2. Astronomía de posición. Las constelaciones. El sol.

Transcripción

1 Taller de Astronomía en las Ciencias del Mundo Contemporáneo 2. Astronomía de posición. Las constelaciones. El sol. investigación

2 2.1. Astronomía de posición ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª 2.1 ASTRONOMÍA DE POSICIÓN Los movimientos de La Tierra: Rotación, Traslación, Precesión y Nutación. La esfera terrestre. Coordenadas geográficas: Latitud y Longitud. La esfera celeste. El sistema de coordenadas. Movimiento aparente de los astros. El día sideral. Coordenadas astronómicas: Horizontales, Ecuatoriales y Eclípticas. 2.2 LAS CONSTELACIONES La orientación mediante las constelaciones El zodíaco EL SOL Movimiento aparente del sol en la esfera celeste Las estaciones Los eclipses Práctica propuesta: estudio sobre el manejo de un reloj solar

3 2.1. Astronomía de posición Autor: Enrique Alonso 2.1 ASTRONOMÍA DE POSICIÓN Los movimientos de La Tierra: Rotación, Traslación, Precesión y Nutación. La esfera terrestre. Coordenadas geográficas: Latitud y Longitud. La esfera celeste. El sistema de coordenadas. Movimiento aparente de los astros. El día sideral. Coordenadas astronómicas: Horizontales, Ecuatoriales y Eclípticas. LOS MOVIMIENTOS DE LA TIERRA La Rotación Nuestro planeta da una vuelta sobre un eje ideal que pasa por los polos casi cada 24 horas, exactamente 23 horas y 56 minutos. La dirección del giro es oeste-este provocando la sensación de que es el cielo quien se mueve en sentido este-oeste. Este movimiento provoca los días y las noches. En la cara iluminada por el Sol será de día mientras que el lado oscuro será de noche. La Traslación Si la Tierra estuviese fija en el espacio y su único movimiento fuese el de rotación, las estrellas ocuparían a una hora determinada la misma posición. Es obvio que esto no sucede ya que cada noche hay que adelantar la observación 3 minutos y 56 segundos para que las posiciones coincidan con las de la noche anterior. La traslación se trata de un importante movimiento de La Tierra que efectúa alrededor del Sol. Por la atracción gravitatoria de éste damos una vuelta elíptica cada 365 días, 5 horas y 57 minutos. La distancia media que

4 2.1. Astronomía de posición nos separa del Sol asciende a 150 millones de kilómetros, lo que llamaremos una Unidad Astronómica. La Tierra viaja por esta órbita a 29,5 kilómetros por segundo de velocidad media recorriendo kilómetros cada hora. La excentricidad de la órbita hace que la distancia entre La Tierra y el Sol varíe. A principios de enero se encuentran en máxima proximidad, momento que se conoce como perihelio, a 142,7 millones de kilómetros y hacia primeros de julio se encuentran en máxima lejanía o, lo es el mismo, en afelio a unos 151,8 millones de kilómetros. La Precesión Nuestro planeta no es completamente esférico ya que se encuentra ligeramente achatado por los polos. Esta forma elipsoidal provoca que el efecto de la gravedad que sobre el mismo efectúan la Luna y el Sol, sobre todo, no es homogéneo por lo que se produce un lento movimiento de balanceo durante el movimiento de traslación, conocido como precesión o precesión de los equinoccios y que se efectúa en sentido inverso al de rotación; es decir, en sentido retrógrado, en el de las agujas del reloj. Este movimiento es comparable al de una peonza al girar sobre su eje. Este movimiento describe un cono de unos 47º de abertura con el vértice en el centro de la Tierra Efectos de la precesión -La posición del polo celeste va cambiando con los siglos. Nuestra actual estrella polar se irá acercando cada vez más al Polo Norte Celeste hasta el año 2015 para luego ir lentamente alejándose y volver a su situación actual dentro de unos años. -Se desplazan las coordenadas astronómicas de Ascensión Recta y Declinación en relación a las estrellas. Esto obliga a efectuar correcciones a lo largo del tiempo aunque para el observador aficionado esto es prácticamente imperceptible. -Se mueven las constelaciones zodiacales. Esto provoca que su ubicación no es la misma que cuando se fijaron hace unos años. La Nutación Se trata de un pequeño movimiento de vaivén en el movimiento cónico de precesión. Viene provocado por la atracción de la Luna sobre el abultamiento ecuatorial de la Tierra. Son bucles que se producen cada 18,6 años.

