L'observation du ciel est une activité humaine ancienne consistant à observer les astres et les phénomènes célestes à l'œil nu ou à l'aide d'instruments optiques. Cette pratique a donné naissance à l'astronomie, qui consiste à étudier scientifiquement les astres.
Une première approche de cette discipline, abordée par le côté pratique en portant un regard vers la voûte céleste, dévoile la magnificence des objets célestes. Cette découverte commence par une simple observation à l'œil nu qui révèle les bases de cette pratique ainsi qu'une meilleure compréhension de l'espace et peut se prolonger, pour les plus passionnés, par l'utilisation d'instruments astronomiques parfois très puissants qui permettent d'étudier le ciel profond.
L'observation à l'œil nu (ou avec une simple protection) Observation diurne vignette|Fin croissant de Lune et Vénus pendant la journée. La forte luminosité du Soleil sature le ciel et empêche l'observation aisée des astres de luminosité plus faible à l'exception de la Lune. Dans des conditions favorables, il est cependant possible d'observer des planètes et même des étoiles Alphonse Pouplier, Roger W. Sinnott, My Robotic Astroscan in Sky & Telescope, août 1993, page 76 (Lire en ligne en français). Vénus est la plus brillante et la plus facile à observer de préférence au lever ou au coucher du Soleil. D'autres planètes comme Jupiter ou même Saturne ou Mars sont également observables. Éventuellement, certaines étoiles comme Sirius, sans oublier certaines comètes et météores.
On préférera observer les objets lorsque leur élongation par rapport au Soleil est grande et éviter les astres trop près du Soleil, plus difficile à observer et également plus dangereux (il est prudent de se mettre à l'ombre du Soleil pour faire les observations).
La principale difficulté est de repérer ces astres sur un fond de ciel très lumineux et d'accommoder à l'infini ; une conjonction avec la Lune peut aider. L'utilisation de jumelles facilite grandement la tâche. L'observation du ciel la journée peut se préparer avec un logiciel de planétarium comme Stellarium. Elle peut néanmoins révéler quelques surprises.
Par contre, l'observation des étoiles en plein jour du bas des cheminées d'usine ou du fond des puits de mine semble relever de la légende urbaine Hughes, D. W., On Seeing Stars Especially up Chimneys, Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, Vol. 24, NO.3, P.246, 1983 .
Les éclipses
Ceci ne peut avoir lieu qu'au moment de la nouvelle lune, soit sensiblement tous les 29,5 jours, quand celle-ci ne peut être observée la nuit et se trouve entre la Terre et le Soleil. Le plan de l'orbite de la Lune n'étant pas parallèle à celui de la Terre, les éclipses sont plutôt rares, notre satellite passant en général « au-dessus » ou « en dessous » du Soleil. Lors du phénomène, qui dure environ deux heures et demie, on peut voir le disque de la Lune obturer progressivement celui de notre étoile, souvent partiellement, parfois complètement comme en France le , le hasard ayant voulu que vu depuis la Terre, le diamètre apparent de la Lune soit sensiblement égal à celui du Soleil. À noter cependant que la distance qui nous sépare de notre satellite (comme celle à notre étoile) n'est pas constante, entraînant différents types d'éclipse solaire : la taille apparente de la Lune peut être plus grande que celle du Soleil, sensiblement identique permettant ainsi l'observation (à l'aide d'instruments) des protubérances solaires, ou plus petite, l'éclipse étant dans ce cas dite annulaire. Ces variations sont dues à la trajectoire elliptique de la Lune autour de la Terre et dans une moindre mesure à celle de la Terre autour du Soleil.
L'ombre de la Lune formant un cône derrière celle-ci, la superficie du disque (projection de l'ombre sur la Terre) depuis lequel est visible une éclipse solaire totale est relativement petite, au maximum de l'ordre de quelques centaines de kilomètres lorsque la Lune est à son périgée, ce disque parcourant une bande suivant la rotation de la Terre. Ceci explique qu'une éclipse peut avoir lieu en Afrique du Sud et être totalement invisible en Europe. Dans la zone d'éclipse totale, il est possible de voir les étoiles les plus brillantes en plein jour, et surtout Mercure, ordinairement difficile à observer car toujours très proche du soleil.
Le Soleil
Ne jamais tenter d'observer le Soleil directement. Ne jamais orienter vers le Soleil, un instrument d'observation sans qu'il soit équipé d'une protection absolument nécessaire. Conseils pour l'observation du Soleil Des précautions doivent impérativement être prises pour éviter toute brulure aux yeux. Les lunettes de soleil, ainsi que les masques de soudeur inférieur au grade 14 sont à proscrire. L'utilisation d'un filtre est indispensable pour l'observation du Soleil car procurant une protection des yeux. Disponible chez les opticiens et fortement recommandé, on trouve des lunettes souples à base de feuilles de Mylar et des modèles en verre, à préférer car de meilleure qualité optique et moins sujets aux rayures.
Les taches solaires
Elles sont plus délicates à observer car nécessitent une bonne vision et doivent avoir une taille importante afin d'être visibles à l'œil nu. Elles sont la base des protubérances solaires sur la surface de l'étoile et sont le signe de l'activité de l'astre qui varie cycliquement sur plusieurs années. Ce n'est en général qu'au plus fort de son activité qu'il est possible de les observer sans instrument et se présentent sous la forme de taches sombres sur le disque. Une observation d'un jour sur l'autre permet de noter leur déplacement (et parfois leur évolution) dû à la rotation propre du Soleil et à celle de la Terre autour de celui-ci.
