public et
aux astronomes amateurs, les Ephemerides Nautiques, destinees aux marins, les Ephemerides
Aeronautiques destinees aux aviateurs. Il publie aussi des supplements a la Connaissance des
Temps donnant les configurations et les phenomenes des satellites galileens et des huit premiers
satellites de Saturne, ainsi que des ephemerides de certains petits satellites de Jupiter et de Saturne.
D. Hestroffer
Directeur de l’Institut de mecanique celeste
et de calcul des ephemerides
J-E. Arlot, M. Birlan
Responsables de la publication
Realisation du CD-ROM : Le logiciel fourni sur le CD-ROM a ete developpe par J. Normand et
G. Romero.
Collaboration technique : J. Berthier, J. Gominet, S. Lemaıtre-Pottier, H. Manche, J. Normand,
Ch. Ruatti.
Remerciements : Nous remercions vivement A. Fienga pour sa collaboration a la construction des
tables des ephemerides planetaires, M. Chapront-Touze qui nous a autorise a reproduire de larges
extraits du chapitre 4 qu’elle avait redige pour l’Introduction aux ephemerides astronomiques, P.
Teyssandier qui nous a aide dans la traduction de la section 3.2 et G. Francou pour ses conseils
lors de l’elaboration des ephemerides. Le comite de redaction compose de A. Fienga, M. Birlan, D.
Gambis, J.-L. Simon et W. Thuillot a realise la refonte complete de l’ouvrage sur les editions 2004
a 2007.
Extrait de la publication
LISTE DES ACRONYMES
AIG Association Internationale de Geodesie (voir aussi IAG)
BCRS Barycentric Celestial Reference System
BEP Basic Earth Parameters
BIH Bureau international de l’heure
BIPM Bureau international des poids et mesures
BNM Bureau national de metrologie
BRS Barycentric Reference System
CCDS Comit consultatif pour la definition de la seconde
CEO Celestial Ephemeris Origin
CEP Celestial Ephemeris Pole
CERGA Centre d’etudes et de recherches godynamiques et astronomiques
CGPM Conference generale des poids et mesures
CIO Celestial Intermediate Origin
CIP Celestial Intermediate Pole
CIPM Comite international des poids et mesures
CIRS Celestial Intermediate Reference System
CNES Centre national d’etudes spatiales
DGRS Dynamical Geocentric Reference System
DORIS Doppler Orbitography Radio-positioning Integrated by Satellite
EOP Earth Orientation Parameters
ERA Earth Rotation Angle
ET Ephemeris Time (voir aussi TE)
FCN Free Core Nutation
GAIA Global Astrometris Interferometer for Astrophysics
GCRS Geocentric Celestial Reference System
GMST Greenwich Mean Sidereal Time
GPS Global Positioning System
GRS Geocentric Reference System
GRT General Relativity Theory
GST Greenwich Sidereal Time
IAG International Association of Geodesy (voir aussi AIG)
IAU International Astronomical Union (voir aussi UAI)
ICRF International Celestial Reference Frame
ICRS International Celestial Reference System
IERS International Earth rotation and Reference systems Service
IGS International GPS Service
IMCCE Institut de mecanique celeste et de calcul des ephemerides
IRM International Reference Meridian
Extrait de la publication
I. viii CONNAISSANCE DES TEMPS
ITRF International Terrestrial Reference Frame
ITRS International Terrestrial Reference System
JPL Jet Propulsion Laboratory
KGRS Kinematical Geocentric Reference System
LLR Lunar Laser Ranging
LOD Length of Day
MERIT Monitoring of Earth Rotation and Inter-comparison of Techniques
NRO Non Rotating Origin (origine non-tournante)
PFCN Prograde Free Core Nutation
PPN Parametres post-newtoniens
PRT Parametres de rotation de la Terre
RRT Repere de reference terrestre
SI Systeme international d’unites
SIM Space Interferometry Mission
SLR Satellite Laser Ranging
SRT Systeme de reference terrestre
TAI Temps atomique international
TCB Temps coordonnee barycentrique
TCG Temps coordonne geocentrique
TDB Temps dynamique barycentrique
TDT Temps dynamique terrestre
TE Temps des ephemerides (voir aussi ET)
TEO Terrestrial Ephemeris Origin
TIO Terrestrial Intermediate Origin
TIRS Terrestrial Intermediate Reference System
TT Temps terrestre
TU Temps universel (voir aussi UT)
UAI Union Astronomique Internationale (voir aussi IAU)
UGGI Union Geodesique et Geophysique Internationale
UT Universal Time (voir aussi TU)
UTC Universal Time Coordinated (Temps universel coordonne)
VLBA Very Long Baseline Array
VLBI Very Long Baseline Interferometry
Extrait de la publication
NOTATIONS
Les notations sont precisees et expliquees dans chacun des chapitres ou elles sont introduites. Nous
nous sommes efforces de garder des notations coherentes sur l’ensemble de l’ouvrage.