5 2.1. Astronomía de posición LA ESFERA TERRESTRE Vamos a suponer que la esfera terrestre es perfecta. Vamos a fijar un sistema de coordenadas que nos facilite la situación de cualquier punto de la superficie de la esfera. Para explicar estas coordenadas empezaremos definiendo un conjunto de conceptos básicos: - Eje y Polos. Nuestro planeta rota sobre un eje que llamaremos Eje del Mundo o Línea de Polos. Sus extremos se conocen como Polo Norte y polo Sur. - Ecuador. Círculo Máximo perpendicular al eje de la Tierra. La divide en dos subesferas o hemisferios, el Hemisferio Norte y el hemisferio Sur. - Paralelos. Círculos menores paralelos al Ecuador. Aun que hay infinitos, tenemos cuatro que son especiales como veremos más adelante, que son el Trópico de Cáncer, en el Hemisferio Norte a 23º 27, el Trópico de Capricornio, a 23º 27 del Ecuador en el Hemisferio Sur, el Círculo Polar Ártico a 23º 27 del Polo Norte y el Círculo Polar Antártico a 23º 27 del Polo Sur. - Meridianos. Círculos máximos que unen ambos polos Las coordenadas geográficas Según la división que hemos hecho por los círculos paralelos queda la Tierra dividida en: Una zona tórrida. Comprendida entre los trópicos. En esta zona se produce la máxima y mínima declinación del Sol, como veremos en la unidad didáctica dedicada al movimiento aparente del Sol, esto es, en esta zona el astro rey alcanza las mayores alturas culminando el cenit dos veces al año. Dos zonas templadas. Son las que quedan determinadas entre los trópicos y los círculos polares. Aquí el Sol nunca culmina el cenit y las temperaturas son más bajas que la zona anterior. Dos zonas glaciares. Son las extremas comprendidas entre los círculos polares y los polos. Aquí los rayos solares inciden de forma muy oblicua por lo que las temperaturas son muy bajas. Los días y las noches son más largos hasta llegar a los Polos donde el día dura 6 meses.

6 2.1. Astronomía de posición Coordenadas geográficas: Longitud y Latitud Longitud: Arco de meridiano contado desde el Ecuador al punto donde se encuentra el observador. Siempre será menor de 90º y se distingue como Norte o con signo positivo y Sur o con signo negativo, según el hemisferio donde nos ubiquemos. Latitud: Arco de Ecuador medido desde el meridiano cero o de Greenwich hasta el meridiano del lugar, llamándose longitud oeste cuando, visto desde fuera de la Tierra y el Polo Norte hacia arriba, queda a la izquierda del meridiano cero y longitud este si queda a la derecha. Conociendo estas coordenadas podemos situar cualquier punto donde nos encontremos en la superficie terrestre. ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª LA ESFERA CELESTE Vamos a fijar una especie de convenio que, aun sabiendo que no es verdadero, nos va a servir para nuestros propósitos. Suponemos que todos los astros están a la misma distancia y que la Tierra está en el centro geométrico de una gran esfera de la cual vemos su cara interna en la que están pegados los objetos celestes. Esto último no es muy complicado ya que, debido a las inmensas distancias que nos separan la visión aparente del cielo nocturno desde la Tierra es justamente la de una esfera. Un punto de sumo interés para el observador que se inicia en la afición de la Astronomía es la orientación en la esfera celeste. Esto es, cómo encontrar objetos cuya posición conocemos previamente o deducir la posición aproximada del objeto observado para identificarlo. Para localizar objetos celestes necesitaremos un sistema de coordenadas. Los sistemas de coordenadas que vamos a utilizar serán similares a los usados para definir posiciones en la esfera terrestre que, recordamos eran la latitud y la longitud. Para la esfera celeste daremos algunas definiciones que nos ayudarán a introducir los sistemas de coordenadas. Si prolongamos la dirección de los polos terrestres tendremos el Eje del Mundo. Los puntos de intersección del eje del mundo con la esfera celeste serán los Polos Celestes, el Norte en el hemisferio boreal y el Sur en el austral. El plano perpendicular al Eje del Mundo forma el Ecuador Celeste. La Vertical del Lugar es la dirección de la gravedad en dicho lugar que corta a la esfera celeste en dos puntos: el Cenit y el Nadir. El Cenit es el punto situado justo encima del observador y el Nadir, bajo sus pies, por lo cual no es visible.

