Logiciel d'aide à l'observation : ASTRO
 
Ghislain de FROMENT
 
 
Quelques précisions
L'échelle de temps utilisée dans ce programme est le temps des éphémérides TE (équivalente au TT).

Toutefois, certaines publications utilisent le temps universel UT : il importe de vérifier ce point avant toute comparaison.

N'ayant pu trouver d'algorithme suffisamment général et précis pour calculer la différence TE-UT (ou TT-UT), la correction éventuelle devra être faite au moment de la saisie. La "Connaissance des Temps", publication annuelle du Bureau des Longitudes, donne un tableau récapitulatif de cette différence.

Compte tenu de la diversité des configurations graphiques et de leur évolution depuis la mise en route de l'écriture de ce programme, seules sont gérées les entrées/sorties en mode texte.

Il est possible d'entrer les données soit au clavier, soit par un fichier texte au format ASCII, reprenant ce qui aurait été entré au clavier. Cette manière de faire permet d'automatiser les procédures les plus fastidieuses en limitant les risques d'erreur. Si l'option fichier est demande, la sauvegarde est automatique : les résultats sont rajoutes a la fin d'un fichier dont le nom est obtenu par changement de l'extension en .DOC (.RSL si .DOC est déjà l'extension du fichier d'entrée). Si le nom du fichier obtenu pose problème, il est possible de le changer.

Le nom de ce fichier de commande peut être, soit saisi au clavier à la demande du programme, soit passé comme paramètre sur la ligne de commande. S'il y a passage de ce nom de fichier par la ligne de commande, un second paramètre précise le nom du fichier de sauvegarde. L'absence de ce second paramètre conduit au choix du fichier par défaut, tel que défini ci dessus.
 
Présentation des options
La version actuelle du logiciel est en Borland Pascal 7.0 pour PC AT et compatibles, et tourne sous MS-DOS. Les fonctionnalités suivantes sont proposées :

Mars : Phobos et Deïmos;
Jupiter : satellites galiléens (Io, Europe, Ganyméde et Callisto);
Saturne : Mimas, Encelade, Tethys, Dioné, Rhéa, Titan, Hyperion, Japet;
Uranus : Ariel, Umbriel, Miranda, Oberon et Titania;
Neptune : Néréï;de et Triton;
Pluton : Charon;
De même, les sorties écran peuvent être recopiées sur imprimante et dans un fichier texte (format ASCII). La précision des instants saisis sont soit la minute, soit la seconde). Le choix de ces options est proposé au lancement du programme.
 
Mode opératoire
Deux modes sont proposés : manuel ou automatique (par fichier de commande). Le choix est proposé au départ. Une fois le mode automatique lancé, celui ci dure obligatoirement jusqu’à la fin de la session. Les sorties se font toujours sur écran, et peuvent s’effectuer vers un fichier ou vers l’imprimante (cette dernière n’est utilisable qu’en mode manuel). En mode automatique, les sorties se font vers l’écran et vers un fichier (un nom par défaut est proposé, déduit du nom du fichier ’entrée par changement de l’extension : .DOC remplace une extension absente ou différente. Si l’extension de départ est .DOC, alors on propose .RSL). En cas de sortie sur fichiers, les résultats sont rajoutés en fin de fichier : il n’y a donc pas de perte d’information.

En mode manuel, il devrait suffire de lire les indications affichées à l’écran. Le mode automatique, ayant été conçu dès le départ pour être le plus proche possible du mode manuel, va être décrit ci après. Il existe cependant quelques différences :

La première ligne du fichier de commande désigne la précision avec laquelle seront lus les instants dans la suite de la session automatique : minute (m) ou seconde (s). Cette ligne est obligatoire, même si les options que l’on compte " programmer " ne nécessitent pas cette précision : le programme ne le sait pas quand il interprète cette réponse.

Les lignes suivantes contiennent les options, leurs sous-options et leurs données. Il est impératif de sortir de la dernière option et de terminer la session par les commandes appropriées dans le fichier.

Règles importantes :

Les options principales sont les suivantes :
a : Arrêt du programme.

Cette commande est la dernière prise en compte en mode automatique. Avec la précision de la saisie des instants et les sorties d’options jusqu’au niveau principal, c’est la seule ligne obligatoire dans les fichiers de commande.

b : Conversion du jour julien en date du calendrier civil (julien avant le 4 octobre 1582, grégorien après le 15 octobre 1582, les dates intermédiaires n’apparaissant pas).

