La esfera celeste.

Trabajo Colaborativo II: La esfera celeste

1. ¿qué es la esfera celeste? Define distancia y diametro aparente.

La esfera 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 circulo mayor sobre esa esfera.
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.

Los astrónomos fundan sus mediciones en la existencia, en esa esfera, de puntos, círculos y planos convencionales: el plano del horizonte y el del ecuador celeste; el polo y el cenit; el meridiano, que sirve de origen para la medición del acimut. Resulta fácil hallar un astro o situarlo respecto a esos planos fundamentales. Cuando el horizonte del espectador es oblicuo con respecto al ecuador, la esfera celeste es calificada de oblicua. Para un observador situado en uno de los dos polos, la esfera es paralela, ya que su horizonte conserva paralelismo con el ecuador. Por último, la esfera es recta para el observador situado en la línea equinoccial, porque allí el horizonte corta perpendicularmente el ecuador. La esfera celeste es un concepto, no un objeto; es la superficie virtual sobre la que vemos proyectados a los astros como si todos estuvieran a igual distancia de la Tierra.




2 _ Lee y analiza los siguientes temas:
. Elementos astronómicos.
. El movimiento diurno.
. Aspecto del cielo a diferentes latitudes.

Elementos astronómicos

Nos ayudarán a comprender y visualizar el comportamiento de las mareas a partir de la variabilidad de la posición relativa de la Luna y el Sol con respecto a las masas de agua en la Tierra.
Para ello se definen los planos, líneas y puntos fundamentales dentro de sus órbitas y de
la esfera celeste. La variación en el tiempo de estos elementos astronómicos producen
cambios periódicos predecibles en el comportamiento de las masas de agua oceánicas,
bajo la influencia de las fuerzas gravitacionales de la Luna y el Sol.

Dibujo de la esfera celeste con los elementos más importantes.

• Dirección de la vertical se refiere a la dirección que marcaría una plomada. Si se observa hacia abajo, se dirigiría hacia el centro de la Tierra. Observando hacia arriba se encuentra el cenit.
• Cenit astronómico es el punto de la esfera celeste situado exactamente encima de nosotros, intersección de la vertical ascendiente con la esfera celeste.
• Nadir, es el punto de la esfera celeste diamentralmente opuesto al cenit
• La distancia cenital (generalmente representada por la letra z) es la distancia angular desde el cenit hasta un objeto celeste, medida sobre un círculo máximo (un círculo máximo es el resultado de la intersección de una esfera con un plano que pasa por su centro y la divide en dos hemisferios idénticos, en la figura, la distancia cenital es el arco entre el cenit y el astro “A”).
• Horizonte astronómico, horizonte celeste o verdadero de un lugar es el plano perpendicular a la dirección de la vertical, plano circular o círculo máximo perpendicualar a la vertical de lugar que pasa por el cento de la esfera celeste. En relación con la esfera celeste, decimos que es un plano diametral, ya que el horizonte es un diámetro de la esfera, y la divide en dos hemisferios: uno visible y otro invisible.
• Polo celeste es la intersección de la esfera celeste con la prolongación del eje de rotación terrestre (también llamado eje del mundo) hasta el infinito.
• Eje del mundo es el eje en torno al cual giraría la esfera celeste.
• Ecuador celeste es la proyección del ecuador terrestre sobre la esfera celeste, plano o círculo máximo perpendicualr al eje del mundo que pasa por el centro de la esfera celeste. Se define un meridiano y unos paralelos celestes, de forma análoga a los terrestres:
• Meridiano celeste es el círculo máximo que pasa a través de los polos celestes y el cenit de un lugar.
• Paralelos celestes son los círculos menores de la esfera celeste paralelos al ecuador. Son similares a los paralelos terrestres. Los círculos menores resultan de la intersección de la esfera celeste con planos perpendiculares al eje de rotación.
• Círculo horario es un círculo máximo graduado de la esfera celeste situado en el ecuador celeste.
• Recta este - oeste es la recta intersección del horizonte celeste con el ecuador celeste.
• Polo norte celeste intersección del eje del mundo ascendiente con la esfera celeste.
• Polo sur celeste intersección de eje del mundo descendiente con la esfera celeste.