7 2.1. Astronomía de posición El Horizonte del lugar es el círculo máximo de la esfera celeste perpendicular a la Vertical del lugar. El Meridiano del lugar será el circulo máximo formado por el Eje del Mundo y la línea ZN (cenit-nadir). El paso de un astro por el Meridiano del Lugar se llama Culminación Superior o Paso por el Meridiano. La Meridiana es la recta de intersección del plano del horizonte y del meridiano del lugar. Une los puntos Norte y Sur. Su perpendicular, lógicamente, señala el Este- Oeste. Movimiento aparente de los astros. El día sideral Si nos fijamos con detalle en le lugar que ocupa, por ejemplo una estrella, a una hora concreta en la bóveda celeste, al día siguiente a la misma hora no ocupará la misma posición sino que se habrá adelantado casi 4 minutos Es el denominado Día Sideral, cuyo valor alcanza exactamente 23 horas 56 minutos y 4 segundos, lo que equivale a un arco de 1º. Esto es, cada 15 días adelanta una hora o, lo que es lo mismo 15º. Por lo tanto en seis meses recorrerá 180º y en un año volverá a su posición inicial. Esto demuestra el desplazamiento de la Tierra alrededor del Sol y al cabo del año iremos viendo las distintas constelaciones. ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª

8 2.1. Astronomía de posición COORDENADAS CELESTES: HORIZONTALES, ECUATORIALES Y ECLÍPTICAS Coordenadas Horizontales o Altacimutales Es el sistema más natural e inmediato para un observador ya que utiliza como referencias el círculo vertical y el horizonte. La intersección de este último con el meridiano del lugar define el origen. Las coordenadas son: Altura (h), arco del vertical comprendido entre el horizonte y el astro. Se mide desde el horizonte por lo que su valor se mide entre 0 y 90º. Si el astro está por debajo del horizonte tomará valor negativo. Acimut (a) es el arco de horizonte medido de sur a oeste hasta la vertical del astro. Su valor oscila entre 0 y 360º. El inconveniente que presenta es que sus valores cambian con la latitud del lugar y buscamos valores fijos para cada astro. Coordenadas eclípticas Son aquellas coordenadas que están referidas a la eclíptica, que definimos como la línea imaginaria que describe el Sol observado desde la Tierra en su recorrido por el cielo. Son útiles para el seguimiento de planetas ya que se mueven dentro de la franja de la eclíptica y no dependen del lugar ni instante de observación Los círculos de referencia son la eclíptica y el llamado meridiano eclíptico o círculo máximo que pasa por los polos de la eclíptica. El origen es el punto Aries o intersección de la eclíptica con el ecuador celeste, momento en que el Sol pasa del hemisferio sur celeste al hemisferio norte celeste. Esto ocurre en el equinoccio de primavera. Las coordenadas son: Longitud Celeste (λ) arco de la eclíptica comprendido entre el punto Aries y la intersección con el meridiano que pasa por el astro. Se mide en grados, minutos y segundos y varía entre 0 y 360º. Latitud Celeste (β) o arco del meridiano eclíptico que pasa por la estrella comprendido entre su intersección con la eclíptica y el astro. Su valor oscila entre -90º y 90º. Es nula para el Sol.

9 2.1. Astronomía de posición Coordenadas ecuatoriales Como el Punto Aries es el mismo para todos los observadores, las coordenadas ecuatoriales son universales, esto es, independientes del lugar de observación. Se trata del sistema utilizado en los catálogos estelares y en los trabajos de investigación. Tienen como círculos de referencia el ecuador celeste y el meridiano que pasa por la estrella y su origen es el Punto Aries. Las coordenadas son: Ascensión Recta (α). Es el arco de ecuador celeste medido desde el punto Aries hasta el meridiano celeste que contiene al astro. Se expresa en horas, minutos y segundos y varía entre 0 y 24 horas. Declinación (δ). Arco del meridiano de la estrella comprendido entre su intersección con el ecuador celeste, adoptada como origen, y la estrella. Su valor se expresa en grados, minutos y segundos y oscila entre 0º y 90º. Es positiva en el caso de las estrellas del hemisferio boreal y negativa para las del hemisferio austral