Les symboles utilises suivent en general les recommandations de l’Union Astronomique Inter-
nationale, toutefois l’origine des temps J2000.0 est notee J2000.
Pour les unites nous avons utilise les symboles definis dans la section 2.2 mais aussi les symboles
suivants :
cpsd cycle par jour sideral
mas milliseconde de degre (10−3 ′′)
ms milliseconde (10−3 s)
µas microseconde de degre (10−6 ′′)
µs microseconde (10−6 s)
ns nanoseconde (10−9 s)
D’un point de vue typographique, les vecteurs sont representes par des caracteres gras et les
points par des caracteres romains.
Extrait de la publication
LES SERVEURS DE L’INSTITUT DE MECANIQUE CELESTE
ET DE CALCUL DES EPHEMERIDES
Les serveurs sur Internet
http ://www.imcce.fr
http ://www.imcce.eu
L’Institut de mecanique celeste et de calcul des ephemerides diffuse de nombreuses informations,
periodiquement remises a jour, grace a son serveur sur le reseau Internet. On y trouve, outre des
informations generales sur les activites de l’Institut de mecanique celeste, des donnees scientifiques
concernant les objets du systeme solaire :
— ephemerides de planetes, planetes naines, cometes, asteroıdes et satellites, phenomenes ;
— donnees sur les objets du systeme solaire ;
— elements orbitaux de cometes ;
— donnees sur les eclipses du Soleil et de la Lune ;
— images astronomiques ;
— bases de donnees astrometriques.
Ces serveurs sont accessibles aux adresses http://www.imcce.fr et http://www.imcce.eu.
Extrait de la publication
TABLE DES MATIERES
Avant-propos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. iii
Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. v
Liste des acronymes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. vii
Notations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. ix
Errata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. ix
Les serveurs de l’IMCCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. x
Table des matieres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. xi
PREMIERE PARTIE : INTRODUCTION AUX EPHEMERIDES . . . . . . . . I. 1
1. Definitions et donnees astronomiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 3
1.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 3
1.2. Systemes d’unites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 4
1.3. Le systeme UAI de constantes astronomiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 8
1.4. Donnees concernant les corps du systeme solaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 16
1.5. Autres constantes et unites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 31
1.6. Bibliographie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 34
2. Echelles de temps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 39
2.1. Introduction. Le temps et les astronomes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 39
2.2. Evolution des echelles de temps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 40
2.3. Le temps universel (TU ou UT, Universal Time) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 42
2.4. Le temps atomique international (TAI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 43
2.5. Le temps universel coordonne (UTC, Universal Time Coordinated) . . . . . . . . . . I. 46
2.6. Le temps des ephemerides (TE ou ET, Ephemeris Time) . . . . . . . . . . . . . . . I. 49
2.7. Les echelles de temps relativistes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 50
2.8. Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 55
3. Systemes de reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 63
3.1. Introduction aux systemes de reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 63
3.2. Systemes de reference relativistes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 65
3.3. Systemes de reference dynamiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 72
3.4. Le systeme de reference celeste international ICRS . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 80
3.5. Le systeme international de reference terrestre ITRS . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 86
Extrait de la publication
I. xii CONNAISSANCE DES TEMPS
3.6. Passage du systeme de reference celeste geocentrique au systeme de reference terrestre I. 94
3.7. Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 109
4. Rotation de la Terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 115
4.1. Introduction des phenomenes physiques et observations . . . . . . . . . . . . . . . . I. 115
4.2. La precession . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 121
4.3. Modeles de nutation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 127
4.4. Determination des parametres d’orientation de la Terre . . . . . . . . . . . . . . . . I. 137
4.5. Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 146
5. Changements de coordonnees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 149
5.1. Notions preliminaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 149
5.2. Coordonnees usuelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 151
5.3. Formules de changements de coordonnees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 156
5.4. Application des resolutions de l’UAI 2001 aux changements de coordonnees . . . . . . I. 164
5.5. Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 168
6. Mouvement des planetes et de la Lune : la solution INPOP . . . . . . . . . . I. 169
6.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 169
6.2. Modele dynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 170
6.3. Ajustement aux observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 171
6.4. Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 174
7. Modeles orbitaux des satellites naturels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 175
7.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 175
7.2. Modele dynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 175
7.3. Ajustement aux observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 176
7.4. Representation des solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 178
7.5. Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 180
8. Explications liees aux ephemerides de la Connaissance des Temps . . . . . . . . I. 181
8.1. Presentation des ephemerides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 181
8.2. Sources des ephemerides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 185
8.3. Utilisation des ephemerides tabulees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 186
8.4. Utilisation des ephemerides electroniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 188
8.5. Precision des ephemerides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 190
8.6. Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 194
TABLE DES MATIERES I. xiii
DEUXIEME PARTIE : EPHEMERIDES POUR 2013 . . . . . . . . . . . . . . . II. 1