Movimiento diurno

El movimiento diurno es el movimiento de la esfera celeste observado en el transcurso de un día. Es un movimiento retrógrado, de sentido horario mirando hacia el Sur, y de sentido antihorariomirando hacia el Norte.
Tomemos como ejemplo el Sol que sale por el Este y se pone por el Oeste, lo que en el hemisferio Norte se aprecia como un movimiento en sentido horario, aunque ligeramente más lento que las estrellas lejanas. Éstas se mueven acordes al tiempo sidéreo, mientras que el movimiento aparente del Sol es acorde al tiempo solar.
Hasta la revolución copernicana los astrónomos creían que se trataba de un movimiento real de las estrellas. Desde Copérnico sabemos que es la Tierra la que gira alrededor de su eje completando una vuelta en 23 h 56 min 4 s (un día sidéreo). No obstante se sigue con la misma concepción tolemáica, asumiendo que el movimiento de la esfera celeste es aparente, siendo la Tierra la que gira realmente.
Situado en el plano del horizonte y en el transcurso de un día un observador ve a los astros dar una vuelta alrededor del eje del mundo, en dirección este-sur-oeste mirando hacia el sur, o bien en sentido este-norte-oeste mirando hacia el norte.


Aspecto del cielo a diferentes latitudes

Al pasar de un hemisferio a otro, se nota un cambio en el aspecto del cielo nocturno de la tierra. Algunos de los grupos de estrellas que veiamos continuamente, dejan de verse al traspasar el ecuador terrestre, apareciendo otros nuevos. Esto sugiere clasificar el aspecto que presenta la esfera celeste segun la ubicacion del observador. Solo las estrellas en la cercania del polo elevado presentan trayectorias completas arriba del horizonte y forman el grupo de astros siempre visibles: son las estrellas circumpolares.
El ecuador celeste por consieguiente es perpendicular al horizonte y contiene a la vertical del lugar. Entonces, las estrellas se mueven en planos paralelos con respecto al ecuador y perpendicular al horzonte.
La tercera posicion de interes es la que corresponde a un observador ubicado en uno cuelquiera de los pelos terrestres.



3- ¿Que se entiende por sistemas de coordenadas celestes?

LAS COORDENADAS ASTRONÓMICAS:
 
Un sistema de coordenadas astronómicas es, simplemente, un plano p, que llamaremos plano fundamental del sistema, y un eje perpendicular e, eje fundamental del sistema de coordenadas.
El círculo donde hipotéticamente el plano fundamental p corta a la esfera celeste es el ecuador celeste respecto al plano p, ecp. Y los puntos, Np y Sp, en donde el eje fundamental corta a la esfera celeste se denominan polos celestes respecto al eje fundamental p.
Las coordenadas de cada punto de la esfera se miden sobre círculos paralelos al plano fundamental (coordenada ascendente, ap) y sobre círculos máximos perpendiculares al plano fundamental y que se cortan en los polos del eje fundamental (coordenada declinante, dp). Para efectuar su medición se fijan orígenes respectivos en dp0 y ap0. Finalmente, es preciso fijar un sentido, un orden, para la medición de ambas coordenadas.

Con todo esto, podemos tener ya un sistema de coordenadas astronómicas. Sin embargo, no se resuelve con esto el problema de la variabilidad de la situación de nuestro planeta debido a sus movimientos propios.

Lo que caracteriza a los diferentes sistemas de coordenadas astronómicas es la elección del plano fundamental y, consiguientemente, de su eje perpendicular, el eje fundamental por donde pasan los círculos máximos meridianos sobre los que se mide la coordenada declinante y que a su vez, delimitan perpendicularmente la medición de la coordenada ascendente. La coordenada ascendente se mide sobre el círculo fundamental del sistema de referencia.

