Notas de astronomía La esfera celeste

Marino H. Guarín S.

La esfera celeste

1. ¿Qué es la esfera celeste? La esfera celeste, también llamada bóveda celeste, firmamento o cielo, es la esfera imaginaria sobre la cual se proyectan todos los astros diurnos y nocturnos que se observan: estrellas, planetas, galaxias, cometas, Sol, Luna, etc. En el centro está ubicado el observador o la Tierra y su radio no está definido porque su tamaño no importa, lo único que interesa es la posición que los cuerpos celestes ocupan sobre

su superficie. El horizonte sobre el que está parado el observador impide apreciar la mitad de esta esfera, aquella que está justamente por debajo del horizonte. Si estuviera en el espacio abierto la observaría en su totalidad. Aunque obviamente todos los astros están a distancias diferentes de la Tierra, en astronomía de posición se ignora la dimensión profundidad: las distancias se

desprecian y solo se necesita un par coordenado para definir la ubicación de los astros sobre la esfera. Constelaciones Los pueblos de la antigua Mesopotamia varios siglos antes de Cristo unieron linealmente las estrellas más brillantes de manera adecuada y formaron figuras de animales, objetos, mitos, etc. A estas figuras les dieron el nombre de constelaciones. El concepto moderno de constelación es más riguroso y menos poético. La Unión Astronómica Internacional, UAI, en el congreso de 1.930 dividió la esfera celeste en 88 constelaciones, estableció límites claros y bien definidos para cada una, conservando en lo posible las estrellas que componen la figura alegórica que clásicamente representa.

Carta celeste Una carta celeste es un mapa de la esfera celeste. Existen varias formas de proyectar un cuerpo esférico sobre una superficie plana, por lo que existen varios tipos de cartas celestes: polares, cilíndricas, estereográficas, etc.

2. Ecuador celeste Ecuador celeste La proyección del ecuador geográfico sobre la bóveda celeste fija la línea del ecuador celeste, que al igual que el ecuador terrestre, divide la esfera celeste en dos hemisferios: el hemisferio norte celeste y el hemisferio sur celeste.

Eje del mundo Prolongación del eje de rotación de la Tierra y sobre el que ocurre el movimiento aparente diario de la esfera celeste. Es perpendicular al plano del ecuador celeste y se interseca con la esfera celeste en el polo norte celeste (P) y polo sur celeste (P´). Los semicírculos máximos que contienen el eje del mundo y que pasan por los polos norte y sur celestes son llamados círculos horarios y los círculos menores

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paralelos al plano ecuador celeste en donde se hallan las trayectorias diarias de las estrellas, círculos de declinación. Movimiento diario de la esfera celeste la Tierra gira sobre su eje en sentido directo: de occidente a oriente visto desde el norte, contrario a las manecillas del reloj. Pero en astronomía de posición se retoma la visión geocéntrica del universo: la Tierra inmóvil y la esfera celeste girando a su alrededor de oriente a occidente, sentido llamado retrógrado. El período de revolución de este movimiento aparente es de un día, lo que equivale a 15°/h que es la velocidad a la que avanza en su movimiento diario la esfera celeste y los astros en él contenidos.

3. La eclíptica La eclíptica es el camino aparente que sigue el Sol en la esfera celeste, recorrido que año tras año se repite. Se llama plano de la eclíptica al plano de la órbita terrestre que al proyectarse sobre la esfera celeste marca la línea de la eclíptica.

¿Cómo se combinan los movimientos aparentes de la esfera celeste (en un día) y el del Sol (en un año), ambos alrededor de la Tierra? Supongamos que en algún momento el Sol y una estrella de referencia están exactamente en el cenit de un observador terrestre. Por efecto del movimiento de la esfera celeste, la estrella volverá a estar sobre el observador después de una rotación terrestre que dura 23 horas y 56 minutos, mientras que el Sol se demorará 24 horas, es decir, se habrá

retrazado cuatro minutos con respecto a la estrella de referencia. Es fácil calcular la distancia angular entre estos dos astros después de un día: aproximadamente 1°, con el Sol al oriente de la estrella. Después de dos días el retrazo se habrá ampliado a 8 minutos en tiempo y a 2 grados en distancia angular, desfase que seguirá creciendo. Seis meses después, estrella y Sol ocuparán posiciones contrarias en la esfera celeste y un año después Sol y estrella se encuentran de nuevo. Por esta razón la configuración del cielo cambia continuamente a través de todo el año. Eje de la eclíptica Es la línea perpendicular al plano de la eclíptica que pasa por el centro de la esfera celeste y la toca en dos puntos: polo norte eclíptico ( ) y polo sur eclíptico ( ´), situados a 90° al norte y sur respectivamente de la eclíptica. Banda zodiacal Los planetas nunca se alejan mas de 8° por encima o por debajo de la eclíptica. Esta franja de 16° de amplitud se llama banda zodiacal y las constelaciones que son atravesadas por ella se denominan constelaciones zodiacales. Estas son: Aries (), Taurus (), Gemini (), Cancer (), Leo (), Virgo (), Libra (), Scorpius (), Ophiuchus (no tiene asociado ningún símbolo), Sagittarius (), Capricornus (), Aquarius () y Pisces (). Como se puede apreciar, en realidad son 13 las