Les données à rentrer sont une suite de nombres correspondants aux jours juliens étudiés (un par ligne), séparés par des lignes contenant les lettres o (oui, il y a d’autres dates à étudier) ou n (non, il n’y a plus de dates à étudier, il faut retourner au menu principal).

c : Conversion entre calendrier civil et jour julien.

Les données se présentent comme suit : dates et heures civiles (en TE !) à la précision indiquée plus haut de la minute ou de la seconde, suivie par une ligne contenant la lettre o (oui, il y a une suite) ou n (non, c’est la fin de l’option).

d : Fêtes fixes et mobiles, saisons d’une année donnée

Les données se présentent comme suit : millésime sur une ligne, lettre o ou n sur la suivante.

e : Rang d’un jour dans l’année

On rentre la date (sans l’heure), puis sur la ligne suivante, la lettre indiquant s’il y a ou non une suite.

f : Ephémérides d’une ou plusieurs étoiles doubles.

Les données à saisir sont :

- Le nom de l'étoile;
- Le type d'éléments saisis : Campbell (c) ou Thiele Innes (t);
- Si ce sont les éléments de Campbell :
- demi grand axe (strictement positif);
- inclinaison (entre 0 et 180 degrés);
- argument du périastre (entre 0 et 360 degrés);
- longitude du noeud ascendant (entre 0 et 180 degrés);
- Si ce sont les éléments de Thiele Innes;
Les quatre éléments A, B, F et G;
- Dans les deux cas :
excentricité (positive, strictement inférieure à un);
époque du périastre (en années décimales);
période de révolution (en années décimales);
(Nota : en mode automatique, les sept éléments à saisir sont à mettre sur une seule ligne, séparés par des espaces);
- L'instant de l'observation;

- Y a t'il ou non une autre observation de cette étoile ? Si oui, nouvel instant;

- S'il n'y a pas d'autre observation, y a t'il ou non une autre étoile ? Si oui, reprise au nom de la nouvelle étoile;

g : Ephémérides planétaires pour un instant donné
Seules données à saisir :
- L'instant de l'observation;
- En mode manuel : veut on (oui ou non) les magnitudes, parallaxes, diamètres apparents et élongations ? En mode automatique, cette option est forcée à oui.
- Veut on d'autres instants (oui ou non) ?
h : Ephémérides de comètes ou d’astéro&itrema;des

La notion du mode automatique a été introduite à cause de cette option. Les données d'initialisation méritent une explication détaillée :

- Nom de l'objet (chaîne de caractères non vide);

- Type d'affichage :

g : général (rappel de l'instant demandé, position astrométrique J2000.0, distances à la Terre et au Soleil, élongation et angle de phase, options de magnitude totale et de coordonnées horizontales), inspiré des circulaires UAI;

o : observation (offre en plus le rappel des éléments utilisés, la position dans l'équinoxe de la date, le mouvement propre, l'orientation de la direction solaire/antisolaire pour la queue, la distance et l'éclairement de la Lune);

d : détaillé (offre en plus du précédent l'affichage de paramètres annexes d'initialisation, les positions B1900.0 et B1950.0, des données de positions écliptiques et de vitesses pour les divers instants demandés);

- Connaît on la date pour les éléments osculateurs (oui ou non) ? Ce renseignement, s'il est connu, figure sur les circulaires de l'UAI;

- Si elle est connue :

Cette date est elle donnée en jour julien (j) ou en date du calendrier (c) ?

Date julienne (jjjjjjj.jjjjjj) ou du calendrier (aaaa mm qq.qqqq) : attention, jours avec décimales !

Note : vérifiez vos sources, certaines comportent des erreurs au niveau de ce type de renseignement !

- Type d'orbite :
e : elliptique (astéro&itrema;des et comètes périodiques);

p : parabolique (comètes récemment découvertes);

h : hyperbolique (quelques rares comètes);

- Date du périhélie (voir date des éléments osculateurs pour la saisie). Dans le cas des astéroïdes, cet élément peur être remplacé par l'anomalie initiale : utiliser le choix m à ce niveau, puis donner la valeur de cet élément.

- Pour les trois types d'orbites :

L'orientation est elle donnée par des angles (a) ou des vecteurs (v) ?

Si l'orientation est angulaire (cas de loin le plus fréquent), donner :

Argument du périhélie;
Longitude du noeud;
Inclinaison;
Equinoxe de référence (1900, 1950 ou 2000);

(Ces quatre données dans cet ordre, sur une seule ligne en mode automatique);

Si l'orientation est vectorielle (plus rare, mais cela arrive) :
Les trois composantes du vecteur P sur une seule ligne;
Les trois composantes du vecteur Q sur une seule ligne,
L'équinoxe de référence (1900, 1950 ou 2000);

Remarque : les vecteurs P et Q correspondent, géométriquement parlant, aux éléments de Thiele-Innes pour les étoiles doubles ...

