La Esfera Celeste y el Sistema de Coordenadas

Equinocciales 2do tema

Navegación IIICapitán Jovani Gónzalez

La Esfera CelesteO La esfera celeste o bóveda

celeste es una esfera ideal, sin radio definido, concéntrica con el globo terrestre, en la cual aparentemente se mueven los astros. Permite representar las direcciones en que se hallan los objetos celestes; así es como el ángulo formado por dos direcciones será representado por un arco de círculo mayor sobre esa esfera.

O Teóricamente se considera que el de la Tierra es el Eje del mundo (el de rotación de la esfera celeste), y que el ojo del observador es coincidente con el centro de la Tierra. Es un modelo que constituye uno de los conceptos fundamentales de la astronomía, especialmente para poder representar las observaciones celestes.

Movimiento anualO En astronomía se denomina movimiento

anual al movimiento aparente del Sol en la esfera celeste observado en el transcurso de un año.

O Hasta la revolución copernicana los astrónomos creían que se trataba del movimiento real del Sol. Desde Copérnico, se sabe que es la Tierra la que gira alrededor del Sol en un año, movimiento de traslación, no obstante se sigue con la misma concepción ptolemaica asumiendo que el movimiento del Sol es aparente y que la que realmente se mueve es la Tierra.

O Muchos años antes de nuestra era se comprobó que la salida y la puesta del Sol no se producían sobre el mismo fondo de estrellas cada día, sino que el Sol se desplazaba a lo largo del año en dirección contraria al movimiento diurno, es decir de oeste-este, ocupando diferentes constelaciones. Las constelaciones recorridas por el Sol reciben el nombre de constelaciones zodiacales por su etimología griega, en donde zood significa "ser viviente".

O Esta trayectoria anual del Sol se denominó eclíptica, porque sólo se observaban eclipses cuando la Luna la cruzaba.

O El movimiento anual del Sol es mucho más lento que el movimiento diurno, recorriendo 360º en 365,24 días, es decir, con un movimiento medio de 0,9856 º/día.

O Por tanto el Sol, pensaban, posee dos movimientos, uno diurno (diario) como el resto de las estrellas, y otro anual propio.

EclípticaO La eclíptica es la línea curva por donde «transcurre»

el Sol alrededor de la Tierra , en su «movimiento aparente» visto desde la Tierra. Está formada por la intersección del plano de la órbita terrestre con la esfera celeste. Es la línea recorrida por el Sol a lo largo de un año respecto del «fondo inmóvil» de las estrellas. Su nombre proviene del latín eclíptica (línea), y este del griego ἐκλειπτική (ekleiptiké), relativo a los eclipses.

O Plano de la eclíptica se denomina al plano medio de la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Contiene a la órbita de la Tierra alrededor del Sol y, en consecuencia, también al recorrido anual aparente del Sol observado desde la Tierra. Este plano se encuentra inclinado unos 23° 27' con respecto al plano del ecuador terrestre.

La eclíptica y la TierraO La eclíptica se interseca con el ecuador celeste en

dos puntos opuestos denominados equinoccios. Cuando el sol aparece por los equinoccios, la duración del día y de la noche es aproximadamente la misma en toda la Tierra (12 horas). El punto de la eclíptica más al norte respecto del ecuador celeste se denomina solsticio de verano en el hemisferio norte y solsticio de invierno en el hemisferio sur; y el punto más al sur recibe las denominaciones opuestas. Es precisamente la falta de perpendicularidad entre el eje de rotación propio de la Tierra y el plano de la eclíptica la responsable de las estaciones.

La eclíptica y el SolO Al transcurrir cerca de

365,25 días al año y tener 360° una circunferencia, el sol aparenta recorrer aproximadamente casi un grado cada día a lo largo de la eclíptica. Este movimiento es de oeste a este y opuesto al movimiento este oeste de la esfera celeste.

La eclíptica y la LunaO La órbita de la Luna está inclinada

aproximadamente 5° respecto de la eclíptica. Si durante la luna nueva o lun llena, ésta cruza la eclíptica, se produce un eclipse, de sol o de luna respectivamente.

