Sistema de coordenadas astronómicas

Los objetos astronómicos han sido de suma importancia al ser utilizados desde tiempos muy remotos por diferentes civilizaciones para diversos fines (religión, agricultura, navegación, medición del tiempo. Para empezar a hablar de los sistemas de coordenadas celestes o astronómicas debemos tener claro unos conceptos previos que ayudarán a entenderlos. Iniciaremos simplificar la forma de la Tierra como una esfera perfecta, donde un punto sobre su superficie se puede ubicar por medio de las coordenadas geográficas, siendo las principales las coordenadas angulares llamadas de la latitud y longitud.

Latitud

Tomando un plano que corta una esfera de tal manera que pase por el centro de esta esfera, forma un círculo máximo y divide la esfera en dos hemisferios. Ahora si se toma una recta que sea ortogonal al plano anteriormente mencionado y que pase por el centro de la esfera se formarán los polos de esta figura. Los planos que son paralelos al primero siempre formarán un círculo menor, y el ángulo entre el plano de referencia y los paralelos a este se denomina latitud (φ). Para el caso de la Tierra, el plano de referencia es el Ecuador. (Karttunen, 2007).

Longitud

Los planos que cortan la esfera y contienen la recta formada por los polos se denominan meridianos, y siempre forman un círculo máximo, al ser plano que contienen el centro de la esfera. La longitud (?) es el ángulo formado entre un meridiano de referencia y los demás meridianos. “Actualmente, el meridiano cero o de referencia de uso general es, por acuerdo en una reunión internacional realizada en 1884, el meridiano de Greenwich.”  (Portilla, P 37. 2001).

La bóveda celeste.

Desde nuestra perspectiva y debido a las distancias tan grandes que hay entre la Tierra y las estrellas, nosotros podemos ubicar todas las estrellas como si estuvieran sobre la superficie de una esfera siendo el centro de esta esfera el observador y su radio unitario, por lo que solamente es necesario sus coordenadas angulares para ubicar el astro. (Orús J. 2007)

Debido al movimiento de rotación de la Tierra sobre sí misma y al encontrarnos sobre esta, observamos que los astros tienen un movimiento aparente que va de este a oeste alrededor del polo norte celeste, a este movimiento se le denomina movimiento diurno. (Orús J. 2007)

La eclíptica.

La eclíptica es el plano que intercepta a la bóveda celeste, formando un círculo máximo, y contiene la órbita en el cual el planeta Tierra realiza su movimiento de traslación alrededor del Sol. (Portilla.  2001)

Ya con estos conceptos básicos podemos abordar las diferentes coordenadas astronómicas. Nos enfocaremos solamente en las coordenadas horizontales locales, ecuatoriales locales y ecuatoriales absolutas.

Coordenadas Horizontales Locales.

En este sistema de coordenadas es el más natural para el observador. Tenemos una esfera donde el centro de esta es la ubicación del mismo observador, como plano de referencia el horizonte, sus polos son el cenit (Z) y el nadir (Z’), y su meridiano de referencia es el plano que pasa por el cenit nadir y el punto cardinal norte. Las coordenadas de este sistema son el azimut, ángulo medido sobre el horizonte desde el norte en sentido de las manecillas del reloj hasta el meridiano donde se encuentra el astro, cuyos valores van de 0°≤A≤360°; y la altura, ángulo medido desde el horizonte hasta el paralelo donde se encuentra el astro, sus valores van de -90° ≤ h ≤ 90°.

Estas coordenadas son únicas para el observador debido al movimiento diurno y la ubicación del observador, por lo que son coordenadas que varían constantemente.

Coordenadas Ecuatoriales Locales u Horarias.

Este sistema de coordenadas se caracteriza porque los polos de la esfera coinciden con los polos de la Tierra, denominándose como polo norte celeste y polo sur celeste; el paralelo de referencia coincide también con el de la Tierra y se llama ecuador celeste, y su meridiano de referencia es el meridiano donde se encuentra el observador. Las coordenadas de este sistema son la declinación (δ), ángulo medido desde el ecuador celeste hasta el paralelo donde se encuentra el astro, sus valores van de -90° ≤ δ ≤ 90°; y el ángulo horario, medido sobre el ecuador celeste desde el meridiano del observador, en sentido de las manecillas del reloj hasta el meridiano donde se encuentra el astro, cuyos valores van de 0^h ≤ H ≤ 24^h.

Debido al movimiento aparente de las estrellas que giran alrededor del eje de la esfera a través del paralelo, el ángulo de la declinación es contante, lo que lo hace un sistema casi absoluto, esto debido a que el ángulo horario depende del meridiano donde se encuentra el observador.

Al realizar una pequeña comparación entre los dos sistemas antes mencionados se puede identificar que, dependiendo de la latitud del observador, el polo norte celeste se encuentra a una altura igual a esta latitud, y algunas estrellas que orbitan el eje conformado por los polos celestes siempre serán visibles, al no interceptarse el plano del paralelo donde orbita la estrella con el horizonte del observador, estas estrellas se conocen como estrellas circumpolares.

Coordenadas Ecuatoriales absolutas.

Este sistema de coordenadas se diferencia de las ecuatoriales locales en el meridiano de referencia, el cual utiliza el meridiano por donde pasa el punto Vernal (ϒ) que se encuentra en la intersección entre el plano del ecuador celeste y el plano de la eclíptica. Las coordenadas de este sistema son la declinación (δ), ángulo medido desde el ecuador celeste hasta el paralelo donde se encuentra el astro, sus valores van de -90° ≤ δ ≤ 90°; y la ascensión recta (α), ángulo medido sobre el ecuador celeste desde el meridiano donde se encuentra el punto vernal, en sentido contrario a las manecillas del reloj, hasta el meridiano donde se encuentra el astro, cuyos valores van de 0°≤ α ≤360°.

Para terminar, cabe mencionar que las coordenadas ecuatoriales absolutas son independientes de la ubicación del observador o la hora en que se realiza la medición, por lo que los diferentes catálogos de los astros vienen con estas coordenadas. y para realizar el cambio de coordenadas existen diferentes herramientas matemáticas, como las matrices de rotación o las relaciones de los triángulos esféricos, pero eso ya es otro tema…

Bibliografía

Karttunen  H. Kröger P. Oja H. Poutanen M. y Donner K.J. (5th Edition, 2007) Fundamental Astronomy ISBN 978-3-540-34143-7.  New York. Springer

Portilla J.G. (2001). Elementos de astronomía de posición. ISSN: 0120-2758.  Bogotá, Colombia. Universidad Nacional de Colombia.

Orús J. J. Català M. A. y Núñez de Murga, J. (2007) Astronomía Esférica y mecánica Celeste  ISBN: 978-84-475-3059-5. Barcelona. Universitat de Barcelona.

Fotografía de Alfredo Beltrán (Macungie, PA, USA, 2013), Rescatado de https://www.flickr.com/photos/alfredo_beltran

Por: Hugo Cerón

Grupo AstroK