Phénomènes atmosphériques D'autres observations intéressantes en relation avec le Soleil peuvent être faites, non directement astronomiques car mettant en œuvre des conditions atmosphériques particulières et ne nécessitant pas de protections pour les yeux. L'arc-en-ciel
Visible lors d'averses avec un ciel partiellement dégagé dans la direction du Soleil, c'est un arc de cercle de lumière décomposée sur toute l'étendue du spectre visible « posé » sur l'horizon dans la direction opposée au Soleil et provoqué par la réfraction des rayons solaires au travers des gouttes de pluie. Dans de bonnes conditions, un deuxième arc moins lumineux, plus étalé aux couleurs inversées, peut être observé au-dessus du premier, l'espace entre les deux étant légèrement plus sombre que le reste du ciel, c'est la bande sombre d'Alexandre. Dans des conditions exceptionnelles, un troisième arc aux couleurs inversées par rapport au second est visible au voisinage de celui-ci. Sauf cas exceptionnel, ces deux arcs supplémentaires ne sont pas complets, mais sont visibles uniquement par endroits, le plus souvent avec un fond de ciel plutôt sombre. Dans des conditions encore plus exceptionnelles, une quatrième voire un cinquième arc sont visibles, mais dans la direction (et non à l'opposé) du Soleil, ce qui rend leur observation particulièrement délicate. Le halo solaire Phénomène qui peut être vu principalement en hiver et en altitude, il se présente sous la forme d'un grand cercle lumineux, peu étendu dans sa largeur et centré sur le Soleil. Il se forme par la réfraction des rayons solaires à travers une couche fine et uniforme de nuages de haute altitude, les cirrostratus. Les parhélies Provoqués de la même façon que le halo mais par d'autres nuages et plus fréquents, ce sont deux taches lumineuses aux couleurs souvent décomposées comme dans l'arc-en-ciel et situées de part et d'autre du Soleil à une distance semblable au bord du cercle du halo et pouvant s'associer à celui-ci.
La courbe en huit ou analemme Il s'agit de la variation de la position du Soleil dans le ciel à heure fixe au cours d'une année. À midi sur le méridien de Greenwich le Soleil devrait apparaître toujours plein sud (ou plein nord dans l'hémisphère sud). Or ce n'est pas le cas à cause de deux phénomènes, l'un lié à l'excentricité de la rotation de la Terre autour du Soleil, et l'autre lié à l'inclinaison de son axe. Le cumul des deux sinusoïdes forme une courbe périodique annuelle appelée équation du temps. En relevant sur un cadran solaire chaque jour de l'année l'ombre du soleil à la même heure on peut dessiner un huit déformé appelé analemme. On peut aussi à l'aide d'un éphéméride calculer l'heure chaque jour de la position zénithale du soleil en faisant la moyenne des heures de lever et de coucher du soleil. La différence maximale est d'une demi-heure entre le jour où le soleil est le plus en avance et le jour où il est le plus en retard. Ce phénomène est visible de partout dans le monde de manière invariable.
Observation nocturne Si vous avez une bonne vue, n'hésitez pas à vous lancer à la conquête du ciel. En effet, il est possible de distinguer sur la sphère céleste, par une nuit limpide et sans lune, environ étoiles. Surtout pas de lumière forte ou éblouissante, seulement une lampe teintée rouge, sinon, il faut de nouveau attendre un moment avant de voir toutes les étoiles, généralement plus de 15 minutes. Pour faire une observation inoubliable, il faut que vous soyez au moins à d'une grande ville et à la montagne, car la pollution lumineuse est moindre et l'air est plus pur, pour observer la voie lactée. Pour scruter les cratères de la lune, des jumelles suffisent largement. Avec une lunette astronomique ou un télescope de nombreux détails sont visibles.
Au fil des heures, la voûte céleste tourne d'est en ouest autour d'un axe qui pointe en direction de l'étoile polaire. C'est précisément parce que la Terre tourne dans le sens inverse, d'ouest en est, autour de son axe dirigé vers l'étoile polaire.
Avant de sortir, il est important d'être un minimum préparé : Regarder les prévisions météo (couverture nuageuse, température ...), se renseigner sur les observations à faire (éphémérides) et équipé : Vêtements chauds, téléphone chargé , matériel d'observation (jumelles, télescope).
La Lune
Astre que l'on appelle parfois "l'astre roi de la nuit", la Lune offre un spectacle accessible à tous les amateurs d'astronomie. Son observation à l'œil nu permet déjà une approche du seul satellite naturel de la Terre et de mieux comprendre les changements qui affectent son image. La Lune nous présente toujours la même face. C'est la face visible. L'autre moitié est la face cachée de la Lune. La Lune fait donc un tour sur elle-même dans le même temps qu'elle fait un tour autour de la Terre. Le premier mouvement étant uniforme mais le second s'effectuant à une vitesse légèrement variable, il se produit un léger balancement autour d'une position moyenne : on appelle ce mouvement la libration en longitude. La loi des aires de Kepler explique cette variation de vitesse dans la trajectoire elliptique des planètes. Il existe aussi une libration en latitude due à l'inclinaison de l'axe de rotation de la Lune. Grâce à ces légers déplacements on peut apercevoir depuis la Terre un peu plus de la moitié de la surface du satellite environ 59 %.
Les phases Elles s'expliquent par la position de la Lune, de la Terre et du Soleil dans l'espace. Dans l'hémisphère nord pour savoir si la Lune est croissante ou descendante une astuce mnémotechnique consiste à identifier si le croissant forme un "C" ou un "D". Si c'est un "C" la Lune est décroissante. Si c'est un "D" la Lune est croissante. C'est l'inverse de la première lettre. On peut aussi retenir que la ligne de partage entre l'ombre et la lumière progresse toujours de droite à gauche si on se tourne vers le sud. Cette règle naturellement s'inverse dans l'hémisphère sud (de gauche à droite) si on regarde la Lune vers le nord.