Observar el cielo en una noche despejada es sobrecogedor, se percibe de inmediato lo que somos en el Universo: una partícula, aunque una partícula poderosa en virtud de nuestra capacidad de conocer, de pensar e interrogarnos sobre lo observado y además encontrar las respuestas.
Buscar respuestas a las muchas preguntas que surgen al dirigir la vista a la bóveda celeste nos convierte en astrónomos, esto es: el que conoce de las leyes y normas que rigen a los astros en el Cosmos. Pero las leyes que determinan los movimientos de los astros, su brillo y color, las leyes que explican el nacimiento y evolución de las estrellas, planetas, nebulosas, galaxias o de cualquier otro objeto o sistemas de objetos en el Cosmos por todo el Universo son leyes físicas, así que resultamos astrofísicos una vez que se entiende un poco de todo ello. Astrónomos y astrofísicos aficionados, ¡claro!, pero por algo se empieza.
Con los objetos celestes es imposible hacer experimentos, pero podemos obtener importantes resultados por medio de la observación científica, que es diferente del simple observar. Es un método de investigación riguroso que nos ha permitido llegar muy lejos en el conocimiento del Universo, un tipo de observación que permite interpretar lo que vemos a la luz del conocimiento acumulado. En la astrofísica hace posible medir o estimar el valor de parámetros físicos de los objetos celestes; sin medir, la Física no llega ninguna parte. El procesamiento del resultado de las mediciones por medio de herramientas de cálculo físico-matemático es lo que conduce a las respuestas que se buscan. Eso es lo que hace un astrofísico.
Si queremos estudiar un objeto celeste es preciso saber dónde encontrarlo sobre la bóveda celeste, para lo cual es particularmente útil una carta celeste, que no es otra cosa que un mapa del cielo. De la misma manera que disponemos de mapas detallados de todo o casi todo lo que hay sobre la superficie terrestre, poseemos cartas de todo o casi todo lo que observable sobre la bóveda celeste. Es fácil hallar aplicaciones para teléfonos móviles que proporcionan cartas del cielo lo suficientemente detalladas para un astrónomo aficionado: Sky Walk, Sky Tonight, Stellarium son algunas de las que se pueden tener en el móvil. También en Internet es posible hallar y descargar cartas celestes para computadoras personales, aunque requiere de algunos conocimientos básicos para poder emplearlas. De ello explicamos un poco en lo que sigue.
Existen básicamente dos formas de ubicar una estrella en la bóveda celeste. En esta ocasión explicaremos el denominado sistema horizontal de coordenadas, en el que la posición de la estrella se da por su altura y por su azimut, que son arcos de circunferencia medidos en grados. Dejamos para un momento posterior el otro sistema de coordenadas. Cualquiera sea la carta celeste de que se disponga en el móvil o en una computadora se podrá habilitar en ella alguna opción que nos informe el valor de esos dos arcos para un astro en particular, en un momento y lugar geográfico concreto. Veamos cómo se usan las coordenadas celestes altura y azimut.
Dirigiendo la vista al cielo, tenemos la sensación de estar en el centro de una gigantesca esfera de la que observamos su superficie interior. Realmente solo podemos observar el interior del hemisferio que queda sobre nosotros puesto que la superficie terrestre, que se extiende hasta el horizonte, no nos permite mirar el interior del hemisferio que queda debajo del horizonte. Ambos hemisferios constituyen la esfera celeste, la apariencia esférica de la bóveda celeste es consecuencia de que los astros están tan distantes de nosotros que nos parece que todos se encuentran a la misma distancia, aunque eso es solo una ilusión óptica.
El horizonte es la circunferencia sobre la esfera celeste que se forma al ser cortada por la superficie, aparentemente plana, de la Tierra. Decimos que es un horizonte matemático y solo observable desde mar abierto, bien lejos de toda costa. En cualquier otro lugar, el horizonte matemático queda cubierto por el contorno de la zona geográfica del lugar donde estamos.
