Iniciacion a la Astronomía Matematica. Capitulo 1

Por Javier Peña.

No toda la astronomía que se estudia está relacionada con la simple observación de los planetas, las galaxias y otros cuerpos celestes. Ni siquiera con un estudio exhaustivo desde el punto de vista físico, área de la que se encarga la Astrofísica. Una parte de la ciencia astronómica, la menos conocida y divulgada, cae dentro del ámbito puramente matemático, sin que ello derive hacia una mayor complejidad.

Con esta serie de artículos pretendo iniciar al más novel que por falta de literatura y de medios audiovisuales desconoce esta parte de la astronomía, que no solo es tan interesante como la más divulgada astrofísica, sino que además es la que tiene mayor solera si tenemos en cuenta que fue la que estableció los primeros pasos en el conocimiento del cosmos. Pero también va dirigida al experto observador que, por falta de interés (desconocimiento, diría yo) o curiosidad la ha relegado a una dimensión desconocida.

Lo interesante de esta serie de artículos (o al menos espero que eso sea así) van a ser los problemas que acompañarán al texto explicativo y que permitirá además de una mayor comprensión, un lógico divertimento. Las distintas áreas que voy a tocar se distribuyen en tres grandes bloques: coordenadas astronómicas, la medida del tiempo y el movimiento de los astros.

En la primera parte, las coordenadas astronómicas, estudiaremos los distintos tipos de coordenadas para posicionar un astro, y como transformar una en otra. Aquí se verá también el significado de la paralaje (diurna y anua), la aberración de la luz, la precesión y la nutación, entre otras cosas.

La segunda parte, dedicada al tiempo, veremos las diferencias que hay entre tiempo local, sidéreo, universal, etc. Estudiaremos los movimientos de la Tierra y sus consecuencias (por ejemplo, ¿sabes que existen tres tipos de años?).

En la última parte se estudiarán los movimientos del Sol, la Luna, los eclipses, y el cálculo de efemérides.


LOS PRIMEROS PASOS

Sin duda alguna, antes de
iniciar nuestra andadura debemos conocer perfectamente lo que definimos por esfera celeste, ya que todos los objetos a estudiar se encuentran reflejados en ella. Lo que vemos por la noche cuando miramos hacia el cielo, es una bóveda negra tachonada por estrellas y demás objetos celestes. Tengamos en cuenta que sólo podemos ver una semicircunferencia, es decir, nuestra bóveda tiene 180º (la mitad del círculo).

Empezaremos por dar una serie de definiciones que nos van a ser necesarias para situar los astros en la esfera celeste:

Eje del mundo, es la recta perpendicular al Ecuador Celeste que pasando por el centro de la Tierra corta la esfera celeste en dos partes iguales. Los extremos de dicha recta, se conocen como Polo Norte, (al norte del plano ecuatorial) y Polo Sur (al sur del plano ecuatorial). Considerando que las estrellas están fijas sobre la esfera celeste, podemos decir que es esta esfera la que gira (arrastrando a las estrellas) alrededor del eje del mundo. Fig 1A

Fig. 1A.- El Ecuador Celeste es la proyección del plano ecuatorial terrestre sobre la esfera celeste. La recta PNc-PSc representa el eje del mundo y se refieren al Polo Norte y Sur Celeste, ambos proyección sobre la esfera celeste de los polos terrestres. El círculo S representa un paralelo celeste. El sentido de la flecha indica el movimiento aparente de las estrellas alrededor del eje del mundo.

 

Ecuador celeste es el plano que pasa por el centro de la esfera celeste y es perpendicular al eje del mundo. Este plano devide la esfera en dos hemisferios celestes. El hemisferio norte o boreal y el hemisferio sur o austral. El Ecuador celeste es un paralelo. Recordemos que los paralelos (ya sean celeste o terrestres) son círulos perpendiculares al Ecuador, siendo este último también un paralelo, el único que representa un cículo máximo. El resto de los paralelos, sean ya los que se dirijan hacia el polo norte o los que vayan hacia el polo sur, son círculos cada vez menores a medida que se acecan a dichos polos.

Fig. 2A.- En la página siguiente vemos el mismo objeto pero con nuestro amigo en posición vertical, tal y como corresponde a un individuo que viva en latitudes intermedias como la nuestra (39º Norte). El Polo Norte (o sea, la estrella polar) ya no estaráarriba, sino formando un ángulo con el horizonte. La altura de la Polar vendrá dada por nuestra latitud. En el caso de Gandía, la Polar está aproximadamente a unos 39º de altura.

 

Vertical de lugar es la dirección de la gravedad en dicho lugar y corta a la esfera celeste en dos puntos, cenit y nadir. El primer punto es el situado justo encima de nuestra cabeza, mientras que el nadir, opuesto al cenit, se haya debajo de nosotros. Si coges una pieza de plomo (u otro material pesado) terminada en punta, como las utilizadas en la pesca, atas un cordel en un extremo y dejas pender el plomo del cordel, verás que éste señala al suelo. Pues bien, la dirección que señala la plomada es la dirección de la gravedad y por tanto la vertical del lugar.
El primer vertical es el plano que además de cortar al cenit y al nadir, lo hace a los puntos cardinales este-oeste.

Horizonte, es el círculo máximo de la esfera celeste perpendicular a la vertical del lugar. El horizonte divide a la esfera celestge en dos hemisferios: el visible, situado por encima del horizonte; y el invisible, situado por debajo.
Meridiano del lugar. Entendemos terrestres) a todos los círculos máximos que pasando por los polos, divide a la esfera (o a la Tierra, según sea el caso) en dos partes iguales.

Sabiendo esto podemos definir el meridiano del lugar como el meridiano que pasa por el polo norte celeste, el polo sur celeste, el cenit y el nadir. El meridiano del lugar tiene las siguientes propiedades:

1) Divide el horizonte en dos partes iguales. También a los paralelos.
2) Es perpendicular al horizonte del lugar, al Ecuador y a los paralelos.

Fig. 3A.- Este dibujo representa la bóveda celeste vista desde un horizonte cualesquiera. En este caso el desierto del Sáhara. Los puntos N-S y E-W representan los puntos cardinales norte-sur y este-oeste respectivamente. El Cenit se sitúa justo encima de la cabeza del observador, es por tanto un punto que depende exclusivamente del observador. El círculo imaginario (aunque aquí sólo se ve un semicírculo) que pasa por el cenit, polo norte celeste, norte geográfico, nádir, polo sur celeste y sur geográfico, es el meridiano del lugar. Los demás meridianos van de polo a polo sin pasar por los otros puntos antes mencionados. La línea imaginaria que une el norte y el sur geográfico se denomina "meridiana"