10 2.1. Astronomía de posición Utilización práctica de las coordenadas ecuatoriales PRÁCTICA 1 Múltiples aficionados a la observación astronómica con telescopio tienen la costumbre de orientarse en el cielo por estimación. Esto es, a partir de un astro conocido mueven lentamente el tubo de forma aproximada hasta encontrar el objeto buscado. Este método puede ser considerado válido para encontrar objetos conocidos, visibles a simple vista y que se ubiquen cerca de otros que nos sirvan de referencia. Estos aficionados nunca podrán observar más que una pequeña parte de los cuerpos celestes alcanzables con su telescopio. Para sacar partido a un instrumento hace falta recurrir a las coordenadas celestes. Aunque hoy en día abundan los telescopios con autoguiado veremos cómo utilizar una montura ecuatorial. Aunque luego veremos brevemente cómo poner en estación un telescopio y se tratará el tema en la unidad didáctica dedicada instrumentos astronómicos, vemos la forma adecuada de utilizar el sistema de coordenadas ecuatorial. Queremos observar el cúmulo globular NGC6093 que sabemos, después de consultar en algún catálogo, está en el punto α = 16h14m y δ = -22º51. Buscamos en el mapar la estrella brillante más próxima y comprobamos que es Antares, en la constelación de Escorpio, cuya posición es α = 16h26m y δ = -26º19. Por lo tanto el cúmulo que buscamos se encuentra 12m al Oeste y 3º 28 al norte. Movemos entonces el telescopio, valiéndonos de los círculos graduados, 3º28m al norte y 12m al oeste y el cúmulo aparecerá en el campo de visión por el ocular Puesta en estación del telescopio. Práctica con una montura ecuatorial real PRÁCTICA 2 Evidentemente encontrar el origen de la ascensión recta (α) en el punto Aries, cuando el Sol cruza la eclíptica en el inicio de la primavera, es muy dificil. Esa posición se fija con instrumentación muy precisa. A nivel de usuario solemos utilizar un sistema indirecto. Fijamos el Eje Polar de la montura los más aproximada a norte que podamos. Vamos a tomar, por ejemplo, como alineación de referencia las estrellas Arcturus y Vega. En el catálogo vemos que su declinación es +19º 27 y +38º 44, respectivamente. Apuntamos a Arcturus y desplazamos el círculo graduado correspondiente a declinación en la montura a ese valor. Nos movemos hasta apuntar a Vega y volvemos a girar el círculo hacia el valor de la declinación de Vega. Haremos sucesivas pequeñas sucesivas rectificaciones hasta que ajustemos el valor adecuadamente. Si vamos ajustando valores durante la observación podremos mantener un nivel de ajuste aceptable en el tiempo.

11 2.2. Las constelaciones ª ª 2.2 LAS CONSTELACIONES La orientación mediante las constelaciones. El Zodíaco. ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª Desde la perspectiva de La Tierra las estrellas visibles de proyectan sobre la esfera celeste. Fueron agrupadas de diversas maneras según las distintas civilizaciones reflejando en esos grupos de estrellas seres mitológicos, reyes y princesas e incluso animales. Estas figuras permanecen invariables durante largos período de tiempo. Oficialmente la Unión Astronómica Internacional reconoce un total de 88 constelaciones. En la antigüedad su conocimiento era fundamental. El éxito de una civilización o su desaparición dependía del conocimiento del cielo. La aparición de ciertas estrellas significaba la llegada de los calores o los fríos invernales. En Egipto sabían que la aparición de Sirio antes del amanecer, la estrella de Isis, como ellos la conocían, predecía la crecida del Nilo. La estrella Spica, en la constelación de Virgo, aparece en el cielo nocturno a principios de septiembre, anunciando la buena época para la siembra y se ocultará al anochecer a mediados de agosto, momento de la recogida del trigo maduro. En un mundo sin calendarios este tipo de información era vital. Los primeros marinos que se aventuraban en ultramar utilizaban las estrellas y las constelaciones como guía. Había un punto fundamental que es el norte y que en nuestro hemisferio está señalado por una estrella, Polaris, en la constelación de la Osa Menor. Es el único punto fijo desde nuestra referencia como observadores y, conocido éste ya deducimos los otros tres puntos cardinales restantes. También, con instrumentación propia, como el astrolabio o el sextante, podían, por la altura de Polaris, deducir a que latitudes se dirigían, ya que cuanto más elevada veamos la estrella más al norte estamos.

