ASTRONOMIE.
Sur le quadrilatère sphérique bi-rectangle ;
Par M. Kramp, professeur, doyen de la faculté des sciences
de l’académie de Strasbourg.
≈≈≈≈≈≈≈≈≈
1. Le théorème de trigonométrie sphérique, dont les applications
nombreuses à l’astronomie seront enseignées dans ce mémoire, peut
être énoncé ainsi qu’il suit : Tout quadrilatère sphérique bi-rectangle est immédiatement réductible au triangle sphérique obliquangle.
2. Le quadrilatère sphérique peut être bi-rectangle de deux manières. Dans la première, les deux angles droits et (fig. 1),
du quadrilatère , sont adjacens au même côté . Alors, prolongeant les côtés et jusqu’au point , qui sera le pôle de l’arc , on aura :
Le côté , égal à l’angle ;
Le côté , égal au complément du côté ;
Le côté , égal au complément du côté ;
Le côté , commun au quadrilatère et au triangle ;
L’angle , supplément de l’angle ;
L’angle , supplément de l’angle .
Ainsi, le quadrilatère sera entièrement réduit au triangle
sphérique , et toutes les formules démontrées pour le triangle
seront immédiatement applicables à ce quadrilatère.
3. Dans la seconde, les deux angles droits et (fig. 2), du
quadrilatère sphérique , sont diagonalement opposés l’un à l’autre. Ce quadrilatère se rencontre fréquemment en astronomie. Un des cas les plus communs est celui où le côté désigne l’équateur, le
côté l’écliptique, et une étoile quelconque, On aura alors,
L’angle à l’obliquité de l’écliptique ;
L’angle à l’angle de position ;
Le côté à l’ascension droite ;
Le côté à la déclinaison ;
Le côté à la longitude ;
Le côté à la latitude[1].
4. Pour fixer les idées, nous allons considérer le quadrilatère sphérique bi-rectangle sous ce dernier point de vue. Mais, pour abréger, nous désignerons :
Par l’obliquité de l’écliptique, ou l’angle ;
Par l’angle de position, ou l’angle ;
Par l’ascension droite de l’astre, ou l’arc ;
Par la déclinaison de l’astre, ou l’arc ;
Par la longitude de l’astre, ou l’arc ;
Par la latitude de l’astre, ou l’arc .
5. Prolongeons le côté jusqu’en , pôle de l’arc ; prolongeons de même l’arc jusqu’en , pôle de l’arc ; et menons
les arcs de grands cercles : les quatre arcs seront ainsi des quarts de circonférence ; et l’arc sera
la mesure de l’angle , égal à l’angle . On aura, par conséquent, dans le triangle ,
Le côté ;
Le côté ;
Le côté ;
L’angle ;
L’angle ;
L’angle .
Ainsi, le triangle sera entièrement représentatif du quadrilatère bi-rectangle ; tous les angles et côtés de l’un se retrouveront dans les angles et côtés de l’autre.
6. Appliquant d’abord au triangle le théorème par lequel, dans tout triangle sphérique, les sinus des angles sont proportionnels à ceux des côtés opposés, on aura les trois proportions qui suivent :
La dernière proportion se tire immédiatement des deux triangles et , rectangles en et ; ils fournissent :
d’où l’on tire :
.
7. Appliquant à ce même triangle le théorème en vertu duquel on passe des trois côtés, supposés donnés, aux trois angles du triangle ; on aura les trois équations qui suivent :
(6).
Ces trois formules renferment la solution du problème qui suit : Connaissant la déclinaison et la latitude d’un astre, trouver sa longitude, son ascension droite et son angle de position ?
8. De ces trois formules, on tire de plus :
Au moyen de la seconde, on déduit la déclinaison de la longitude et
de la latitude ; et la troisième fait connaître la latitude, lorsque l’ascension droite et la déclinaison sont données.
9. On connaît de même les formules moyennant lesquelles on trouve
les côtés d’un triangle sphérique dont on connaît les angles. En les
appliquant de même au triangle ? on rencontre les expressions
littérales qui suivent :
Elles renferment la solution du problème : Connaissant la longitude, l’ascension droite d’un astre, et son angle de position, trouver sa latitude et sa déclinaison.
10. De ces trois formules, on tire encore celles qui suivent :
(13).
;
La première est remarquable : elle apprend à trouver l’angle de position, lorsqu’on connaît la longitude et l’ascension droite.
11. Appliquons de même au triangle les formules qui font
trouver deux angles d’un triangle sphérique dont on connaît le troisième et les deux côtes qui le comprennent ; on parvient à la solution des problèmes qui suivent.
En regardant comme donnés les deux côtés et , et l’angle
compris , on aura :
Ainsi, connaissant, outre l’obliquité de l’écliptique, l’ascension droite
et la déclinaison d’un astre, on trouvera, par ces formules, sa longitude et son angle de position.
En supposant donnés les deux côtés et , et l’angle compris , on aura ;
Ainsi, connaissant, outre l’obliquité, la longitude et la latitude d’un astre, on trouvera, par ces formules, son ascension droite et son angle de position.
Considérant enfin comme donnés les deux côtés et , et l’angle
compris
, on aura :
12. Appliquant aussi au triangle les formules qui apprennent
à trouver deux côtés d’un triangle sphérique, dont on connait le troisième côté et les deux angles adjacens ; on parviendra à la solution des problèmes qui suivent.
En regardant comme donnés le côté avec les angles adjacens et , on aura :
En supposant donnés à côté avec les angles adjacens et , on aura :
Considérant enfin comme donnés le côté avec les deux angles
adjacens et , on trouvera :
Elles nous apprennent à trouver la latitude et la déclinaison d’un
astre dont on connaît la longitude et l’ascension droite,
13. Les problèmes dont nous venons de donner la solution sont au
nombre de trente-six. Nous allons en donner l’aperçu dans la table
qui suit. Nous rappellerons encore que nous désignons
Par l’obliquité de l’écliptique ;
Par l’ascension droite ;
Par la déclinaison ;
Par la longitude ;
Par la latitude ;
Par l’angle de position.
Dans les quatorze premiers de ces problèmes, l’obliquité de l’écliptique est au nombre des quantités données, et l’angle de position n’en est point ; savoir :
Data.
Quæsita.
Data.
Quæsita.
Quatre autres problèmes sont compris dans la proportion (3), en
vertu de laquelle le produit des cosinus de l’ascension droite et de la
déclinaison est égal à celui des cosinus de la longitude et de la latitude ; il en résulte que, connaissant trois de ces quatre quantités,
on peut toujours trouver la quatrième par une simple règle de trois.
Dans les quatre problèmes qui suivent, on suppose qu’outre l’obliquité de l’écliptique et l’angle de position, on connaît l’une des quatre
quantités On en trouve la solution par l’une ou l’autre
des proportions (1) et (2).
Enfin, dans les quatorze derniers, l’angle de position est au nombre des quantités données, tandis que l’obliquité de l’écliptique n’en est pas, savoir :
Data.
Quæsita.
Data.
Quæsita.
14. Le but de ce mémoire est de faire voir comment, par des formules faciles et simples, on peut toujours déterminer trois des six
quantités lorsqu’on connaît les trois autres ;
et que la solution de toutes les questions qui s’y rapportent, ne
suppose, dans tous les cas, que la simple connaissance du triangle
sphérique.