La eclíptica y los planetas

O Las órbitas de la mayor parte de los planetas del Sistema Solar están contenidas en la eclíptica o muy próximas a ella (excepto Plutón considerado planeta anteriormente ), ya que nuestro Sistema Solar se formó a partir de un gigantesco disco de materia, de modo que, tal como muestra la fotografía, en el cielo se aprecia que su desplazamiento ocurre próximo a la eclíptica por la que aparenta moverse el sol.

La eclíptica y las estrellasO En cualquier época del año se nos muestran durante la

noche las estrellas situadas en el lado opuesto al Sol, ya que cuando la Tierra gira y se hace de día, por efecto de la luz solar, las estrellas situadas en su misma dirección permanecen ocultas a nuestra vista. Las constelaciones, a medida que la Tierra orbita alrededor del Sol, van desplazándose en el cielo nocturno a lo largo del año, desapareciendo de nuestra vista y volviendo a aparecer en la misma posición justo un año después.

O Tal cosa sucede, sin embargo, en las cercanías de la eclíptica, ya que a medida que alejamos nuestra mirada de dicho plano, sea al sur o al norte (según el hemisferio en el que nos encontremos),

O el movimiento de las estrellas con el paso de los días y meses es cada vez menor, llegando a permanecer virtualmente inmóviles a lo largo del año en las proximidades de los polos celestes como lo está la Osa Menor visible en el hemisferio norte, referencia que ha permitido a los navegantes durante siglos alejarse de las peligrosas costas durante la noche manteniendo el rumbo hacia puerto seguro.

O Por convención, la eclíptica está dividida en 12 zonas, en las que están situadas las 12 constelaciones que constituyen el zodiaco, de forma que cada mes el Sol recorre uno de los signos del zodíaco, precisamente aquél que no vemos durante la noche.

Polo celesteO Los polos celestes, norte y sur, son

los dos puntos imaginarios en los que el eje de rotación de la Tierra corta la esfera celeste, una esfera ideal, sin radio definido, concéntrica con el globo terrestre, en la cual aparentemente se mueven los astros. Permite representar las direcciones en que se hallan los objetos celestes.

O De noche, las estrellas parecen girar de este a oeste. La trayectoria que describe cada estrella es circular, con centro en uno de los polos celestes (norte o sur, dependiendo del hemisferio donde se encuentre el observador). Este movimiento, aparente, es debido al movimiento de rotación de la Tierra.

O Los polos celestes son los polos del sistema de coordenadas ecuatoriales. es decir, son los puntos que tienen declinaciones +90º y -90º, norte y sur, respectivamente.

Meridiano celesteO El meridiano del lugar es un círculo

máximo que pasa por el cenit y el polo norte. La intersección del plano meridiano (el plano en el que está contenido) y el plano del horizonte determina una línea sobre el plano horizontal llamada meridiana, su intersección con la esfera celeste determina los puntos cardinales norte y sur. Su perpendicular corta a la esfera celeste en los puntos cardinales este y oeste. El origen de los acimuts es el punto cardinal sur.

EquinoccioO Se denomina equinoccio al momento

del año en que el Sol está situado en el plano del ecuador terrestre. Ese día y para un observador en el ecuador terrestre, el Sol alcanza el cenit (el punto más alto en el cielo con relación al observador, que se encuentra justo sobre su cabeza (90°) ). El paralelo de declinación del Sol y el ecuador celeste entonces coinciden. La palabra equinoccio proviene del latín aequinoctium y significa «noche igual».

O Ocurre dos veces por año: el 20 o 21 de marzo y el 22 o 23 de septiembre de cada año, épocas en que los dos polos terrestres se encuentran a una misma distancia del Sol, así la luz se proyecta por igual en ambos hemisferios.

O En las fechas en que se producen los equinoccios, el día tiene una duración igual a la de la noche en todos los lugares de la Tierra. En el equinoccio sucede el cambio de estación anual contraria en cada hemisferio de la Tierra.

