Les sphères armillaires

En astronomie , une sphère armillaire, dans son approche classique, est un instrument qui modélise la sphère céleste. Elle est utilisée pour montrer le mouvement apparent des étoiles ,du soleil et de l’écliptique autour de la Terre.

Son nom provient du latin armilla (cercle, bracelet). En effet, elle est constituée d’un ensemble de cercles métalliques ou armilles représentant la géométrie des éléments descriptifs de la sphère céleste.

On peut distinguer différents types de sphères armillaires :

    • La sphère armillaire d’observation ;
    • La sphère armillaire classique ou pédagogique ;
    • La sphère copernicienne.
Sphère armillaire ptolémaïque, XIXe siècle. (c) Nicolas et Clémence Bordet, Proantic
Sphère armillaire ptolémaïque, XIXe siècle.
(c) Nicolas et Clémence Bordet, Proantic

La sphère armillaire d’observation

Ce type de sphère, avec un système de visée, a servi à déterminer les coordonnées célestes des astres à l’époque de l’astronomie pré-télescopique. Née dans l’Antiquité, elle disparaît pratiquement à la fin de la Renaissance dans les pays occidentaux. Un des derniers utilisateurs de ce type d’instrument est l’astronome Tycho Brahe (1546 – 1601) qui l’utilisa dans l’observatoire astronomique qu’il se fit construire dans l’île de Hven . Ce dernier – comme ses prédécesseurs – dans la description de ses instruments, parle d’armilles et non de sphère armillaire. C’est donc sous ce vocable d’« armille » qu’est développé l’étude de la sphère armillaire d’observation.

Sphère armillaire par Jean-Baptiste Delure et Jean Pigeon à Paris en 1705, chambre du Dauphin (C) RMN-Grand Palais (Château de Versailles) / Gérard Blot
Sphère armillaire par Jean-Baptiste Delure et Jean Pigeon à Paris en 1705, chambre du Dauphin
(C) RMN-Grand Palais (Château de Versailles) / Gérard Blot

La sphère classique

C’est la sphère, dite de Ptolémée, qui a une vocation didactique.

Les éléments fondamentaux sont des armilles, cercles métalliques de la sphère céleste et différents éléments supplémentaires ou accessoires cités quand nécessaire. On trouvera à partir de l’extérieur :

  •  l’horizon du lieu ;
  • Le méridien local permettant d’incliner l’axe de la sphère mouvante en fonction de la latitude.

Ces deux armilles sont les références locales ; elles sont supposées être fixes avec

  • l’axe des pôles ou axe de la sphère céleste autour duquel vont tourner les éléments suivants :
  • l’équateur céleste;
  • l’écliptique, chemin apparent parcouru par le Soleil dans le ciel, jalonné par les constellations zodiacales;
  • les deux cercles polaires et les deux tropiques dont la position dépend de l’écliptique.
  • parfois sont ajoutés les colures des solstices et des équinoxes, méridiens célestes passant par les positions écliptiques du Soleil aux débuts des saisons.

En général, une boule représentant la Terre est placée au centre des cercles sur l’axe des pôles ; on trouve aussi parfois le soleil et la lune, réglables en position.

Un pied, lié à l’horizon fixe, sert de support général à l’ensemble.

Sphère armillaire copernicienne, XIXe siècle. (c) Nicolas et Clémence Bordet, Proantic
Sphère armillaire copernicienne, XIXe siècle.
(c) Nicolas et Clémence Bordet, Proantic

La sphère copernicienne

À la fin du xviie siècle et surtout au xviiie siècle apparaît la sphère copernicienne, qui essaie de représenter le système solaire. S’inspirant de la sphère armillaire géocentrique, elle met au centre le soleil. Il est entouré d’un certain nombre d’armilles essayant de matérialiser les orbites des différentes planètes du système. Des boules sont incluses représentant la Terre, la Lune, Jupiter, Saturne, etc. Les armilles tournent pratiquement toutes autour de l’axe écliptique, faisant de la sphère un objet assez lourd et inesthétique. On lui préférera les planétaires où les armilles disparaîtront en partie.