Ubicando lugares en la tierra
Comencemos por fijar nuestra posición en la superficie del planeta Tierra. Como discutimos en Observando el cielo: el nacimiento de la astronomía, el eje de rotación de la Tierra define las ubicaciones de sus polos norte y sur y de su ecuador, a mitad de camino. Las otras dos direcciones también están definidas por los movimientos de la Tierra: el este es la dirección hacia la cual gira la Tierra y el oeste es su opuesto. En casi cualquier punto de la Tierra, las cuatro direcciones (norte, sur, este y oeste) están bien definidas, a pesar de que nuestro planeta es redondo y no plano. Las únicas excepciones son exactamente en los polos norte y sur, donde las direcciones este y oeste son ambiguas (porque los puntos exactamente en los polos no giran).
Podemos usar estas ideas para definir un sistema de coordenadas unido a nuestro planeta. Tal sistema, como el diseño de calles y avenidas en Manhattan o Salt Lake City, nos ayuda a encontrar dónde estamos o dónde queremos ir. Las coordenadas en una esfera, sin embargo, son un poco más complicadas que las de una superficie plana. Debemos definir círculos en la esfera que desempeñen el mismo papel que la cuadrícula rectangular que se ve en los mapas de la ciudad.
Un gran círculo es cualquier círculo en la superficie de una esfera cuyo centro está en el centro de la esfera. Por ejemplo, el ecuador de la Tierra es un gran círculo en la superficie de la Tierra, a medio camino entre los polos Norte y Sur. También podemos imaginar una serie de grandes círculos que pasan por los polos norte y sur. Cada uno de los círculos se llama meridiano; cada uno de ellos es perpendicular al ecuador, cruzándolo en ángulo recto.
Cualquier punto en la superficie de la Tierra tendrá un meridiano que lo atraviesa. El meridiano especifica la ubicación este-oeste, o longitud, del lugar. Por acuerdo internacional (y se necesitaron muchas reuniones para que los países del mundo lo aceptaran), la longitud se define como el número de grados de arco a lo largo del ecuador entre su meridiano y el que pasa por Greenwich, Inglaterra, que ha sido designado como el Primer Meridiano . La longitud del primer meridiano se define como 0 °.
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| Latitud y longitud de Washington, DC. Usamos latitud y longitud para encontrar ciudades como Washington, DC, en un globo terráqueo. La latitud es el número de grados al norte o al sur del ecuador, y la longitud es el número de grados al este o al oeste del primer meridiano. Las coordenadas de Washington DC son 38 ° N y 77 ° W. |
¿Por qué Greenwich, podrías preguntar? Cada país quería que 0 ° de longitud pasara por su propia capital. Greenwich, el sitio del antiguo Observatorio Real, fue seleccionado porque estaba entre Europa continental y los Estados Unidos, y porque fue el sitio durante gran parte del desarrollo del método para medir la longitud en el mar. Las longitudes se miden al este o al oeste del meridiano de Greenwich de 0 ° a 180 °. Como ejemplo, la longitud del punto de referencia de la casa del reloj del Observatorio Naval de EE. UU. En Washington, DC, es 77.066 ° W.
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| Observatorio Real de Greenwich, Inglaterra. En el punto cero de longitud internacionalmente acordado en el Observatorio Real de Greenwich, los turistas pueden pararse y atravesar la línea exacta donde la longitud "comienza". |
Su latitud (o ubicación norte-sur) es la cantidad de grados de arco que está lejos del ecuador a lo largo de su meridiano. Las latitudes se miden al norte o al sur del ecuador de 0 ° a 90 °. (La latitud del ecuador es 0 °.) Como ejemplo, la latitud del punto de referencia del Observatorio Naval mencionado anteriormente es 38.921 ° N. La latitud del Polo Sur es 90 ° S, y la latitud del Polo Norte es 90 ° NORTE.