Oblicuidad de la eclíptica

O La oblicuidad de la eclíptica (algunas veces llamada también simplemente oblicuidad) es el ángulo de inclinación que presenta el eje de rotación de la Tierra con respecto a una perpendicular al plano de la eclíptica. Es el responsable de las estaciones del año.

O El plano de ecuador terrestre y el de la eclíptica, se cortan en una línea que tiene en un extremo el punto Aries, y en el diametralmente opuesto el punto Libra. Cuando el Sol cruza el punto Aries se produce el equinoccio de primavera (alrededor del 20-21 de marzo, iniciándose la primavera en el hemisferio norte y el inicio del otoño en el hemisferio sur), y a partir del cual el Sol se encuentra en el hemisferio norte celeste; hasta que alcanza el punto Libra, en el equinoccio de otoño (alrededor del 22-23 de septiembre, iniciándose el otoño en el hemisferio norte y la primavera en el hemisferio sur).

O La oblicuidad en 2010 fue de 23° 26′ 16″ (23.4377º). En 1907 fue exactamente de 23° 27′. Está disminuyendo actualmente a razón de 0.47" por año, debido al movimiento terrestre denominado nutación.

Punto AriesO En astronomía se denomina punto

Aries o punto vernal al punto de la eclíptica a partir del cual el Sol pasa del hemisferio sur celeste al hemisferio norte, lo que ocurre en el equinoccio de primavera sobre el 21 de marzo (iniciándose la primavera en el hemisferio norte y el otoño en el hemisferio sur). Los planos del ecuador celeste y la eclíptica (el plano formado por la órbita de la Tierra alrededor del sol o el movimiento aparente del sol a lo largo de un año) se cortan en una recta, que tiene en un extremo el punto Aries y en el extremo diametralmente opuesto el punto Libra.

O El punto Aries es el origen de la ascensión recta, y en dicho punto tanto la ascensión como la declinación son nulas. Debido a la precesión de los equinoccios este punto retrocede 50,290966 al año. Ahora el punto Aries no se halla en la constelación Aries (como cuando fue calculado por primera vez, hace por lo menos un par de miles de años) sino en su vecina Piscis.

Coordenadas eclípticasO Las coordenadas eclípticas son un sistema

de coordenadas celestes que permiten determinar la posición de un objeto celeste respecto al plano de la eclíptica y al Punto Aries.

O El Sol merced al movimiento real de la Tierra describe una trayectoria aparente sobre la esfera celeste denominada, al igual que el plano que la contiene, eclíptica. A la línea perpendicular a dicho plano se le llama eje de la eclíptica, mientras que oblicuidad de la Eclíptica es el ángulo que forma la eclíptica con el ecuador celeste. Actualmente vale 23º 26'.

O La línea de equinoccios es la intersección del ecuador con la eclíptica. La intersección de esta línea con la esfera celeste determina los puntos equinocciales. Se llama punto vernal o punto Aries, al punto donde se proyecta el Sol al pasar del hemisferio sur al norte.

O El triedro de referencia formado por la Línea de Equinoccios (eje x'), la línea de solsticios (eje y'), y el eje de la eclíptica (eje z') en el sentido hacia el Norte se llama sistema de referencia eclíptico.

O Las dos coordenadas son la longitud celeste, medida sobre la eclíptica a partir del punto Aries y en sentido directo o anti horario, y la latitud celeste que es el ángulo que el astro forma con la eclíptica.

O Hay dos tipos de coordenadas eclípticas: las coordenadas eclípticas geocéntricas y las coordenadas eclípticas heliocéntricas.

Tiempo sidéreoO El tiempo sidéreo, también

denominado tiempo sideral, es el tiempo medido por el movimiento diurno aparente del equinoccio vernal, que se aproxima, aunque sin ser idéntico, al movimiento de las estrellas. Se diferencia en la precesión del equinoccio vernal con respecto a las estrellas.

O De forma más precisa, el tiempo sidéreo se define como el ángulo horario del equinoccio vernal. Cuando el equinoccio vernal culmina en el meridiano local, el tiempo sidéreo local es 00.00.