Temps sideral, nutation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 3
Temps sideral, nutation en longitude et obliquite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 4
Angle de rotation de la Terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 9
Angle de rotation de la Terre, equation des origines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 10
Systeme celeste intermediaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 15
Coordonnees du CIP X et Y, Angle s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 16
Soleil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 21
Longitude, latitude, rayon vecteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 22
Ascension droite, declinaison, temps de passage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 26
Coordonnees rectangulaires (X, Y, Z) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 30
Lune . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 35
Ascension droite, declinaison, distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 36
Planetes principales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 53
Coordonnees heliocentriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 54
Mercure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 54
Venus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 58
Mars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 60
Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 61
Coordonnees geocentriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 62
Mercure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 62
Venus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 66
Mars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 70
Jupiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 74
Saturne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 78
Uranus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 82
Neptune . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 86
Pluton et asteroıdes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 91
Coordonnees geocentriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 92
Pluton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 92
Ceres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 93
Pallas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 94
Junon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 95
I. xiv CONNAISSANCE DES TEMPS
Vesta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 96
Satellites de Mars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 97
Coordonnees tangentielles aux heures les plus proches des plus grandes elongations Est . II. 98
Phobos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 98
Deimos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 106
Satellites de Jupiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 109
Coordonnees tangentielles aux heures les plus proches des plus grandes elongations . . . II. 110
Io . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 110
Europe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 114
Ganymede . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 116
Callisto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 117
Satellites de Saturne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 119
Coordonnees tangentielles aux heures les plus proches des plus grandes elongations . . . II. 120
Mimas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 120
Encelade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 126
Tethys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 130
Dione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 133
Rhea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 135
Titan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 136
Hyperion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 137
Japet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 137
Satellites d’Uranus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 139
Coordonnees tangentielles aux heures les plus proches des plus grandes elongations . . . II. 140
Miranda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 140
Ariel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 144
Umbriel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 147
Titania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 149
Oberon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 150
Calendrier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 151
Composition de l’Institut de mecanique celeste et de calcul des ephemerides . . . . . . . II. 155
Composition du Bureau des longitudes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. 157
PREMIERE PARTIE
INTRODUCTION AUX EPHEMERIDES
Chapitre 1. Definitions et donnees astronomiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 3
Chapitre 2. Echelles de temps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 39
Chapitre 3. Systemes de reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 63
Chapitre 4. Rotation de la Terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 115
Chapitre 5. Changements de coordonnees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 149
Chapitre 6. Mouvement des planetes et de la Lune : la solution INPOP . . . . . . . . . I. 169
Chapitre 7. Modeles orbitaux des satellites naturels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. 175
Chapitre 8. Explications liees aux ephemerides de la Connaissance des Temps . . . I. 181
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Extrait de la publication
CHAPITRE 1
DEFINITIONS ET DONNEES ASTRONOMIQUES
A. BEC-BORSENBERGER, J.-L. SIMON, D. HESTROFFER et M. BIRLAN
1.1. INTRODUCTION
L’etablissement des ephemerides, prevision des positions des corps celestes, depend du systeme
d’unites et de la valeur des constantes utilisees. En plus du systeme fondamental d’unites, commun
a toutes les sciences, les astronomes utilisent, par commodite puisqu’il s’agit de representer des
mouvements a grande echelle, un autre systeme dit systeme d’unites astronomiques. C’est au cours
de la Conference internationale des etoiles fondamentales tenue a Paris du 18 au 21 mai 1896
que fut etabli un systeme de constantes astronomiques sur lequel les astronomes etaient invites a
fonder leurs calculs. Ce systeme de constantes, international des l’origine, est entre en application
immediatement et est reste en vigueur jusqu’a l’adoption par la douzieme assemblee generale de
l’Union Astronomique Internationale (UAI), reunie a Hambourg en 1964, du systeme UAI 1964
(UAI, 1966). Ce dernier systeme fut effectivement introduit dans les ephemerides a partir de
1968. La seizieme assemblee generale de l’UAI reunie a Grenoble en 1976, le modifia pour donner
naissance au systeme UAI 1976 (UAI, 1977) qui fut introduit dans les ephemerides en 1984.