12 2.2. Las constelaciones Sólo una mirada al cielo nocturno nos indica que la distribución de las estrellas en el mismo no es uniforme, no parecen distribuidas al azar. Hay regiones ricas en puntos luminosos y otras relativamente pobres. Podríamos matizar tres motivos para que esto sea así. A saber, la proximidad al plano galáctico, la aglomeración real y la perspectiva Estamos inmersos en una galaxia espiral, vivimos en las afueras de uno de sus brazos. En una noche clara podemos apreciar una franja que recorre de norte a sur el cielo del verano. Es nuestra galaxia vista de canto. Es la Vía Láctea. Esta diferencia es sustancial si observamos, por ejemplo, sagitario en verano y Leo en una noche de primavera. La riqueza de estrellas que encontramos en la proximidad del ecuador galáctico queda potenciado por la abundancia de aglomeraciones reales de estrellas o cúmulos y que nos ofrecen una gran variedad de objetos de observación. Las zonas pobres de estrellas en estrellas, como Leo, Virgo o Piscis son escasas en objetos intragalácticos interesantes pero, por la contra, nos ofrecen una ventana hacia el exterior, hacia otras galaxias. La aglomeración real viene dada por zonas en el cielo realmente ricas en estrellas, como son los cúmulos o asociaciones, grupos de estrellas que aparecen visualmente muy juntos aunque, en el caso de cúmulos abiertos, pueden separarse visualmente. En otros casos aparecen como manchones de luz que sólo pueden resolverse con ayuda del telescopio. Su origen puede estar en el nacimiento conjunto del grupo de estrellas o poseer un movimiento común bastante consecuente, tal como ocurre con algunas estrellas de la Osa Mayor. En otras ocasiones es el propio azar el que hace que veamos estrellas muy distantes entre sí, juntas en una determinada dirección. La combinación de esta distribución aparente con la real, permiten estructurarlo en constelaciones y asterismos, siendo estos últimos pequeños grupos de estrellas dentro de la misma constelación que, por lo general, ofrecen alineaciones curiosas. Todavía hoy las constelaciones, por su nombre más que por su significado nos sirven de punto de referencia para situarnos en una zona concreta del cielo. Las constelaciones han recibo nombres desde tiempos antiguos. Aunque utilizamos sus nombre latinos sus nombre se remotan a la cultura mesopotámica, griega y árabe. De las 88 constelaciones que existen, en su mayoría son nombres de origen mitológico y aluden a seres vivos, ya humanos o sobrehumanos y de animales. Ya las constelaciones del hemisferio sur no visibles desde el mediterráneo o Próximo Oriente, reciben nombre a partir del siglo XVIII y harán referencia a objetos modernos de la época. En la actualidad los astrónomos han dotado a las constelaciones de límites bien definidos por lo que cada constelación no representa sólo un grupo de estrellas sino una determinada región del cielo. Una estrella ubicada dentro de esa región formará parte de dicha constelación. Dentro de cada constelación las estrellas se distinguen asignándoles letras griegas α, β, γ, en orden al brillo aparente decreciente. Por lo tanto, la αleo será la estrella más brillante de la constelación de Leo.

13 2.2. Las constelaciones La orientación mediante las constelaciones La capacidad de orientarnos en un cielo nocturno con ayuda de las estrellas se incrementa con el conocimiento de las constelaciones. Debido al movimiento de rotación vemos que las diferentes constelaciones se van desplazando de este a oeste para acabar desapareciendo por el oeste. Por otra parte, originado al movimiento de traslación alrededor del Sol hace que nos parezca que éste se mueva hacia el este por entre las estrellas a lo largo del año. Al principio orientarse utilizando las estrellas pueden ser bastante desalentador por el aparente desorden y la dificultad de elaborar figuras y formas con ellas. Veremos que con un poco de práctica y algo de técnica resulta no solo desalentador sino incluso un reto estimulante. conforman el asterismo del carro. Se trata de siete estrellas con una forma muy característica, con un brillo similar y que por cercanía al polo norte celeste gira los suficientemente cerca de él como para poder verlas todo el año. Cuando hayamos localizado por primera vez este asterismo va a ser muy fácil encontrarlo el resto de las veces. Si tomamos las dos estrellas más lejanas de la cola y prolongamos su distancia unas cinco veces nos va a llevar a una estrella no muy luminosa pero fácil de ver porque está relativamente aislada. Es la Estrella Polar. La técnica que vamos a desarrollar se trata de buscar una estrella de fácil localización para tomarla como referencia y luego ir saltando de una a otra. En el hemisferio norte tenemos la suerte de que una estrella relativamente luminosa se ubique muy cerca del polo norte celeste. Va a ser una buena referencia por mantenerse fija desde nuestra perspectiva terrestre por lo que la vamos a encontrar en el mismo sitio a cualquier hora de cualquier día del año. Hablamos de la Estrella Polar. Vamos a ver cómo localizarla Pues ya sabemos donde está el norte. Lógicamente tendremos el sur a nuestras espaldas el este a nuestra derecha y el oeste a nuestra izquierda. La Estrella Polar pertenece a la Osa Menor o Ursa Minor, una constelación sólo apreciable bajo cielos oscuros, con baja contaminación lumínica. Existe una constelación de fácil localización en nuestras latitudes septentrionales que se denomina la Osa Mayor. Dentro de esa constelación hay un grupo de siete estrellas que Si prolongamos todavía más esa línea nos vamos a la preciosa constelación de en forma de casa con tejado llamada Cefeo o Cepheus. La línea nos lleva a Alrai, la estrella que hace de tejado.

