Lección 3.9 Movimiento aparente de los Astros

1. 3.9.1.- Generalidades

El movimiento que observamos en los astros es un movimiento aparente de rotación de la Esfera Celeste alrededor del Eje del Mundo, en sentido de Este a Oeste, completando una vuelta en aproximadamente 24 horas (un día sidéreo). Este movimiento es idéntico para todos los astros y se debe, en realidad, a la rotación de la Tierra en sentido contrario (Oeste a Este).

• Paralelo de declinación: Son los círculos que describen los astros en su movimiento aparente, paralelos al Ecuador Celeste.

• Influencia de la Latitud: La trayectoria aparente de un astro (su Paralelo de Declinación) respecto al horizonte del observador depende de dos factores:

• La Declinación (δ) del astro: Su distancia angular al Ecuador Celeste (que es fija a corto plazo para estrellas y varía lentamente para los cuerpos del Sistema Solar).

• La Latitud (φ) del observador: El ángulo formado por el Polo Elevado y el Horizonte, también conocido como Altura Polar será igual a la Latitud, es decir el ángulo entre el Horizonte y el Zenit. Cuanto mayor es nuestra latitud, más alto estará el Polo Elevado y si estamos en 90° coincidirá con el Zenit.

• Clasificación según la Altura Polar:

• Astro Circumpolar (Astro A): Aquel que nunca se oculta (su Paralelo de Declinación está completamente por encima del Horizonte Racional). Esto ocurre cuando la suma de su Declinación y nuestra Latitud es mayor que 90° (δ + φ > 90°) o cuando su Codeclinación es menor y del mismo signo que la Latitud. 

• Astro Anticircumpolar (Astro E): Aquel que nunca aparece (su Paralelo de Declinación está completamente por debajo del Horizonte Racional). Esto ocurre cuando la suma de su Declinación y nuestra Latitud es menor que -90° (δ + φ < -90°) o cuando su Codeclinación es menor y del signo contrario al de la Latitud.

• Astro que Sale y se Oculta: Aquel cuyo Paralelo de Declinación está cortado por el Horizonte Racional.
  Aquel Astro cuya codeclinación es mayor que la Latitud y del mismo signo tiene un Arco Diurno Mayor que el Nocturno (Astro B).
  Aquel Astro en el Ecuador, es decir con δ=0° tiene un Arco Diurno y Nocturno de Igual duración (Astro C).
  Aquel Astro cuya codeclinación es mayor que la Latitud y de distinto signo tiene un Arco Diurno menor que el Nocturno (Astro D).
  

2. 3.9.2.- Arcos diurno y nocturno

El Horizonte Racional divide el Círculo Diurno de cada astro en dos porciones:

• Arco Diurno (o Arco Visible): Es la parte de la trayectoria (Círculo Diurno) de un astro que permanece sobre el Horizonte Racional, es decir, mientras el astro es visible para el observador.

• Arco Nocturno (o Arco Invisible): Es la parte de la trayectoria del astro que permanece bajo el Horizonte Racional, es decir, mientras el astro está oculto o invisible para el observador.

3. 3.9.3.- Ortos y ocasos

El orto y el ocaso marcan los momentos en que un astro cruza el Horizonte Racional:

• Orto: Es el momento en que un astro pasa del Arco Nocturno al Arco Diurno, es decir, cuando aparece por el horizonte.

• Ocaso: Es el momento en que un astro pasa del Arco Diurno al Arco Nocturno, es decir, cuando desaparece por el horizonte.

• Puntos del Horizonte: El orto y el ocaso de un astro ocurren en puntos del Horizonte Racional cuya posición depende de la Declinación (δ) del astro.

• Solo un astro con Declinación (δ) nula (en el Ecuador Celeste) sale exactamente por el Este (E) y se pone por el Oeste (W).

• Si la Declinación del astro es Norte (+δ), saldrá por un punto comprendido entre el Norte y el Este (NE) y se pondrá por un punto entre el Norte y el Oeste (NW).

• Si la Declinación del astro es Sur (-δ), saldrá por un punto comprendido entre el Sur y el Este (SE) y se pondrá por un punto entre el Sur y el Oeste (SW).
  

• Esfera de Horizonte Paralela a la Esfera Celeste: En ese caso, no existirían Ortos y Ocasos y los Paralelos de Declinación de los Astros coincidirían con sus Almicantarats.
  
  
• Esfera del Horizonte Perpendicular a la Esfera Celeste. En este caso los Paralelos de Declinación de los Astros serían perpendiculares al Plano del Horizonte y sus arcos diurnos y nocturnos tendrían igual duración, no sólo el de el astro con declinación nula.
  
  
• Esfera del Horizonte Oblicua a la Esfera Celeste:  En este caso siendo una latitud norte los Astros describirían una trayectoria oblicua en la cúpula celeste. Los únicos astros con igual arco diurno que nocturno serían los de declinación nula.
  