constelaciones zodiacales y no 12 como se cree popularmente. Oblicuidad de la eclíptica Debido a la inclinación del eje de la Tierra, el plano del ecuador celeste está inclinado respecto al plano de la eclíptica en 23,5°, ángulo llamado oblicuidad de la eclíptica y simbolizado por . Si no existiera tal inclinación el plano del ecuador celeste coincidiría con el plano de la eclíptica. La distancia angular entre los polos norte eclíptico y celeste será el mismo. La línea del ecuador celeste corta en dos puntos a la línea de la eclíptica, llamados punto vernal () y punto otoñal ().

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El punto vernal, también llamado equinoccio de primavera o primer punto de Aries, es aquel en el que la eclíptica pasa del sur al norte del ecuador celeste y será el lugar sobre la eclíptica en el que se encuentra el Sol el 21 de marzo en la constelación de Piscis, mientras que en el punto otoñal, o equinoccio de otoño, se encontrará el 21 de septiembre en la constelación de Virgo. Los símbolos del punto vernal y del punto otoñal corresponden a las constelaciones zodiacales de Aries () y libra () respectivamente, pero actualmente este par de

puntos se encuentran en las constelaciones de Piscis y Virgo respectivamente Movimiento propio de los cuerpos del sistema solar

Por estar a distancias astronómicamente inmensas, las estrellas y objetos nebulosos ocupan posiciones fijas en la bóveda celeste. No así los cuerpos del Sistema Solar que por su relativa proximidad con la Tierra se desplazan por entre las estrellas fijas transitando por diferentes constelaciones. Estos movimientos propios se hacen evidentes en períodos de días. El patrón de movimiento que sigue cada cuerpo celeste depende de su órbita.

4. El horizonte Todos los planos, líneas y puntos que se han revisado hasta el momento son independientes de la posición del observador, es decir, de carácter absoluto. Los que se revisarán a continuación dependen de lugar que ocupe el observador sobre la Tierra.

El plano del horizonte Es el plano que pasa por el centro de la esfera celeste y sobre el que está parado el observador. Si está en el polo norte o en el polo sur terrestre, este plano coincide con el ecuador celeste. Para los observadores ecuatoriales, el horizonte es perpendicular con el plano del ecuador celeste. Línea del horizonte matemático También llamado horizonte celeste, es el círculo que resulta de la intersección del plano del horizonte con la bóveda celeste: es la frontera observable entre el cielo y la Tierra. Es teórico porque en la práctica el horizonte se ve afectado por los altibajos e irregularidades del entorno como montañas o edificaciones que hacen que el horizonte real se eleve algunos grados por encima del teórico. Línea vertical

Es la línea imaginaria perpendicular al plano del horizonte y que pasa por el centro de la esfera celeste. Tiene la misma dirección que sigue una plomada. El cenit, o zenit (Z), es el punto sobre la esfera celeste que se toca con la línea vertical por encima del observador. El nadir (Z´) es el punto sobre la esfera celeste antípoda del cenit. El plano vertical es todo plano que contenga una línea vertical. Por cada lugar de la Tierra se pueden trazar infinitos planos verticales, los cuales pasarán por el cenit y nadir del observador situado en dicho lugar. Planos meridianos Es el plano que contiene a la línea vertical y al eje del mundo. Por cada lugar de la Tierra pasarán infinitos planos verticales, pero solo un plano meridiano, el cual contendrá además del cenit y el nadir del observador, los polos norte y sur celestes. El punto norte cardinal (N) es la intersección entre el meridiano celeste y el horizonte teórico en dirección del polo norte celeste. El sur cardinal (S) se encontrará a 180° de distancia del punto N sobre la línea del horizonte.

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Marino H. Guarín S.

Primer vertical Es la línea que pasa por el cenit, y es perpendicular al meridiano celeste. El punto cardinal este (E) es la intersección del primer vertical con el horizonte matemático. Se sitúa a 90° en dirección de las manecillas del reloj del norte cardinal. El oeste (O) se encontrará a 180° del punto E sobre la línea del horizonte.

5. Taller 1. ¿Tiene algún sentido hablar del radio de la esfera celeste? Explicar su respuesta 2. ¿Qué son las constelaciones? ¿Qué diferencia existe entre el concepto clásico de

constelación y el concepto moderno? 3. Definir claramente los planos del ecuador celeste, eclíptica y horizonte 4. Definir claramente los círculos horarios y los círculos de declinación 5. Definir claramente el eje del mundo, la línea vertical, eje eclíptico 6. ¿Qué es la oblicuidad de la eclíptica y cuál es su valor? 7. Definir claramente los siguientes punto: norte, sur, este, oeste, equinoccios, solsticios, cenit, nadir, punto vernal y punto otoñal 8. ¿Qué son las constelaciones zodiacales y cuántas son? Enumerarlas en el orden

en que son recorridas por el Sol a través del año