14 2.2. Las constelaciones Observamos que si seguimos la misma línea llegamos a Casiopea, situada en la parte diametralmente opuesta a la Osa Mayor respecto a la Estrella Polar. Si volvemos a la Osa Mayor y continuamos la línea curva de la cola llegamos a Arcturus o Arturo, una estrella brillante de la constelación de Bootes o Boyero. Es una estrella de color naranja y la quinta más brillante del cielo. Pero aún hay más. Si continuamos esta misma curva llegamos a Spica, la estrella más brillante de la constelación de Virgo o la Virgen. Se trata de una estrella de color azul claro y una de las más bellas del cielo. Del mismo modo y también partiendo de la Osa Mayor, concretamente de la parte del cazo, si prolongamos una línea imaginaria en sentido contrario a la Polar llegamos a Regulus, la estrella α de la constelación de Leo, con una forma muy característica

15 2.2. Las constelaciones Y de este modo vamos viajando de constelación en constelación hasta llegar, con tiempo y paciencia, a recorrer la cúpula celeste y nuestra percepción de la misma ya no será aquel aspecto caótico que veíamos al principio. Podremos apreciar un exquisito orden en la ubicación de las estrellas, orden que nos servirá entre otras cosas, para detectar alguna luminaria que habrá cambiado de posición, por lo que sabremos que estaremos viendo algo distinto de una estrella, posiblemente un planeta. Esto va a ocurrir en una zona concreta del cielo llamada Zodíaco, que trataremos a continuación. El Zodíaco Si nos fijamos en el movimiento aparente del Sol visto desde La Tierra parece que atraviesa una serie de constelaciones concretas describiendo una línea curva a la cual vamos a llamar eclíptica. A +/- 8º de eclíptica está la franja zodiacal la que, por convención, dividimos en 12 partes por lo que posee 12 constelaciones. Cada mes el Sol está en cada una de ellas. Tienen distintos tamaños. Escorpio es la más pequeña y Virgo la mayor. Dado que estamos girando en un mismo disco el Sol y todos los demás planetas del sistema solar, desde nuestra perspectiva los veremos siempre describiendo una trayectoria aproximada a la eclíptica. Es por ello que nunca veremos un planeta en una constelación que no pertenezca al zodíaco. En esta franja nos encontraremos a Aries, Tauro, Géminis, Cáncer, Leo, Virgo, Libra, Escorpio, Sagitario, Capricornio, Acuario y Piscis. La utilidad para los antiguos de conocer el zodíaco era como calendario. Su diseño inicial dato de los babilonios hace algo más de años. Para nosotros encontrar las constelaciones del zodíaco va a ser relativamente fácil ya que, además de seguir la trayectoria que de día veíamos en el Sol, siempre saldrán hacia el este y se pondrán hacía el oeste. En esta zona, como decimos, encontraremos a los demás planetas del Sistema Solar y La Luna. Es por ello, también, que se ha dado el nombre de eclíptica a la trayectoria del Sol por ser en esta línea donde se producen los eclipses, ya que sólo en ella se pueden encontrar el Sol y la Luna. Las antiguas civilizaciones también daban a un significado astrológico a la ubicación del Sol y planetas en el zodíaco, por que el creían ver la posibilidad de adivinar el futuro o ciertos parámetros que gobernarían la vida los nacidos en determinadas fechas. Desde el punto de vista astronómico no se da credibilidad alguna a estas afirmaciones ya que carecen de base científica y siguen un método totalmente dispar al de la Ciencia