  
  

4. 3.9.4. Estrella Polar (⁜):

La estrella Polar, o Polaris de la constelación de la Osa Menor (Ursa Minor) se encuentra (casi) en el Polo Norte, Es un astro circumpolar se encuentra muy próximo al Polo Norte celeste pero no exactamente en él por lo que describiría un Paralelo de Declinación con un radio muy pequeño en torno a éste.
Gracias a los datos del Almanaque, podremos corregir esta diferencia para "llevar" al Astro exactamente al Polo Norte.
De este modo, la Altura de la Polar se consideraría la Altura al Polo Norte y como se ha visto con anterioridad, la Altura del Polo Elevado (ángulo desde nuestro Horizonte al Polo) equivaldría a la Latitud (ángulo desde el Ecuador al Zénit).

Veremos en detalle el proceso en la sección de cálculo correspondiente.

5. 3.9.5 Movimiento Aparente del Sol (⊙):

Aunque el Sol participa en el movimiento aparente diario de Este a Oeste como el resto de los astros (debido a la rotación de la Tierra), tiene un segundo movimiento aparente más lento debido a la traslación de la Tierra alrededor de él.

• La Eclíptica: Es el círculo máximo de la Esfera Celeste que representa la trayectoria aparente anual del centro del Sol sobre el fondo de las estrellas. El plano de la Eclíptica está inclinado aproximadamente 23° 27' respecto al plano del Ecuador Celeste.

• Recorrido y Duración: El Sol recorre la Eclíptica de Oeste a Este, completando una vuelta en un año trópico (aproximadamente 365.24 días). Este movimiento es lo que provoca el cambio de las estaciones y la variación diaria de la Declinación del Sol (δ⊙). Recordemos que en astronomía usamos el Sol Medio que recorre aparentemente los 360° de la eclíptica en 24h a razón de 15°/hora.

• Declinación del Sol y los Trópicos: La Declinación del Sol (δ⊙) es el ángulo que hay entre el Sol y el Ecuador Celeste, y varía entre un máximo de +23° 27' (Trópico de Cáncer) y un mínimo de -23° 27' (Trópico de Capricornio).

• La Declinación máxima Norte (+23° 27') se alcanza en el Solsticio de Verano Boreal y de Invierno Austral (alrededor del 21 de junio) y define el Trópico de Cáncer.

• La Declinación máxima Sur (-23° 27') se alcanza en el Solsticio de Invierno Boreal y de Verano Austral (alrededor del 21 de diciembre) y define el Trópico de Capricornio.

• La Declinación es cero (0°) en los Equinoccios (alrededor del 21 de marzo y 23 de septiembre), momentos en que el Sol está sobre el Ecuador Celeste.

• Declinación del Sol y los Círculos Polares: La variación de la Declinación del Sol es la causa de que existan días de luz permanente (Sol de medianoche) o de oscuridad permanente en las regiones próximas a los Polos:

• Los Círculos Polares (Ártico al Norte y Antártico al Sur) están a 66° 33' de Latitud (90° - 23° 27').

• Cuando la Declinación del Sol (δ⊙) es igual o superior a +23° 27', el Sol es circumpolar (nunca se oculta) para todos los observadores que se encuentren al norte del Círculo Polar Ártico.

• Cuando la Declinación del Sol (δ⊙) es igual o inferior a -23° 27', el Sol es circumpolar (nunca se oculta) para todos los observadores que se encuentren al sur del Círculo Polar Antártico.

• En el polo geográfico (Latitud 90°), la mitad del año el Sol es visible (δ⊙ del mismo nombre) y la otra mitad invisible (δ⊙ de distinto nombre).

6. 3.9.6.- Movimientos de la Luna (☽)

La Luna, como satélite natural de la Tierra, presenta una combinación de movimientos de rotación y traslación propios, a la vez que participa en el movimiento conjunto Tierra-Luna alrededor del Sol. Desde la perspectiva de un observador en el mar, estos movimientos se combinan para generar un movimiento aparente diario particular, esencial en la navegación astronómica.

• Rotación

• La Luna gira sobre su propio eje inclinado 6,5°respecto al Polo de su órbita. Este movimiento es sincrónico con su movimiento de traslación alrededor de la Tierra, lo que significa que la Luna tarda el mismo tiempo en rotar sobre sí misma que en dar una vuelta completa a la Tierra (aproximadamente 27.3 días).

• Consecuencia: Este sincronismo provoca que la Luna presente siempre la misma cara hacia la Tierra, aunque una ligera oscilación (libración) permite ver un poco más del 50% de su superficie a lo largo del tiempo.

• Traslación (Alrededor de la Tierra):

• La Luna describe una órbita elíptica alrededor de la Tierra con ésta en uno de sus focos, tardando aproximadamente 27 días y 7 horas en completar una órbita. Este periodo se conoce como Mes Sidéreo (referido a las estrellas fijas).