Ubicando lugares en el cielo
Las posiciones en el cielo se miden de una manera muy similar a la forma en que medimos las posiciones en la superficie de la Tierra. Sin embargo, en lugar de latitud y longitud, los astrónomos usan coordenadas llamadas declinación y ascensión recta. Para denotar posiciones de objetos en el cielo, a menudo es conveniente utilizar la esfera celestial ficticia. Vimos en Observando el cielo: el nacimiento de la astronomía que el cielo parece girar alrededor de los puntos sobre los polos norte y sur de la Tierra, puntos en el cielo llamados polo celeste norte y polo celeste sur. A medio camino entre los polos celestes, y por lo tanto a 90 ° de cada polo, se encuentra el ecuador celeste, un gran círculo en la esfera celeste que está en el mismo plano que el ecuador de la Tierra. Podemos usar estos marcadores en el cielo para establecer un sistema de coordenadas celestes.
La declinación en la esfera celeste se mide de la misma manera que la latitud se mide en la esfera de la Tierra: desde el ecuador celeste hacia el norte (positivo) o sur (negativo). Entonces, Polaris, la estrella cerca del polo norte celeste, tiene una declinación de casi + 90 °.
La ascensión recta (RA) es como la longitud, excepto que en lugar de Greenwich, el punto elegido arbitrariamente donde comenzamos a contar es el equinoccio vernal, un punto en el cielo donde la eclíptica (el camino del Sol) cruza el ecuador celeste. RA puede expresarse en unidades de ángulo (grados) o en unidades de tiempo. Esto se debe a que la esfera celestial parece girar alrededor de la Tierra una vez al día a medida que nuestro planeta gira sobre su eje. Por lo tanto, los 360 ° de RA que se necesita para dar una vuelta alrededor de la esfera celeste también pueden establecerse en 24 horas. Entonces cada 15 ° de arco es igual a 1 hora de tiempo. Por ejemplo, las coordenadas celestes aproximadas de la estrella brillante Capella son RA 5h = 75 ° y declinación + 50 °.
Una forma de visualizar estos círculos en el cielo es imaginar la Tierra como una esfera transparente con las coordenadas terrestres (latitud y longitud) pintadas con pintura oscura. Imagina la esfera celestial a nuestro alrededor como una bola gigante, pintada de blanco por dentro. Luego imagínese en el centro de la Tierra, con una bombilla brillante en el centro, mirando a través de su superficie transparente hacia el cielo. Los polos terrestres, el ecuador y los meridianos se proyectarán como sombras oscuras en la esfera celeste, lo que nos dará el sistema de coordenadas en el cielo.
La tierra girando
¿Por qué se levantan y se ponen muchas estrellas cada noche? ¿Por qué, en otras palabras, el cielo nocturno parece girar? Hemos visto que la rotación aparente de la esfera celeste podría explicarse por una rotación diaria del cielo alrededor de una Tierra estacionaria o por la rotación de la Tierra misma. Desde el siglo XVII, se ha aceptado generalmente que es la Tierra la que gira, pero no fue sino hasta el siglo XIX que el físico francés Jean Foucault proporcionó una demostración inequívoca de esta rotación. En 1851, suspendió un péndulo de 60 metros que pesaba unos 25 kilogramos de la cúpula del Panteón en París y comenzó a balancear el péndulo de manera uniforme. Si la Tierra no hubiera estado girando, no habría habido alteración del plano de oscilación del péndulo, por lo que habría seguido trazando el mismo camino. Sin embargo, después de unos minutos, Foucault pudo ver que el plano de movimiento del péndulo estaba girando. Foucault explicó que no era el péndulo el que estaba cambiando, sino la Tierra que giraba debajo de él. Ahora puede encontrar tales péndulos en muchos centros de ciencia y planetarios de todo el mundo.
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| Péndulo de Foucault. A medida que la Tierra gira, el plano de oscilación del péndulo de Foucault cambia gradualmente, de modo que en el transcurso de 12 horas, todos los objetivos en el círculo en el borde de la plataforma de madera son derribados en secuencia. |
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