16 2.3. El sol ª ª 2.3 EL SOL Movimiento aparente del sol en la esfera celeste. Las estaciones. Los eclipses. ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª Práctica propuesta: estudio sobre el manejo de un reloj solar. Movimiento aparente del sol en la esfera celeste Nuestro planeta gira alrededor del Sol cerrando una vuelta completa cada año. Vamos a estudiar como varía la posición del Sol y su recorrido por el cielo Los puntos del horizonte por donde sale (orto) y se pone (ocaso) el Sol varían constantemente en el transcurso de un año. El 21 de marzo, fecha del equinoccio de primavera, el Sol sale justo por el Este y se pone justo por el Oeste. Con el transcurso de los días, estos puntos van moviéndose hacia el Norte, primero rápidamente, luego más lentamente, hasta el 21 de junio, fecha del solsticio de verano, en que el Sol alcanza su máxima altura en el cielo. A partir del 21 de junio, los puntos por donde sale el Sol se alejan del Norte acercándose al Este y al Oeste en su ocaso, cuyas posiciones vuelven a ocupar el 22 o 23 de septiembre momento del equinoccio de otoño. Luego se acercan al Sur, hasta el 22 de diciembre, día del solsticio de invierno, para alejarse después. Transcurrido un año, vuelven a coincidir con los puntos Este u Oeste. Si se construye un aparato denominado gnomon que consta de una varilla colocada verticalmente en el suelo, es posible medir la distancia entre la sombra proyectada por dicha varilla y la longitud de la varilla. Mediante un sencillo cálculo trigonométrico utilizando la fórmula:

17 2.3. El sol tg α = longitud varilla/longitud sombra El ángulo α nos da la altura del Sol sobre el horizonte a cada instante. Con el paso de las horas del día la sombra de la varilla se desplaza en el plano horizontal cruzando la línea norte-sur cuando el Sol pasa por el meridiano del lugar, eso ocurre al mediodía, momento en que el Sol alcanza su culminación superior. El 21 de diciembre, solsticio de invierno, la sombra de la varilla es máxima por estar el Sol bajo en el horizonte, mientras que el 21 de junio, solsticio de verano, la sombra proyectada por la varilla es mínima, momento de máxima altura alcanzada por el Sol sobre el horizonte. Antes de que el Sol atraviese el Ecuador el 21 de marzo su declinación es negativa. Ese día su declinación vale cero y en ese instante el Sol coincide con el Punto Aries. La duración del día sería igual a la de la noche. En los días posteriores la declinación del Sol es positiva y sigue subiendo hasta que su valor alcanza +23º 27, estando el Sol en ese instante en el Solsticio de verano o Trópico de Cáncer. En el hemisferio norte ese día es el más largo del año y la noche es la más corta. A partir de ese momento la declinación del Sol empieza a disminuir hasta que nuevamente se anula el 21 de septiembre, momento en que se encuentra el Sol en el Punto Libra y otra vez la duración del día es igual a la de la noche. Sigue disminuyendo la declinación, ahora con valores negativos, hasta el Solsticio de invierno o Trópico de Capricornio el 21 de diciembre, alcanzando su declinación el valor -23º 27, momento en que la noche es más larga y el día más corto. Las estaciones Las estaciones se producen porque el eje de la Tierra está inclinado 23º 27 con respecto al plano de su órbita. El eje de rotación de La Tierra se mantiene fijo apuntando siempre al norte, punto señalado con gran proximidad por la Estrella Polar. Las estaciones no son iguales en todo el planeta. En las zonas intermedias de ambos hemisferio se distinguen cuatro estaciones, las conocidas primavera, verano, otoño e invierno. En los polos sólo se contemplan dos estaciones y el la zona ecuatorial ni siquiera eso ya que ahí habrá períodos de sequía o lluvia. Recordamos que el solsticio es aquel momento en que el Sol se encentra en uno de los dos trópicos. La latitud de los trópicos no puede ser otra que 23º 27 ; al igual que la de los círculos polares es 66º 33 ; es decir, 90º - 23º 27.

