L’angle zénithal est l’angle entre un point d’intérêt et le zénith — le point situé directement au-dessus. Dans un système de coordonnées tridimensionnel, le zénith est l’axe perpendiculaire au plan horizontal. L’angle zénithal est mesuré à partir d’un zénith local, ce qui signifie qu’il change en fonction de l’emplacement de la personne ou de l’appareil effectuant la mesure. L’angle zénithal solaire, l’angle entre le zénith et le soleil, est utile pour déterminer si le soleil se lève ou se couche et pour prédire les effets solaires sur les communications radio.
Mathématiquement, le zénith correspond à l’axe z sur un ensemble de coordonnées sphériques. Ce type de système de coordonnées tridimensionnel décrit les positions sur une sphère. Les axes x et y, qui sont horizontalement perpendiculaires l’un à l’autre, forment un plan plat. Le troisième axe, ou axe z, est verticalement perpendiculaire à ce plan plat dans la troisième dimension. Si la Terre était tracée sur des coordonnées sphériques avec le centre de la Terre comme point d’origine, l’axe z passerait par le centre de la Terre du pôle nord au pôle sud.
Lorsque l’angle zénithal est mesuré, le point d’origine est défini en fonction de l’emplacement auquel la mesure a lieu. Par exemple, une personne debout sur le sol crée un axe vertical qui va du centre de la Terre à travers sa tête jusqu’au ciel. Cette ligne est le zénith local. Si cette personne avait observé le soleil et mesuré l’angle entre sa position dans le ciel et le zénith local, elle aurait trouvé l’angle du zénith solaire.
Cette mesure peut être utile pour déterminer la position, car elle peut être mesurée à partir de n’importe quel objet céleste. Les satellites et les étoiles, ainsi que le soleil, peuvent être localisés avec l’angle zénithal. L’angle entre le zénith local et un point tel qu’un satellite est parfois appelé angle d’observation zénithal.
Plus l’angle du zénith solaire est petit, plus le soleil est haut dans le ciel. Au fur et à mesure que le soleil se lève, l’angle diminue progressivement jusqu’à midi. La position du soleil peut être importante dans la navigation ainsi que dans les communications radio, où elle est utilisée pour prédire le niveau d’interférence des éruptions solaires. Lorsque l’angle est faible et que le soleil est haut dans le ciel, il est plus probable que les signaux radio soient atténués ou perdus en raison de l’activité des éruptions solaires.