- Si l'orbite est elliptique :
Donne t'on :

Le demi grand axe (choix a) ?
La distance au périhélie (choix q) ?
Le mouvement moyen par jour (choix n)?

On donne ensuite :

L'excentricité (>=0 et <1);
L'élément précisé ci dessus;
(Sur une seule ligne en mode automatique);

- Si l'orbite est parabolique, on donne la distance au périhélie (e=1 par définition de la parabole);

- Si l'orbite est hyperbolique, on donne :

L'excentricité (>1);
La distance au périhélie;
(Sur une seule ligne en mode automatique);
- On précise ensuite si l'on souhaite ou non tenir compte des perturbations planétaires. Si tel est le cas, on précise alors si l'on souhaite tenir compte, en plus, d'éventuelles forces non gravitationnelles, que l'on précisera le cas échéant : il y a, en principe, trois coefficients à fournir, notés A1, A2 et A3 (ce dernier est le plus souvent nul);

- Etape suivante : la magnitude. Connaît on les coefficients (oui ou non) ? Si oui, on donne :

La magnitude absolue H : magnitude du corps à une unité astronomique de la Terre et du Soleil;
Le paramètre de pente (ou d'activité) G :

<1 pour les astéro&itrema;des (e.g. 0.15);
>2 pour les comètes (e.g. 4):

- On indique alors si la précision de l'affichage souhaité est de la seconde (oui ou non).
Dans le cas d'une réponse positive, la précision est du centième de seconde d'arc et de la milliseconde de temps;

Dans le cas d'une réponse négative, la précision est du dixième de minute d'arc et du centième de minute de temps;

- Ensuite, on peut ou demander l'affichage des coordonnées horizontales. Si ce choix est demandé, il faut alors fournir la position pour laquelle le calcul doit être effectué, soit par ligne :
Longitude en degrés, minutes et secondes d'arc, puis l’'hémisphère : Est (e) ou Ouest (o);
Latitude en degrés, minutes et secondes d'arc, puis l'hémisphère : Nord (n) ou Sud (s);
Altitude en mètres;

ATTENTION : L'azimut est celui des marins (origine au Nord, croissante dans le sens des aiguilles d'une montre);

Après ces données d'initialisation, on passe aux données d'exploitation, qui sont au standard général (date de l'observation et caractère "de suite"). Les distances sont données à la précision (optimiste ?) du dix millionième d'unité astronomique.

 i : Dates des phases lunaires avec affichage des éclipses.
Les données à rentrer sont un instant, à la minute ou à la seconde selon la précision demandée au départ. Les résultats affichés correspondent à la lunaison courante à l'instant donné. Si une éclipse se produit pendant cette lunaison, on affiche :
- pour les éclipses de Lune, les instants d'entrée et de sortie de l'ombre et de la pénombre, ainsi que celui du maximum;

- pour les éclipses de Soleil, le type d'éclipse et ses éléments de Bessel, tels qu'ils sont définis dans l'Annuaire du Bureau des Longitudes. En mode manuel, il est possible de calculer des circonstances locales.

j : Obtention du temps sidéral (du méridien origine ou du méridien local) et conversion des coordonnées équatoriales en coordonnées horizontales.
Il faut d'abord préciser si l'on veut le temps sidéral local (si oui, on donne la longitude du lieu, avec le code de l'hémisphère sur la ligne suivant la valeur en degrés, minutes et secondes);

Il faut ensuite préciser si l'on veut une conversion des coordonnées équatoriales en coordonnées horizontales (si tel est le cas, on donne, ou on compléte, la position géographique du site d'observation);

On donne ensuite l'instant pour lequel on veut le(s) calcul(s).

Si l'on a demandé la conversion de coordonnées, on commence par dire si l'on souhaite le Soleil et les planètes, ensuite d'autres astres supposés fixes, dont on donne la position (en automatique : ascension droite et valeur de la déclinaison à la précision de la seconde sur une ligne, hémisphére sur la suivante), en précisant ensuite s'il y en a d'autres. On précise (ensuite) si l'on souhaite d'autres instants.