Un punto de referencia sobre la bóveda celeste muy importante lo constituye el cenit, un punto imaginario y fijo directamente encima de la cabeza del observador. Ahora bien, desde el horizonte y hasta el cenit podemos trazar, sobre la bóveda celeste, un arco imaginario que pase por el astro que es objeto de la observación; por su orientación en la esfera celeste ese es un arco vertical. Al valor de este arco, medido desde el horizonte y hasta el astro le llamamos su altura angular o simplemente su altura.
Por ejemplo, la altura de un astro que se encuentre a la mitad del arco que pasa por él, trazado desde el horizonte hasta el cenit, es 45 grados. Otros ejemplos: la altura de un astro sobre el horizonte es 0 grados y la de un astro que se encuentre en el cenit es 90 grados. En resumen: si conocemos la altura de un astro sobre el horizonte, lo podremos ubicar en el extremo del arco vertical trazado desde el horizonte y de abertura igual a la altura angular dada.
Pero no es suficiente con dar la altura de un astro; de hecho hay toda una circunferencia paralela al horizonte para cada altura angular donde pueden encontrase otros astros. Esta circunferencia se denomina almicàntara. Además de la altura, es necesario indicar sobre cuál de los infinitos arcos verticales que se pueden trazar a través del cenit se encuentra el astro de interés, para esto se usa el punto del Sur como referencia sobre el horizonte.
La Tierra gira en torno a un eje imaginario dando una vuelta por día; los puntos de la superficie de la Tierra por donde el eje sobresale de ella son los polos. Uno es el polo Norte terrestre y el otro el polo Sur terrestre. Prolongando el eje de la Tierra, hacia la esfera celeste quedan determinados sobre ella, los polos Norte y Sur Celestes; estos polos están sobre la esfera celeste en los lugares donde el eje de la Tierra la atraviesa. El eje de la Tierra es para la esfera celeste el “eje del mundo”.
Ahora bien, parados sobre la superficie de la Tierra sabemos de su rotación por el giro aparente de la esfera celeste en torno al eje del mundo en sentido contrario al de rotación de la Tierra; resulta que, por fortuna, existe una estrella muy cerca del Polo Norte Celeste, la Polar. Si localizamos sobre la bóveda celeste la estrella Polar tenemos también localizado el Polo Norte Celeste. Al punto sobre el horizonte, exactamente debajo del Polo Norte Celeste se le denomina punto del Norte (N). De manera que, parados sobre la superficie de la Tierra y mirando hacia el punto del Norte, tenemos a 180 grados sobre el horizonte, exactamente a nuestra espalda, el punto del SUR (S). Por supuesto, 90 grados a la derecha del punto del Norte y sobre el horizonte está el punto de Este (E) y a 90 grados pero a la izquierda tenemos el punto del Oeste (O). La esfera celeste gira de Este a Oeste.
Para indicar la posición angular del arco vertical sobre el cual está el objeto celeste que interesa localizar se da su azimut, que es el valor del arco medido a lo largo del horizonte, desde el punto del SUR y hacia el OESTE, hasta el pie del arco vertical que pasa por el astro. Ejemplo: el azimut del punto del SUR es 0 grado, el del punto del OESTE es 90 grados, el del punto del NORTE es 180 grados y el del punto del ESTE es 270 grados. Como estos puntos se encuentran sobre el horizonte, la altura de ellos es 0 grado.