Tipos de tiempo sidéreo

O El punto Aries no es un punto fijo, se mueve sobre la esfera celeste sometido principalmente al movimiento de Precesión de los equinoccios y en menor medida al movimiento de Nutación. Si consideramos sólo el movimiento de precesión hablaremos del equinoccio medio.

Tiempo sidéreo medio

O Es el ángulo horario del equinoccio medio. Es un tiempo que discurre uniformemente, al prescindirse de la nutación.

O Si consideramos precesión y nutación hablaremos del equinoccio verdadero.

Tiempo sidéreo verdadero

O Es el ángulo horario del equinoccio verdadero, y por tanto se tiene en cuenta la precesión y nutación, por lo que es un tiempo que no discurre uniformemente.

O La diferencia entre ambos tiempos sidéreos se llama Ecuación de Equinoccios y es siempre menor que 1,18 segundos.

Tiempo sidéreo local (TSL) y Tiempo sidéreo de

GreenwichO Los valores locales del tiempo

sidéreo varían de acuerdo con la longitud del observador. Si nos movemos una longitud de 15º hacia el este, el tiempo sidéreo aumenta una hora sidérea. Las posibles diferencias se deben a la exactitud de las medidas. El tiempo sidéreo de Greenwich es el Tiempo sidéreo local para un observador situado en el Meridiano de Greenwich.

Declinación O En astronomía, la declinación es el

ángulo que forma un astro con el ecuador celeste. Es una de las dos coordenadas del sistema de coordenadas ecuatoriales, la otra coordenada es la ascensión recta. La declinación se mide en grados y es positiva si está al norte del ecuador celeste y negativa si está al sur. La declinación es comparable a la latitud geográfica (que se mide sobre el ecuador terrestre).

O Una vez obtenida la declinación, el valor obtenido será la declinación aparente y si se desea conocer la declinación real es preciso tener en cuenta las correcciones debida al paralaje, la aberración anual, la precesión y la nutación. Además, si el astro pertenece al Sistema Solar habrá que tener en consideración la aberración planetaria y el paralaje geocéntrico. Se representa por Dec ó δ.

O Un objeto en el ecuador celeste tiene una Dec de 0°.

O Un objeto sobre el Polo norte celeste tiene una Dec de +90°.

O Un objeto sobre el Polo sur celeste tiene una Dec de −90°.

O Un astro que está en el cenit, tiene una declinación igual a la latitud del observador.

O La Estrella Polar tiene una declinación +90°

O Una estrella circumpolar es aquella cuya declinación es mayor a  , donde  es la latitud del observador. Estas estrellas son siempre visibles para el observador (del HN). Análogamente se razona para el HS).

O En latitudes altas (>67º) es posible que durante una parte del año el Sol tenga una declinación mayor que 90-67=23º produciendo que el Sol este siempre sobre el horizonte, fenómeno conocido como sol de medianoche.

Coordenadas polaresO Las coordenadas polares o sistemas

polares son un sistema de coordenadas bidimensional en el cual cada punto del plano se determina por una distancia y un ángulo, ampliamente utilizados en física y trigonometría.

O De manera más precisa, se toman: un punto O del plano, al que se le llama origen o polo, y una recta dirigida (o rayo, o segmento OL) que pasa por O, llamada eje polar (equivalente al eje x del sistema cartesiano),

O como sistema de referencia. Con este sistema de referencia y una unidad de medida métrica (para poder asignar distancias entre cada par de puntos del plano), todo punto P del plano corresponde a un par ordenado (r, θ) donde r es la distancia de P al origen y θ es el ángulo formado entre el eje polar y la recta dirigidaOP que va de O a P. El valor θ crece en sentido anti horario y decrece en sentido horario. La distancia r (r ≥ 0) se conoce como la «coordenada radial» o «radio vector», mientras que el ángulo es la «coordenada angular» o «ángulo polar».

O En el caso del origen, O, el valor de r es cero, pero el valor de θ es indefinido. En ocasiones se adopta la convención de representar el origen por (0,0º).

FIN