L'azimut est celui des marins (origine au Nord).

 
k : Calcul de la réfraction atmosphérique.
Le domaine de validité est :
- en longueur d'onde : 0.2 à 4 micrométres;
- en température : -20 à +40 Celsius (253 à 313 Kelvin);
- en pression : 0.9 à 1.1 atmosphéres (911 à 1115 hPa, 684 à 836 mm de mercure);
Les données à saisir sont :
- le type d'unité pour la pression atmosphérique :
a : mm de mercure;
b : hectopascal (anciennement dénommé millibar);
c : atmosphère;
- la température;

- la pression;

En mode automatique, température et pression sont à mettre sur la même ligne;
- le choix hauteur (h) ou distance zénitale (z);
- la longueur d'onde;
- l'angle;
- le choix d'un nouvel angle (o/n);
- si non, le choix d'une nouvelle longueur d'onde (o/n);
- si non, le choix d'autres conditions de température et de pression (avec la même unité);
Une réponse négative renvoie au menu principal;
l : Réduction au jour d’une position d’étoile.

Les données à saisir sont :

- mode de saisie des angles : décimal (d) ou sexagésimal (s);
- repére de départ : équatorial (q) ou écliptique (c);
- type de coordonnées au départ (si on choisi les coordonnées équatoriales) : moyennes (m) : précession seule; vraies (v) : précession et nutation; apparentes (a) : précession, nutation et aberration;
- repére d'arrivée : équatorial (q) ou écliptique (c);
- type de coordonnées d'arrivée (si on choisi les coordonnées équatoriales) : moyennes (m) : précession seule; vraies (v) : précession et nutation; apparentes (a) : précession, nutation et aberration;
- instant de départ (date et heure);
- position initiale : si on a choisi la notation décimale pour les angles, les déclinaisons (ou latitudes), sont positives au nord et négatives au sud;
- mouvement propre;
- veut on d'autres positions (oui ou non) ?
- si non, veut on d'autres conditions de réduction, avec un autre mode de saisie des angles ?
m : Changement d’équinoxe pour les éléments orbitaux.

Les données à saisir sont :

- la date (et l'heure) de l'époque initiale;
- la date (et l'heure) de l'époque finale;
- les éléments pour l'époque initiale : longitude du noeud ascendant, argument du périhélie, inclinaison.
- souhaite t'on transformer d'autres éléments pour les mêmes dates ?
- souhaite t'on d'autres dates ?
n : Instants des levers, couchers et passages au méridien des étoiles et planètes.
On doit fournir :
- la position du lieu (il s'agit de phénoménes essentiellement locaux);
- la date étudiée (sans l'heure);
- souhaite t'on le système solaire (Soleil, Lune et planétes uniquement) ?
- souhaite t'on avoir les crépuscules ?
- souhaite t'on avoir d'autres astres (supposés fixes) ? (si oui, on donne les positions, puis on précise si l'on souhaite d'autres astres.)
o : Ephémérides physiques et réduction d’observations solaires et planétaires.
On précise le corps observé :
Soleil       0    Mercure    1    Vénus       2    Mars     3    Jupiter    4
Saturne    5    Uranus      6   Neptune    7    Pluton    8    Lune      9
Si l'on choisit la Lune, il faut préciser le lieu d'observation (longitude, latitude et altitude), en raison de l'effet sensible de la parallaxe.

On donne ensuite la date et l'heure de l'observation : divers éléments apparaissent alors.

Note : pour la position sélénographique du Soleil, les trois valeurs qui apparaissent sont la longitude, la colongitude et la latitude.

Si l'on étudie le Soleil, on précise alors si l'on souhaite avoir le nombre de Wolf. Si oui, on donne alors le nombre de groupes, et, si celui ci est non nul, le nombre de taches (qui doit être supérieur ou égal au nombre de groupes).

On propose ensuite de calculer les positions de détails observés. Les images sont supposées correctement orientées. Deux cas de traitement sont possibles :

- Soleil, Lune, Mercure et Vénus :
- on précise si l'on travaille en mode cartésien (c) ou polaire (c) : l'origine est au centre du disque (qui peut se trouver dans l'ombre !) : on travaille Nord en haut, dans le sens contraire aux aiguilles d'une montre;
- on donne ensuite le diamétre apparent du disque (l'unité est arbitraire, mais doit être constante pour l'image étudiée);
- on donne ensuite la position relevée sur l'image pour chaque détail, en précisant s'il y a ou non d'autres détails à étudier sur la même image.
- Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et Pluton :
- on donne le diamètre apparent polaire sur l'image;
- ensuite, pour chaque détail :
- distance au pôle SUD de la corde (droite perpendiculaire au diamètre polaire) portant le détail;
- longueur de cette corde (bord visible à bord visible);
- distance du détail à l'extrémité OUEST de cette corde;
- a t'on d'autres détails à positionner ?
p : Ephémérides des satellites des planètes.
On précise le corps observé :
Mars (Phobos et Deïmos) : 3;
Jupiter (Satellites galiléens) : 4;
Saturne : 5;
Uranus : 6;
Neptune (Néreïde et Triton) : 7;
Pluton (Charon) : 8;
On donne ensuite la date et l'heure de l'observation.

