Sur les deux images, il est possible d'apercevoir un taureau avec les Pléiades à droite des cornes. Les habitants de la grotte étaient donc conscients des étoiles qui les entouraient.
L'une des plus anciennes représentations de la voûte céleste serait celle du disque céleste de Nebra, une plaque circulaire sur laquelle se détachent des motifs en plaques incrustées d'or. Datant d'environ , les motifs représenteraient en partie des corps célestes : un croissant représentant la Lune, le disque central pouvant être le Soleil ou bien la Lune, un groupe de sept points serait les Pléiades.
Les premiers écrits d'atlas célestes qui sont parvenues à notre époque sont ceux d'astronomes antiques, tels Timocharis d'Alexandrie, Hipparque et Claude Ptolémée. Leurs atlas recensent les positions de plusieurs corps célestes observables à l'œil nu. C'est l'époque des premiers catalogues astronomiques, avec notamment le catalogue d'étoiles de Ptolémée publié dans l'Almageste. Celui-ci recense 48 constellations et environ de 1 000 étoiles[7]. Ptolémée y fait également référence à l’œuvre antérieure d'Hipparque, disparue au XXIe siècle.
Moyen Âge
Plusieurs civilisations non occidentales ont créé des atlas célestes au cours du Moyen Âge. On compte entre autres les cartes de Dunhuang, daté du VIIe siècle et retrouvé par l'archéologue Aurel Stein en 1907 dans les grottes de Mogao[8],[9]. Celles-ci représentent le ciel comme il peut être observé au 34e parallèle nord, alors qu'un autre est une carte incomplète des constellations circumpolaires nordiques[8],[10]. En tout, on y compte 1 339 étoiles disposées dans 257 astérismes[11].
Des méthodes d'observations développées lors de la dynastie Song ont permis de créer des atlas d'une meilleure qualité. On en retrouve des exemples dans le livre Xin Yixiang Fa Yao de Su Song. Il s'agit d'un ensemble de cinq cartes contenants au total 1 464 étoiles et 283 constellations[12],[8],[13].
The Book of Curiosities (Kitāb Gharā’ib al-funūn wa-mulaḥ al-ʿuyūn), paru au XIe siècle, comprend une partie de l'Almageste, ainsi que des observations d'autres astronomes arabes[17],[18].
Époques moderne et contemporaine
Les différentes évolutions techniques et philosophiques développées depuis la Renaissance, dont notamment l'invention de la lunette astronomique et de l'imprimerie, ont mené à une augmentation et une diversification des atlas célestes.
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Au cours du XXe siècle, la découverte du spectre électromagnétique, l'arrivée de l'informatique et la mise au point d'algorithmes performants ont multiplié les possibilités de représentations graphiques du ciel, incluant des objets célestes qui ne sont pas dans le spectre visible.
Par exemple, une équipe d'astronomes a publié une carte positionnant plus de 25 000 trous noirs supermassifs. Cette cartographie a été principalement possible grâce aux émissions radios produites par la matière lorsqu'elle est éjectée d'un trou noir, mais aussi par des algorithmes qui ajustaient les effets de l'ionosphère[19]. D'autres astronomes ont pu créer un catalogue contenant environ 3 milliards d'objets astronomiques grâce à un algorithme analysant des observations Pan-STARRS[20],[21]. Il s'agit du plus grand catalogue en 2023[22].
Un atlas graphique est un atlas réalisé avec des symboles et à partir des données fournies par les catalogues astronomiques. Un atlas, à moins qu'il ne soit spécialisé, contient toujours plusieurs catalogues de données; le nombre de catalogues utilisables augmente avec la magnitude.
Réalisation d'un atlas graphique
Pour commencer, il faut définir la magnitude apparente maximale de l'atlas. Ensuite, on fait une liste des catalogues nécessaire à sa réalisation.
Il faut alors faire des choix :
On utilise les catalogues qui seront presque entièrement représentatif de l'ensemble de la voûte céleste (NGC, IC...).
On laisse de côté les catalogues mineurs (équivalent à une sélection dans un catalogue représentatif), mais on fournira une page d'équivalence pour les plus utilisés (Messier vers NGC-IC par exemple).
On indiquera des astres que l'on pensera utiles à l'observateur (amas de galaxies, pulsars, quasars...).
Ensuite, il faut choisir une légende pour l'atlas. Généralement :
Un trait fermé sans forme particulière représente une nébuleuse diffuse.
Il existe d'autres symboles pour les astres non cités, mais il vaut mieux utiliser les symboles couramment utilisés dans les atlas existants.
Une fois la légende choisie, on reportera la position de l'objet sur la voûte céleste par projection cartographique. La taille du symbole dépendra de la magnitude apparente (étoiles) ou de la taille (objets étendus) de l'objet :
Plus la magnitude est petite (proche de zéro voire négative), c'est-à-dire plus la luminosité apparente est grande, plus le symbole sera grand.
En fonction de la taille on utilisera un symbole définit pour une certaine étendue.
Certaines zones du ciel étant plus denses que d'autres (Nuages de Magellan, amas de galaxies de la Vierge...), il peut être utile de réaliser des cartes avec un champ plus petit de celles-ci.
Comme dans certains atlas, on pourra également réaliser soit un index vers les objets qui ne sont pas désignés par leur constellation, soit un livre complémentaire renfermant les données de ces mêmes astres par carte.
Atlas photographiques
Un atlas photographique est un atlas destiné à représenter la voûte céleste avec le plus de fidélité possible. Les astres ne sont pas identifiés mais ils sont le plus souvent fournis avec des grilles de coordonnées transparentes afin de les identifier à partir de leur position.
Réalisation d'un atlas photographique
Pour leur réalisation on utilise la technique de l'astrophotographie à grand champ afin de limiter le nombre de clichés à prendre. On peut utiliser un champ plus petit mais cela augmente le nombre de clichés à faire mais on obtient ainsi de plus fins et nombreux détails. Pour obtenir de grandes photographies avec cette dernière technique, l'assemblage des clichés avec la technique de la mosaïque.
La magnitude limite d'un tel atlas dépend du temps de pose et du diamètre de l'instrument utilisé. La couverture complète de la voûte céleste nécessite que les clichés soient pris à partir des hémisphères terrestres nord et sud.
Les atlas photométriques
Un atlas photométrique est un atlas photographique d'un genre particulier. En effet, les astres y sont représentés en fonction de la bande passante du ou des filtres utilisés lors de la prise de vue. Comme certains astres n'émettent pas de lumière dans certaines longueurs d'onde, ils n'apparaissent pas dans celles-ci.