Así, el plano fundamental puede ser cualquiera de los planos característicos, generalmente de simetría, de las estructuras u objetos masivos que observamos o bien el plano observable desde el lugar en donde nos encontramos:

- Plano ecuatorial de la Tierra.
- Plano de la eclíptica.
- Plano de simetría de la Vía Láctea.
- Plano del horizonte visible en el lugar de observación.
Con cada plano fundamental queda inmediatamente definido el eje fundamental, es decir, su eje perpendicular, y, por consiguiente, los polos referidos al eje fundamental. Con lo cual, también sabemos ya sobre qué arcos han de medirse las coordenadas correspondientes, tanto declinante como ascendente.


4- Compara el sistema horizontal con el sistema ecuatorial local.
   
El sistema horizontal tiene al horizonte celeste como plano fundamental. El ACIMUT se mide tomando l punto cardinal Sur como origen y con sentido hacia el norte pasando por el oeste, sus valores van de 0° a 360°, pero suele indicarse tambien de 0° a 180°, especificando el sentido en el que fue medido: positivo hacia el oeste o negativo hacia el este la altura. la altura se mide sobre el circulo vertical que contiene al astro desde el horizonte.
la porción del meridiano del lugar que se halla sobre el horizonte se denomina superior, la porción oculta debajo del horizontal, meridiano inferior. la culminación de un astro se define como el instante del pasaje del mismo por el meridiano del lugar. la culminación puede ser superior (cuando atraviesa el meridiano superior del lugar) o bien culminación inferior (el astro pasa por el meridiano inferior del lugar).no tar que las estrellas circumpolares culminan siempre por encima del horizonte.
los circulos menores paralelos al horizonte reciben el nombre de circulos de altura o almicantaradas, los astros ubicados en la misma almicantarada tienen identica altura sobre el horizonte. en este sistema, el arco complementario de la altura se suele usar tambien como coosdenada, se define asi la distancia cenital (z) como el ángulo ZTS que forma la visual dirigida al astro con la vertical del lugar, es decir, z+h=90°.

Y el sistema ecuatorial local, se toma como plano fundamental al ecuador celeste, se denominan círculos horarios a las circunferencias máximas que contienen al eje del mundo y por lo tanto son perpendiculares al ecuador celeste.
la altura del polo celeste elevado es igual a la latitud del lugar.
la primera coordenada del lugar se denomina ÁNGULO HORARIO (t), que por definición es el arco EM sobre el ecuador celeste (EE´) comprendido entre el meridiano superior del lugar y el circulo horario que paso por el astro S. Esta coordenada se mide tomando como punto de origen la intersección del meridiano del lugar con el Ecuador y en sentido retrógrado (en el mismo sentido del movimiento aparente diurno: de Este a Oeste).
la segunda coordenada de este sistema es la declinacion. esta se mide desde el ecuador celeste, de 0° a 90°, con signo negativo en el hemisferio sur y positivo en el norte. Esta coordenada es sustituida por otra denominada Distancia polar (P), la cual se define como su complemento.


5- ¿Que utilidad presentan los sistemas de coordenadas no locales?

  Los dos sistemas de coordenadas dependen del lugar sobre la suferficie de la tierra donde se ubique el observador, es decir, dependen de la latitud del lugar de la observacion. Dos observadores situados en diferentes lugares del planeta, mediran diferentes coordenadas horizontales del planeta de un mismo astro, ya que sus planos y ejes fundamentales son distintos.
Los sistemas ECUATORIAL CELESTE, EPLIPTICAL Y GALACTICO, ellos son sistemas de coordenadas no locales.



6-¿Que es la equiptica?

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 ecliptĭca (linĕa), y este del griego(ekleiptiké), relativo a los eclipses.