On précise ensuite si l'on souhaite d'autres instants.

q : Cadrans solaires.
On choisit d'abord entre les types de cadrans proposés, qui sont :
- Horizontal (h);
- Vertical non déclinant (v);
- Vertical déclinant (d);
- Occidental (o);
- Oriental (e);
- Polaire (p);
- Equatorial cylindrique (q) : le seul proposé à ne pas être plan;
- Autres orientations (a);
On donne ensuite :
- la déclinaison du cadran (cas d et a);
- l'angle du plan du cadran avec l'horizontale (cas a);
- le déport du style (cas o, e, p) ou le rayon du cylindre (cas q);
- la latitude (décimale) du cadran;
- la longueur du style;
Note : dans certains cas, le style doit être déporté sans que cela apparaisse nécessaire à priori au moment de la saisie du fichier de commande (mode automatique). La question de la valeur du décalage est posée en mode manuel et forcée à la longueur du style en mode automatique.

Il est possible de préciser alors (par oui ou non) si l'on souhaite calculer le cadran pour un autre méridien, dont on donne alors la longitude par rapport au méridien local;

          r : Equation du temps.
On donne l'instant pour lequel on veut l'équation du temps), puis on précise si on veut ou non un autre instant.

s : Conversion de coordonnées célestes.

On commence par préciser le type de conversion :

0 : coordonnées équatoriales vers coordonnées écliptiques;
    on donne :
la date;
le type de coordonnées : vraies (v) ou moyennes (m);
la position;
l'indicateur suite/fin (o/n) pour la date;
l'indicateur suite/fin (o/n) une autre date;
1 : coordonnées écliptiques vers coordonnées équatoriales;

voir cas précédent;

2 : coordonnées équatoriales vers coordonnées galactiques;
on donne :
la date;
la position;
l'indicateur suite/fin (o/n) pour la date;
l'indicateur suite/fin (o/n) une autre date;
3 : coordonnées galactiques vers coordonnées équatoriales;

voir cas précédent;

     t : Conversion de coordonnées terrestres.
On précise le système de départ :
Lambert I : a; Lambert II : b; Lambert II étendu : c; Lambert III : d; Lambert IV : e; NTF : f; ED 50 : g; WGS 84 (GPS) : h;
On précise ensuite le système d'arrivée, avec les même codes, puis la position dans le système de départ :

abscisse si Lambert, longitude Est en grades si NTF, longitude en degrés, minutes, secondes et hémisphére si ED50 ou WGS84;
ordonnée si Lambert, latitude Nord en grades si NTF, latitude en degrés, minutes, secondes et hémisphére si ED50 ou WGS84;
altitude en métres;
indicateur suite/fin (o/n), avec retour au choix du système.

     u : Passage des coordonnées horizontales aux coordonnées équatoriales.
On donne la position de l'observateur (longitude, latitude, altitude), en degrés, minutes, secondes et hémisphéres pour les angles, et en métres pour l'altitude.

On donne ensuite la date et l'heure, puis l'azimut (des marins, origine au Nord !), et la hauteur au dessus de l'horizon.

On donne l'indicateur suite/fin pour l'instant donné, puis celui pour d'autres instants;

     v : Conversion de calendriers.
Cette option permet de convertir des dates entre les calendriers suivants : Jour julien, Civil, Musulman, Hébreux et Maya
Le choix du passage de l'un à l'autre s'effectue en donnant un nombre :
0 : sortie de l'option et retour au menu principal;
1 : civil vers jour julien (équivalent au choix c du menu principal);
2 : musulman vers jour julien;
3 : hébreux vers jour julien;
4 : maya vers jour julien (attention, calendrier spécial !);
5 : jour julien vers civil (équivalent au choix b du menu principal);
6 : jour julien vers musulman;
7 : jour julien vers hébreux;
8 : jour julien vers maya;
9 : civil vers musulman;
10 : musulman vers civil;
11 : civil vers hébreux;
12 : hébreux vers civil;
13 : civil vers maya;
14 : maya vers civil;
15 : hébreux vers musulman;
16 : musulman vers hébreux;
17 : hébreux vers maya;
18 : maya vers hébreux;
19 : musulman vers maya;
20 : maya vers musulman;
 Etant donné la structure particulière des calendriers hébreux (luni solaire, avec des années de 12 ou 13 mois), et maya, il est conseillé de manipuler en mode manuel avant de passer au mode automatique.