18 2.3. El sol Solsticios y equinoccios totalizan los cuatro instantes en que anualmente se produce un cambio de estación. El cambio de una estación a otra, así como de un estado de soleamiento a otro no se produce de forma repentina; el mismo movimiento de rotación y traslación terrestre produce un cambio constante y gradual que acontece con el sucesivo transcurrir de los días, semanas y meses. Efectos de las estaciones En las regiones polares a partir del 21 de marzo, el Polo Norte recibirá la luz del Sol, mientras que en el Polo Sur será de noche durante seis meses. El Sol permanecerá visible sobre el horizonte durante las 24 horas apareciendo cada día más alto en el cielo. Tras alcanzar alrededor del 21 de junio su máxima altura sobre el horizonte, el Sol comenzará un lento movimiento de descenso, como una espiral vista desde el polo, que nuevamente lo llevará al horizonte alrededor del 23 de septiembre. Será entonces que en el transcurso de los seis meses siguientes será el Polo Sur el que disfrutará de un prolongado día de seis meses de luz solar. En las latitudes intermedias, el 21 de marzo el Sol resultará visible durante 12 horas exactamente. Entre los meses que van de abril a junio los rayos del Sol iluminarán el hemisferio norte durante más de 12 horas y el Sol aparecerá cada mediodía más alto sobre el horizonte, hasta alcanzar el 21 de junio su máxima altura. Entre los meses de junio y diciembre, el Sol aparecerá, en cada mediodía, cada vez más bajo. El 23 de septiembre se encontrará en el equinoccio de otoño con otras doce horas justas de Sol para continuar su movimiento descendiente hasta el 21 de diciembre que alcanza su mínima altura sobre el horizonte, para entonces volver a emprender su camino ascendente hacia un nuevo año. En el Ecuador, día y noche siempre serán iguales durante todo el año. Dado que la órbita de La Tierra alrededor del Sol es elíptica su velocidad no es constante y esa variación da lugar a diferente duración de las estaciones, ya que dicha velocidad será máxima en las cercanías del perihelio o punto más cercano al Sol a lo largo de una órbita, durante el 2 ó 3 de enero y mínima en el afelio o punto más alejado del Sol a lo largo de una órbita, lo que se produce el 2 ó 3 de julio. La fecha de comienzo de las estaciones oscila respecto al año trópico, entendido como el intervalo entre dos pasos consecutivos del Sol por el Punto Aries por lo que dura 365,2422 días solares medios. La fracción de día que cada año se acumula es igual a unas seis horas, y cada cuatro años suma un día entero, éste se recupera en el año bisiesto y, por consiguiente se desplaza un día el comienzo de las estaciones siguientes

19 2.3. El sol LOS ECLIPSES SOLARES Conocemos como eclipse solar al fenómeno astronómico originado cuando, desde nuestra perspectiva coinciden en el cielo, por lo menos lo suficiente como para que parte del disco solar sea ocultado por el disco lunar. Si la Luna pasa por delante del Sol pero no consigue cubrir por completo su disco tendremos un eclipse parcial Gracias a una coincidencia de la naturaleza podemos observar tanto eclipses totales como anulares, dado que si la Luna estuviese mas lejos de la Tierra, o fuese mas pequeña su superficie no llegaría a ocultar totalmente el disco solar, obteniéndose eclipses anulares en el mejor de los casos. Debe tenerse en cuenta que aunque la Luna se encuentre en fase nueva cada ciclo, no siempre se produce un eclipse lunar. Esto es debido a que la órbita de la Luna posee una inclinación con respecto a la eclíptica de unos 5 grados. Por este motivo la Luna permanece la mayor parte del tiempo fuera de la eclíptica y el Sol, por propio concepto, solo se mueve sobre la eclíptica. La condición para que se produzca un eclipse es que el Sol se localice cerca de alguno de los nodos de la órbita lunar. Un nodo es el punto en el cual la Luna cruza la eclíptica, se denomina nodo ascendente cuando la cruza de Sur a Norte, y descendente si la cruza de Norte a Sur. La Luna tarda unos 28 días cumplir todo un ciclo, o sea, en volver a encontrarse en el nodo ascendente o descendente en ocasiones consecutivas, moviéndose en el cielo de Oeste a Este. Si la Luna se encuentra alejada de La Tierra durante el eclipse aun que pase totalmente por delante del Sol no podrá cubrir totalmente el disco de éste, por lo que nos encontraremos ante un eclipse anular. Si, en este caso, la Luna se halla más cerca de nuestro planeta el eclipse entonces será total.

20 Taller de Astronomía en las Ciencias del Mundo Contemporáneo: Fundamentos básicos y prácticas Astronomía de posición y medida del tiempo. La esfera celeste. El sol. Autor: Enrique Alonso. Presidente da FC3 Fundación CEO Ciencia e Cultura. Divulgador científico. ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª ª