Ce système est très semblable au système terrestre de latitude et longitude. Il est défini par rapport au disque apparent du Soleil en lumière blanche (la photosphère).

La latitude héliographique Θ est comptée depuis l'équateur solaire entre -90° au Sud et +90° au pôle Nord solaire.

La longitude héliographique Φ est un peu plus compliquée à compter car il n'existe pas naturellement de référence fixe (comme par exemple le méridien terrestre passant par Greenwich sur Terre).

L'intérêt de ce système de coordonnées est qu'une structure présente sur le disque solaire conservera les mêmes coordonnées pendant des durées relativement longues. Les variations observées seront dues à l'évolution propre de la structure (changement de forme ou mouvement propre sur le disque solaire) et non pas à la seule rotation solaire. Comme les mouvements propres sont généralement plus lents que la rotation solaire, on pourra repérer un groupe sur une plus longue période qu'avec les coordonnées cartésiennes qui changent en permanence.

Grille du Soleil en coordonnées héliographiques. Les lignes parallèles à l'équateur (ligne rouge est-ouest) repèrent la latitude. Les lignes passant par les pôles nord-sud sont les méridiens. Le méridien en rouge est le méridien central. Les points sont représentés tous les 10° (aussi bien en longitude qu'en latitude).

Crédit : C. Briand - Observatoire de Paris

Une première solution est de définir les longitudes par rapport au méridien central. Le méridien central est la ligne passant par les pôles solaires nord et sud et le centre apparent du disque solaire à un instant donné. Les longitudes sont alors comptées positivement vers le bord solaire Ouest (-90° au bord solaire Est et +90° au bord solaire Ouest).

Attention : on utilise des mesures d'angle, mais 1° de latitude/longitude sur le Soleil ne correspond pas à 1° sur le ciel. Le Soleil tournant sur lui-même, la longitude d'une structure varie à chaque instant (environ 13,2°/jour, déterminé à partir d'une rotation synodique moyenne de 27,2753 j).

Nous ne sommes pas tout à fait au bout de nos peines. En effet, l'orientation des axes propres du Soleil (axe de rotation, équateur) ne sont pas confondus avec les axes X,Y du système héliocentrique cartésien à cause de :

• L'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre par rapport au plan de l'écliptique (23,4°);
• L'inclinaison de l'axe de rotation du Soleil par rapport au plan de l'écliptique (7,25°) ;

Par conséquent :

• 1. le centre du disque solaire projeté sur le fond du ciel n'est pas confondu avec l'origine des coordonnées héliographiques,
• 2. l'axe de rotation du Soleil est incliné par rapport au nord céleste,
• 3. le rayon apparent du Soleil varie au cours de l'année.

La figure illustre les inclinaisons apparentes du Soleil au cours de l'année.

Cartes du Soleil montrant ses différentes orientations au cours de l'année. L'équateur solaire et le méridien central sont indiqués en pointillés bleus. Le méridien origine est indiqué en pointillé rouge. Notez que le 21/06/2008, le méridien origine est sur la face non visible du Soleil (d'où l'indication 999). Sur chaque graphique sont indiqués : la date, le numéro de rotation Carrington (voir ci-dessous) et L₀ la longitude du méridien central.

Crédit : BASS 2000

Pour tenir compte de ces variations d'orientation, deux nouveaux angles sont nécessaires :

• L'angle entre le Pôle Nord Céleste et le Pôle Nord Solaire. Il est compté positivement quand le pôle nord solaire est dirigé vers l'est et varie de ±26.3° au cours de l'année;
• L'angle est la latitude héliocentrique du centre apparent du disque solaire. Cet angle est positif quand l'équateur solaire est dirigé vers le Sud céleste. Il varie de ±7.23° au cours de l'année.

Le Soleil nous laisse donc voir alternativement ses pôles nord et sud : le pôle sud quand est négatif, le pôle nord quand est positif. Pour bien voir l'évolution de tous ces paramètres au cours de l'année, nous vous recommandons d'utiliser cet applet.

Illustration des angles P et B₀. Dans le cas présenté : P = -23,7° et B = -7.2° . Les deux lignes en rouge représentent l'équateur et le méridien central solaire, les lignes en vert représentent les axes X,Y - voir schémas précédents pour plus de détails.

Crédit : C. Briand - Observatoire de Paris

Pour donner une valeur absolue de longitude, on introduit la longitude (absolue) du méridien central L₀ à partir d'un méridien de référence.

Ce méridien de référence tourne avec le Soleil. Sa vitesse de rotation se détermine par rapport à une période de rotation sidérale constante de 25,38 jours. La longitude du méridien central décroît ainsi de 360° à 0° à mesure que le méridien de référence se déplace vers l'ouest (rotation solaire).

La longitude du méridien central L₀ est donnée par :

Avec l'écart en longitude entre le méridien central et le méridien de référence, compté positivement vers le bord ouest du Soleil. (Une autre façon de calculer la longitude du méridien central : pour les structures à l'ouest du méridien de référence et 360° + pour les méridiens à l'est avec dans ce cas négatif). La figure donne quelques exemples de valeurs de pour différentes dates.

La longitude absolue d'une structure sur le disque, connaissant sa longitude relative (par rapport au méridien central) et la longitude du méridien central est donnée par :

La rotation du Soleil et le déplacement orbital de la Terre sont dans le même sens (dans le sens inverse des aiguilles d'une montre quand on regarde depuis le pôle nord du plan orbital terrestre). Ceci est précieux pour orienter les cartes pendant des observations. Il suffit de couper l'entraînement du moteur d'une monture équatoriale et de laisser défiler le Soleil. La dérive de l'image indiquera la direction est-ouest (sens de rotation de la Terre) et également la direction est-ouest du Soleil.

Carte du Soleil en coordonnées héliographiques à deux dates (11 et 16 mai 2008). Le méridien bleu indique la position du méridien de référence (Φ = 0°). La valeur de la longitude du méridien central L₀ (dessiné en rouge) est fournie sur chaque carte.

Crédit : C. Briand - Observatoire de Paris

La figure montre l'ensemble des paramètres définis précédemment sur un seul et même graphique :

• pointillés verts : coordonnées X,Y (avec les axes de référence en traits pleins verts)
• ligne rose : direction Nord Céleste
• en rouge l'équateur solaire (le méridien central est confondu avec l'axe Y dans cette représentation)
• Le méridien pointillé bleu : la position du méridien de référence.

Crédit : C. Briand - Observatoire de Paris