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Esfera celeste, coordenadas de los astros y triángulo de posición

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La esfera celeste: un modelo útil

Para la navegación astronómica imaginamos que todos los astros están pegados a una esfera enorme, de radio arbitrario, con la Tierra en su centro. Es la esfera celeste. No es real, pero funciona: lo único que nos interesa de un astro es en qué dirección lo vemos, no a qué distancia está. Sobre esa esfera proyectamos los elementos de la Tierra y los del observador.

Elementos de la esfera celeste

ElementoDefinición
Eje del mundoProlongación del eje de rotación terrestre. Corta a la esfera en el polo norte celeste y el polo sur celeste.
Polo elevado y polo depresoEl polo elevado es el del mismo nombre que la latitud del observador (para un observador en latitud N, el polo norte celeste): está sobre su horizonte. El polo depreso es el contrario y queda bajo el horizonte.
Ecuador celesteCírculo máximo perpendicular al eje del mundo: la proyección del ecuador terrestre.
Zenit, nadir y eje zenitalEl zenit es el punto de la esfera que queda justo sobre la cabeza del observador (prolongación de la vertical); el nadir, el opuesto. La recta que los une es el eje zenital o vertical del lugar.
Meridiano del lugarCírculo máximo que pasa por los polos y por el zenit. El meridiano superior es la mitad que contiene al zenit; el meridiano inferior, la que contiene al nadir.
Horizonte racional o verdaderoCírculo máximo perpendicular a la vertical del lugar que pasa por el centro de la Tierra. Sobre él se miden las alturas verdaderas.
Horizonte visible o de la marLa línea donde vemos que el cielo toca el mar. Queda por debajo del horizonte racional porque el ojo del observador está elevado: esa diferencia es la depresión.
Puntos cardinalesEl meridiano del lugar corta al horizonte en los puntos Norte y Sur; el ecuador celeste lo corta en el Este y el Oeste.
📝 Recuerda

La altura del polo elevado sobre el horizonte es igual a la latitud del observador. Por eso la estrella Polar, que está muy cerca del polo norte celeste, da directamente una latitud aproximada.

Coordenadas horarias

Son las que usa el almanaque y no dependen del horizonte del observador, solo de su meridiano.

  • Paralelo de declinación: círculo menor paralelo al ecuador celeste que pasa por el astro. A lo largo de él se mueve el astro en su giro diario aparente.
  • Semicírculo horario (o círculo horario del astro): semicírculo máximo que va de polo a polo pasando por el astro.
  • Declinación (d): arco del semicírculo horario contado desde el ecuador hasta el astro, de 0° a 90°, Norte o Sur. En cálculo se toma positiva si es del mismo nombre que la latitud y negativa si es de nombre contrario.
  • Horario del lugar del astro (hL): arco del ecuador contado desde el meridiano superior del lugar hasta el semicírculo horario del astro, hacia el Oeste, de 0° a 360°. Cuando se cuenta hacia el Este o el Oeste de 0° a 180° se llama ángulo en el polo (P).

Coordenadas horizontales o azimutales

Dependen del lugar y del instante; son las que medimos con el sextante y la aguja.

  • Almicantarat: círculo menor paralelo al horizonte que pasa por el astro. Todos los puntos de un almicantarat tienen la misma altura.
  • Semicírculo vertical: semicírculo máximo que va del zenit al nadir pasando por el astro.
  • Altura (a): arco del vertical desde el horizonte hasta el astro, de 0° a 90°. Su complemento es la distancia zenital, z = 90° − a.
  • Azimut: ángulo en el zenit entre el meridiano del lugar y el vertical del astro.

El azimut se puede contar de tres maneras, y conviene no confundirlas:

FormaOrigen y sentidoValoresEjemplo
Náutico (Zv)Desde el Norte, en el sentido de las agujas del reloj0° a 360°235°
CuadrantalDesde el Norte o el Sur, hacia el Este o el Oeste0° a 90°S 55° W
AstronómicoDesde el punto cardinal del polo elevado, hacia el Este o el Oeste0° a 180°N 125° W (latitud N)

Los tres ejemplos de la tabla son la misma dirección: 235° náutico = S 55° W = N 125° W.

El triángulo de posición

Uniendo con arcos de círculo máximo el polo elevado, el zenit y el astro se forma el triángulo esférico de posición. Es la herramienta de toda la navegación astronómica, porque relaciona lo que da el almanaque (declinación y horario) con lo que medimos (altura y azimut) a través de la latitud.

LadoEntreValor
ColatitudPolo elevado – zenit90° − l
Codeclinación o distancia polar (Δ)Polo elevado – astro90° − d (d positiva si es del mismo nombre que l; negativa si es de nombre contrario, y entonces Δ supera 90°)
Distancia zenital (z)Zenit – astro90° − a
ÁnguloVérticeValor
Ángulo en el polo (P)Polo elevadoIgual a hL si hL < 180° (astro al Oeste) o a 360° − hL si hL > 180° (astro al Este)
Ángulo en el zenit (Z)ZenitEl azimut contado desde el polo elevado (azimut astronómico)

Ejemplo. Un observador en latitud 40° N ve un astro de declinación 15° S con altura 30°. La colatitud es 90° − 40° = 50°. Como la declinación es de nombre contrario a la latitud, la distancia polar es 90° + 15° = 105°. La distancia zenital es 90° − 30° = 60°.

💡 Consejo para el examen

En el examen de teoría preguntan mucho por los lados del triángulo. Fíjate siempre en si la declinación es del mismo nombre o de nombre contrario a la latitud: con nombre contrario la distancia polar es mayor de 90°.

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