Dans ce chapitre nous allons presenter ce systeme ainsi que des donnees plus recentes et
actuellement en usage. Nous noterons :
• IERS 2003, les donnees issues du systeme de reference standard defini par le Service International
de Rotation de la Terre (IERS, International Earth rotation and Reference systems Service) ;
• Seidelmann et al. 2002, 2005, 2007, les donnees publiees par le groupe de travail commun a l’UAI
et a l’Association Internationale de Geodesie (IAG, International Association of Geodesy) sur les
coordonnees cartographiques et les elements rotationnels des planetes et des satellites ;
• Fukushima 2000, les propositions du groupe de travail de l’UAI sur les constantes astronomiques.
Extrait de la publication
I. 4 CONNAISSANCE DES TEMPS
1.2. SYSTEMES D’UNITES
1.2.1. Systeme fondamental
Le systeme pratique d’unites de mesure est le Systeme International d’unites dont l’abreviation
internationale est SI. On y distingue deux classes d’unites, les unites de base et les unites derivees.
Le Systeme International est fonde sur sept unites de base (Table 1.1) considerees comme
independantes du point de vue dimensionnel.
Table 1.1. Unites de base du Systeme International d’unites (SI).
Grandeur Unite Symbole
Longueur metre m
Masse kilogramme kg
Temps seconde s
Intensite de courant electrique ampere A
Temperature thermodynamique kelvin K
Quantite de matiere mole mol
Intensite lumineuse candela cd
Les definitions de ces unites ont change au cours du temps.
Compte tenu de leur precision intrinseque et des incertitudes de mise en œuvre, chacune de leurs
definitions successives est compatible avec la precedente tout en permettant des realisations plus
exactes.
Les dernieres definitions publiees par le Bureau international des poids et mesures (BIPM, 1998)
pour les sept unites de base sont les suivantes, les sigles CGPM designant la Conference generale
des poids et mesures et CIPM, le Comite international des poids et mesures.
Unite de longueur : le metre est la longueur du trajet parcouru dans le vide par la
lumiere pendant une duree de 1/299 792 458 seconde (17e CGPM, 1983).
Unite de masse : le kilogramme est l’unite de masse ; il est egal a la masse du pro-
totype international du kilogramme (1er CGPM, 1889 et 3e CGPM, 1901). Ce prototype
international en platine iridie est conserve au Bureau International.
Extrait de la publication
DEFINITIONS ET DONNEES ASTRONOMIQUES I. 5
Unite de temps : la seconde est la duree de 9 192 631 770 periodes de la radiation
correspondant a la transition entre les deux niveaux hyperfins de l’etat fondamental de
l’atome de cesium 133 (13e CGPM, 1967).
Unite de courant electrique : l’ampere est l’intensite d’un courant constant qui,
maintenu dans deux conducteurs paralleles, rectilignes, de longueur infinie, de section
circulaire negligeable et places a une distance de 1 metre l’un de l’autre dans le vide,
produirait entre ces conducteurs une force egale a 2×10−7 newton par metre de longueur
(CIPM, 1946 et 9e CGPM, 1948).
Unite de temperature thermodynamique : le kelvin est la fraction 1/273.16 de la
temperature thermodynamique du point triple de l’eau (13e CGPM, 1967).
Unite de quantite de matiere : la mole est la quantite de matiere d’un systeme
contenant autant d’entites elementaires qu’il y a d’atomes dans 0.012 kilogramme de
carbone 12. Lorsqu’on emploie la mole, les entites elementaires doivent etre specifiees et
peuvent etre des atomes, des molecules, des ions, des electrons, d’autres particules ou des
groupements specifies de telles particules (14e CGPM, 1971). Remarquons que, dans la
definition de la mole, il est entendu que l’on se refere a des atomes de carbone 12 non
lies, au repos et dans leur etat fondamental.
Unite d’intensite lumineuse : la candela est l’intensite lumineuse, dans une direction
donnee, d’une source qui emet un rayonnement monochromatique de frequence 540×1012
hertz et dont l’intensite energetique dans cette direction est 1/683 watt par steradian
(16e CGPM, 1979).