• El plano de la órbita lunar está inclinado aproximadamente 5° respecto al plano de la Eclíptica (el plano de la órbita terrestre alrededor del Sol).

• Movimiento en relación al Sol (Fases)

• El movimiento de la Luna alrededor de la Tierra y, a su vez, del conjunto Tierra-Luna alrededor del Sol, provoca que la porción de la superficie lunar iluminada por el Sol que vemos desde la Tierra cambie constantemente. Estos cambios son las Fases Lunares.

• El ciclo completo de fases (de Luna Nueva a Luna Nueva) se denomina Mes Sinódico o Lunación, y dura aproximadamente 29 días y medio (29 días, 12 horas, 44 minutos). Esta diferencia de tiempo respecto al Mes Sideral se debe a que la Tierra también avanza en su órbita alrededor del Sol por lo que la Luna tardará un poco más de una vuelta completa a su órbita para volver a estar alineada con el Sol desde la perspectiva terrestre, momento en el que comenzará la Luna Nueva.

• Movimiento Aparente Diario

• La Luna participa en el movimiento aparente diario de rotación de la Esfera Celeste de Este a Oeste, debido a la rotación de la Tierra.

• Además de este movimiento, la Luna se desplaza diariamente hacia el Este debido a su propia traslación alrededor de la Tierra, avanzando sobre el fondo de las estrellas unos 13° diarios.

• Este avance diario hacia el Este provoca que la hora de su orto y ocaso se retrase progresivamente (aproximadamente 50 minutos más tarde cada día).

  • Luna Nueva:
    Orto y Ocaso: Cerca de la hora del orto y ocaso del Sol.
    Visibilidad: No es visible (se encuentra en conjunción con el Sol).
  • Cuarto Creciente:
    Orto: Alrededor del mediodía.
    Ocaso: Alrededor de la medianoche.
    Visibilidad: Visible durante la tarde y la primera mitad de la noche.
  • Luna Llena:
    Orto: Alrededor del ocaso del Sol (anochecer).
    Ocaso: Alrededor del orto del Sol (amanecer).
    Visibilidad: Visible durante toda la noche (se encuentra en oposición al Sol).
  • Cuarto Menguante:
    Orto: Alrededor de la medianoche.
    Ocaso: Alrededor del mediodía.
    Visibilidad: Visible durante la segunda mitad de la noche y la mañana.

7. 3.9.7.- Paso de los astros por el meridiano superior e inferior del lugar

El Meridiano del Lugar (Meridiano Celeste) es el semicírculo máximo que pasa por los Polos y el Zenit (Z) y Nadir (N) del observador. El cruce de un astro por este plano marca su máxima y mínima altura aparente.

• Paso por el Meridiano Superior (PMS): Es el momento en que el astro cruza el semicírculo máximo que contiene al Zenit (Z) (la parte superior del meridiano). En este instante, el astro alcanza su máxima altura aparente (Culminación Superior) sobre el horizonte para el observador.

• Paso por el Meridiano Inferior (PMI): Es el momento en que el astro cruza el semicírculo máximo que contiene al Nadir (N) (la parte inferior del meridiano). En este instante, el astro alcanza su mínima altura aparente (Culminación Inferior) sobre el horizonte para el observador.

• Paso Por el Meridiano de Greenwich (PMG): Es el momento en que el astro cruza el Meridiano de Greenwich.

El intervalo de tiempo entre dos Pasos por el Meridiano Superior (o Inferior) de un mismo astro es de aproximadamente 24 horas. El tiempo transcurrido entre el PMS y el PMI de un astro es de aproximadamente 12 horas.

Particularidades en el cálculo:
Si un Astro se encuentra en el Meridiano Superior del Lugar implica que el hL* es 0°, por lo que el Azimut será Norte o Sur y su Altura será la máxima para ese día.
Por ello la distancia del Astro al Zenit (Distancia Cenital) más la Latitud, será igual a la Declinación y la Distancia Cenital será el ángulo complementario de la Altura Verdadera:
Si la φ es N la d.Z. es (+) y si es S (-).

 φ.v = δ - d.Z.

d.Z = 90° - a.v.

8. 3.9.8 Cálculo de la Corrección Total con el Azimut al Orto y al Ocaso

Si en la fórmula de la Altura Verdadera en los cálculos del triángulo de posición se establecía que:

senδ= senφ · sena + cosφ · cosa · cosaZ.v. (Sustituyendo ^P por el aZ.v.)

Durante Orto y Ocaso la Altura = 0° por lo que el sen de 0°=0 y el cos 0°=1 y se puede simplificar la fórmula de esta manera:

senδ= cosφ · cosaZ.v.

Y despejándola quedaría:

cosaZ.v.= senδ / cosφ

Por lo que se podría hallar la Corrección Total (Ct) comparando este Azimut verdadero con el Observado o de Aguja.

Z.v. - Z.a. = Ct