Quedan dos aspectos importantes por explicar, primero: lo que se observa en el cielo depende de la latitud geográfica del lugar de observación. No se observan los mismos objetos celestes desde La Habana que, por ejemplo, desde el ecuador de la Tierra. Esto es así porque al viajar a lo largo de un meridiano terrestre, cambia nuestra latitud geográfica y con esto cambia la altura de los polos celestes. En cualquier lugar, la altura de los polos celeste es igual a la latitud geográfica del lugar de observación, de manera que, a la carta celeste en tu móvil o computadora hay que darle el valor correcto de la latitud del lugar de observación. La latitud de la Habana es, con muy buena aproximación, 23 grados. Este valor de latitud puede ser usado con buenos resultados para cualquier otro lugar del país; en cualquier caso hay que saber su valor en la locación del observador. Hoy, casi todos los móviles tienen localizadores GPS y las cartas celestes en los móviles toman automáticamente el valor correcto de latitud y la longitud geográfica. Este último dato es importante para lo que sigue.
El segundo aspecto importante es la hora a la que ocurre la observación astronómica; las cartas celestes para móviles y computadoras tienen esto en cuenta y nos mostrarán el cielo que se puede observar en cada momento, pero es indispensable asegurarse de que la fecha y hora en nuestro dispositivo móvil o en la computadora, así como la longitud geográfica, sean las correctas. La longitud que corresponde al paralelo geográfico de la Habana es 82 grados Norte con 23 minutos. Este dato es necesario porque debido al movimiento de rotación de la Tierra, la noche empieza en cada locación en un momento distinto.
Con todo, por ejemplo, si la carta celeste, ajustada para observar el cielo desde La Habana nos dice que a la hora que hagamos la observación, un astro tiene 270 grados de azimut y una altura de 30 grados, entonces hay que buscarlo sobre el arco que pasa entre el punto del Este y el cenit, a 30 grados medidos desde el horizonte hacia el cenit. Otro ejemplo: como la estrella Polar se encuentra muy cerca de polo Norte celeste, ella siempre tiene un azimut muy próximo a 180 grados y su altura está siempre muy cerca de 23 grados, o sea la latitud de La Habana.
Por último, como la esfera celeste gira, con excepción de la estrella polar, el azimut y la altura de todos los demás astros están cambiando constantemente; sin embargo, la esfera celeste da una vuelta completa en 24 horas, eso significa que gira 15 grados por hora. Así, que, al menos durante unos pocos minutos las coordenadas horizontales del astro no habrán cambiado mucho y lo podremos encontrar en el entorno del mismo lugar.
Finalmente es necesario saber cómo ubicar la estrella Polar sobre la bóveda celeste, lo cual requerirá aprender a reconocer tres constelaciones muy significativas. Según la fecha y la hora, alguna de ellas estará visible sobre el horizonte hacia el Norte. Estas constelaciones son: la Osa Mayor, la Osa Menor y Casiopea.
La estrella Polar está en el extremo del mango o lanza de la Osa Menor y si trazamos una recta por las dos primeras estrellas del carro de la Osa Mayor hacia el horizonte, no encontraremos ninguna estrella de brillo apreciable hasta la estrella Polar.
Finalmente, la constelación Casiopea tiene la forma de una M con las “patas” abiertas, si trazamos una aproximada bisectriz entre las “patas” más cerradas de la M, iremos a dar con la estrella Polar. Debe advertirse que la estrella Polar es poco brillante, su luminosidad está casi en el límite de las estrellas que podemos observar a simple vista.
Ahora es fácil entender cómo usar una carta celeste. Hay que decidir qué objeto celeste observaremos, estudiar la carta previamente para obtener su azimut y altura a la hora que tenemos planificada la observación. Después, ubicados en el sitio que emplearemos como observatorio, nos paramos mirando directamente el punto del Norte. Así, lo que tenemos en el cielo directamente delante y encima de nosotros coincide con lo que muestra la carta en la dirección Norte. Nos volvemos hacia el punto del Sur, a nuestra espalda, y giramos hacia el Oeste el valor de azimut que informa la carta y seguidamente levantamos la vista hasta la altura a la que se encuentra en ese momento, ¡quedaremos mirando directamente al lugar donde se encuentra sobre la bóveda celeste el astro que buscamos! ¡Así de sencillo!
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