Les unites derivees sont formees par combinaison des unites de base a l’aide de relations algebriques
liant les grandeurs correspondantes (cf. Bureau des longitudes, 1981).
La classe des unites supplementaires d’angle plan et d’angle solide, le radian et le steradian, a ete
abrogee par la 11e CGPM, (1995). Ces unites sont desormais interpretees comme unites derivees
sans dimension.
Le radian est l’angle plan compris entre deux rayons qui, sur la circonference d’un cercle,
interceptent un arc de longueur egale a celle du rayon. Il a pour symbole rad.
Le steradian est l’angle solide qui, ayant son sommet au centre d’une sphere, decoupe sur la
surface de cette sphere une aire egale a celle d’un carre ayant pour cote le rayon de la sphere. Il a
pour symbole sr.
Par ailleurs, le Comite international des poids et mesures a adopte en 1996 une nouvelle classifica-
tion des unites en dehors du SI qui peuvent etre utilisees avec le SI. Parmi celles-ci, on donne dans
la table 1.2 les unites usuelles de temps et d’angle employees quotidiennement.
Extrait de la publication
Daniel Hestroffer (⋄), astronome, directeur de l’Institut de mecanique celeste et de calcul
des ephemerides.
Richard Bonneville, directeur adjoint au CNES.
MEMBRES CORRESPONDANTS
Marcel Golay, professeur, ancien directeur de l’observatoire de Geneve.
Pierre Merlin, professeur, universite de Paris I, president de l’institut d’urbanisme et
d’amenagement de la Sorbonne.
Michel Lefebvre, ingenieur honoraire CNES, Groupe de recherches de geodesie spatiale,
observatoire Midi-Pyrenees.
Jean Chapront, directeur de recherche au CNRS, observatoire de Paris.
Jean-Claude Duplessy, directeur de recherche au CNRS, laboratoire des sciences du climat
et de l’environnement.
Jean-Eudes Arlot, directeur de recherche au CNRS, IMCCE.
Francois Mignard, directeur de recherche au CNRS, observatoire de la Cote d’Azur.
Victor Brumberg, professeur, Institut d’astronomie appliquee, Saint-Petersbourg.
Jean-Louis Simon, astronome, Institut de mecanique celeste et de calcul des ephemerides.
Georges Balmino, ingenieur emerite CNES, ancien directeur executif du GRGS, observatoire
Midi-Pyrenees.
Michel Crepon, directeur de recherche au CNRS, institut Pierre Simon Laplace.
Pascal Willis, ingenieur en chef des Ponts et Chaussees, IPGP.
Sylvio Ferraz-Mello, professeur, universite de Sao Paulo.
Elisa Felicitas Arias, physicien chercheur principal, Bureau international des poids et mesures.
Catherine Turon, astronome, observatoire de Paris.
Christophe Sotin, professeur, universite de Nantes.
Jose Achache, professeur, directeur du secretariat du “Group on Earth observation”.
Catherine De Bergh, directeur de recherche au CNRS, observatoire de Paris.
Yves Desnoes, ingenieur general de l’Armement, ancien directeur general du Service hydro-
graphique et oceanographique de la Marine.
Frederique Remy, directeur de recherche au CNRS, observatoire Midi-Pyrenees.
Chantal Balkowski, astronome, observatoire de Paris.
Anny Cazenave, directrice-adjointe du LEGOS, observatoire Midi-Pyrenees.
Veronique Dehant, chef de section, observatoire royal de Belgique.
Annie Souriau, sismologue emerite l’observatoire Midi-Pyrenees.
Michel Diament, institut de physique du globe de Paris.
Alessandro Morbidelli, astronome a l’observatoire de la Cote d’Azur.
Jean-Claude Husson, membre de l’Academie de l’air et de l’espace, ancien president directeur
d’Alcatel-Espace.
Patrick Charlot, directeur de recherche au CNRS, observatoire de Bordeaux .
Terry Quinn, directeur emerite du BIPM.
(⋄) Au titre de l’Observatoire de Paris
MEMBRES CORRESPONDANTS HONORAIRES
Jean-Claude Pecker, membre de l’Academie des sciences, professeur au College de France.
Raymond Michard, astronome titulaire honoraire, ancien president de l’observatoire de Paris.
Gilbert Amat, professeur honoraire, universite de Paris VI.
Secretaire administratif : Michel Tellier
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