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Les pôles célestes nord et sud sont les deux points du ciel où l'axe de rotation de la Terre , prolongé à l'infini, coupe la sphère céleste . Les pôles célestes nord et sud apparaissent en permanence à la verticale pour les observateurs situés respectivement aux pôles Nord et Sud terrestres . Du fait de la rotation de la Terre sur son axe, les deux pôles célestes restent fixes dans le ciel, tandis que tous les autres points célestes semblent tourner autour d'eux, effectuant une révolution complète par jour (plus précisément, par jour sidéral ).
The celestial poles are also the poles of the celestial equatorial coordinate system, meaning they have declinations of +90 degrees and −90 degrees (for the north and south celestial poles, respectively). Despite their apparently fixed positions, the celestial poles in the long term do not actually remain permanently fixed against the background of the stars. Because of a phenomenon known as the precession of the equinoxes, the poles trace out circles on the celestial sphere, with a period of about 25,700 years. The Earth's axis is also subject to other complex motions which cause the celestial poles to shift slightly over cycles of varying lengths (see nutation, polar motion and axial tilt). Finally, over very long periods the positions of the stars themselves change, because of the stars' proper motions. To take into account such movement, celestial pole definitions come with an epoch to specify the date of the rotation axis; J2000.0 is the current standard.
An analogous concept applies to other planets: a planet's celestial poles are the points in the sky where the projection of the planet's axis of rotation intersects the celestial sphere. These points vary because different planets' axes are oriented differently (the apparent positions of the stars also change slightly because of parallax effects).
The north celestial pole currently is within one degree of the bright star Polaris (named from the Latinstella polaris, meaning "pole star"). This makes Polaris, colloquially known as the "North Star", useful for navigation in the Northern Hemisphere: not only is it always above the north point of the horizon, but its altitude angle is always (nearly) equal to the observer's geographic latitude (though it can, of course, only be seen from locations in the Northern Hemisphere).
L'étoile Polaris se trouve près du pôle céleste nord pendant une petite fraction seulement du cycle de précession de 25 700 ans. Elle restera une bonne approximation pendant environ 1 000 ans, période durant laquelle le pôle se sera rapproché d'Alrai ( Gamma Cephei ). Dans environ 5 500 ans, le pôle se sera déplacé près de la position de l'étoile Alderamin (Alpha Cephei), et dans 12 000 ans, Véga (Alpha Lyrae) deviendra l'« étoile polaire », bien qu'elle se situera à environ six degrés du véritable pôle céleste nord.
Pour trouver l'étoile polaire, depuis un point de l'hémisphère nord, tournez-vous vers le nord et repérez les astérismes de la Grande Ourse et de la Petite Ourse . En regardant la partie en forme de coupe de la Grande Ourse, imaginez que les deux étoiles situées sur le bord extérieur de la coupe forment une ligne pointant vers le haut, hors de la coupe. Cette ligne pointe directement vers l'étoile située à l'extrémité du manche de la Petite Ourse. Cette étoile est l'étoile polaire, Polaris.
Trouver le pôle céleste sud
Le pôle céleste sud n'est visible que depuis l' hémisphère sud . Il se situe dans la constellation peu lumineuse de l' Octant . Sigma Octantis est identifiée comme l'étoile polaire sud, à plus d'un degré du pôle, mais avec une magnitude de 5,5, elle est à peine visible par nuit claire.
Méthode 1 : La Croix du Sud
Le pôle céleste sud se repère grâce à la Croix du Sud (Crux) et ses deux étoiles indicatrices, α Centauri et β Centauri . Tracez une ligne imaginaire de γ Crucis à α Crucis ( les deux étoiles situées aux extrémités du grand axe de la croix ) et suivez-la dans le ciel. Vous pouvez soit parcourir une distance égale à quatre fois et demie la longueur du grand axe dans la direction pointant vers l'extrémité la plus étroite de la croix, soit relier les deux étoiles indicatrices par un segment, diviser ce segment en deux, puis tracer perpendiculairement une autre ligne imaginaire dans le ciel jusqu'à son intersection avec la ligne issue de la Croix du Sud. Ce point se situe à 5 ou 6 degrés du pôle céleste sud. Très peu d'étoiles brillantes importantes se trouvent entre la Croix du Sud et le pôle, bien que la constellation de la Mouche soit assez facilement reconnaissable juste en dessous de la Croix du Sud.
Deuxième méthode : Canopus et Achernar
La seconde méthode utilise Canopus (la deuxième étoile la plus brillante du ciel) et Achernar . Formez un grand triangle équilatéral en utilisant ces étoiles pour deux de ses sommets. Mais où placer le troisième sommet ? Il peut se trouver de part et d’autre de la ligne reliant Achernar et Canopus, et le mauvais côté ne mènera pas au pôle. Pour trouver le bon côté, imaginez qu’Achernar et Canopus sont deux points sur la circonférence d’un cercle. Le troisième sommet du triangle équilatéral se trouvera également sur ce cercle. Ce sommet doit être placé dans le sens horaire à partir d’Achernar et dans le sens antihoraire à partir de Canopus. Ce troisième sommet imaginaire correspondra au pôle céleste sud. Si l’on fait l’inverse, le point se trouvera au milieu d’ Éridan , qui n’est pas au pôle. Si Canopus n’est pas encore levée, Alpha Pavonis, de magnitude 2 , peut également être utilisée pour former le triangle avec Achernar et le pôle. Dans ce cas, partez d'Achernar dans le sens inverse des aiguilles d'une montre au lieu du sens horaire, formez un triangle avec Canopus, et le troisième point, le pôle, apparaîtra. Le mauvais chemin mènera au Verseau, qui est très éloigné du pôle céleste.
Troisième méthode : Les Nuages de Magellan
La troisième méthode est idéale par temps clair et sans lune, car elle utilise deux faibles « nuages » dans le ciel austral . Ces nuages sont appelés, dans les ouvrages d'astronomie, le Grand et le Petit Nuage de Magellan (GNM et PNM). Il s'agit en réalité de galaxies naines proches de la Voie lactée . Tracez un triangle équilatéral dont le troisième sommet représente le pôle céleste sud. Comme précédemment, le PNM, le GNM et le pôle seront tous des points d'un triangle équilatéral inscrit sur un cercle imaginaire. Le pôle doit être placé dans le sens horaire à partir du PNM et dans le sens antihoraire à partir du GNM. Se tromper de sens vous conduirait à la constellation de l' Horloge .
Quatrième méthode : Sirius et Canopus
Une ligne reliant Sirius , l'étoile la plus brillante du ciel, à Canopus, la deuxième plus brillante, et prolongée sur la même distance, passe à quelques degrés du pôle. Autrement dit, Canopus se situe à mi-chemin entre Sirius et le pôle.