Iniciación a la astronomía matemática.

Coordenadas astronómicas. I parte

Por Javier Peña.

Ubicar un astro en el cielo es fundamental en astronomía, de igual forma que es esencial fijar la posición de una ciudad o un barco en la Tierra. Imagínate por un momento que observas un objeto en el cielo nocturno y que desconoces su naturaleza. Poco podrías hacer por reconocerlo si no existieran atlas estelares que indicasen por medio de unas coordenadas, el lugar exacto de las estrellas y de otros objetos. Tampoco serviría de nada que te pusieras en contacto con un lejano observatorio porque ¿cómo le indicarías la situación del objeto?

Existen varias formas de posicionar un objeto estelar en el firmamento, pero recordemos que esta posición no nos indica de ninguna manera la distancia al objeto en cuestión, sino solamente la dirección en que se encuentra. Cada coordenada utiliza un plano de referencia y un punto de origen. Aquí estudiaremos los cuatro tipos de coordenadas, desde la más sencilla a la utilizada por los astrónomos. Cada una con sus ventajas e inconvenientes.

2a.- Para ubicar una ciudad sobre la superficie de la Tierra, utilizamos un sistema de coordenadas. Dividimos la Tierra en meridianos (círculos que van de polo a polo) y paralelos (círculos perpendiculares a los meridianos). Por convención, se adoptó como meridiano de partida el meridiano que pasa por Greenwich, pasando éste a ser el meridiano 0. La coordenada Longitud, marca los grados que hay de diferencia con respecto al meridiano 0, y toma valores que van de 0º a 180º (Este u Oeste). La coordenada Latitud se mide desde el paralelo del ecuador, cuyo valor es 0, tomando los valores de 0º a +90º (hacia el Norte) y 0º a -90º (hacia el Sur). Así por ejemplo, Madrid se halla a una latitud de 40º 25' Norte y 3º 45' Oeste.

Coordenadas Horizontales
Este sistema es el más sencillo y el primero en ser utilizado por nuestros antepasados para ubicar objetos en el cielo. El plano fundamental en el que se basa es el horizonte que como sabemos del capítulo I es el plano perpendicular a al vertical que une el cenit con el nadir. El horizonte divide a la esfera celeste en dos hemisferios, el visible o superior, y el invisible o inferior. El punto de origen es el punto geográfico Sur (ver dibujo 2b en página siguiente).

Teniendo esto en cuenta, cualquier astro viene determinado por dos números o coordenadas. El acimut «A» del astro es el arco SO de horizonte, contando desde el punto Sur, y en dirección Oeste, hasta la vertical del astro. La altura «h» es el arco OE del vertical ZEN (este vertical es el plano que pasa por el cenit, la estrella y el nadir).
En muchos libros de astronomía verás que el acimut tiene su origen en el punto Norte y no en el Sur como aquí se indica. Lo cierto es que existen dos tipos de acimut, el topográfico que efectivamente se mide desde el punto cardinal Norte (y esta es la equivocación que cometen estos libros) y el acimut astronómico cuyo origen es el punto cardinal Sur. Aclarado esto seguiremos con la exposición.
El acimut se mide en grados desde a partir de 0º en el Sur hasta 359º y en dirección Oeste. Es siempre positivo y determina el vertical en que se encuentra el astro. La altura será positiva cuando la midamos hacia el cenit y negativa cuando la midamos hacia el nadir. Su valor queda comprendido entre los 0º en la base del horizonte y los +90º en el cenit, o –90º en el nadir.

2b.- Para conocer las coordenadas horizontales de una estrella, un observador debe mirar directamente hacia el Sur geográfico. A partir de ahí, y siempre en dirección Oeste, girará hasta encontrarse en la vertical de la estrella. El resultado, en grados, le dará el acimut del astro (si estuviera justo en el Oeste, el acimut tomaría el valor de 90º). Una vez te encuentres en la base de la estrella (su vertical), puedes hallar su altura midiendo los grados desde el horizonte a la estrella. (Si ésta estuviera en el cenit, su altura sería de +90º).

2c.- Fíjate en el cambio de acimut y altura que sufre la estrella E en un tiempo determinado t. Las estrellas salen por el este y se ponen por el oeste, en círculos perpendiculares al eje del mundo (la recta que va de polo a polo). Después de un tiempo t, la estrella pasa de su posición E1 a la E2, más baja y más al oeste. También el acimut varía en función del tiempo.

Ventajas e Inconvenientes
La ventaja de este sistema radica en la sencillez de posicionar un objeto. A grosso modo se puede hacer a ojo, aunque obviamente el instrumento ideal para obtener coordenadas precisas es el teodolito. Es por ello que este sistema es utilizado preferentemente por los topógrafos pero no olvidemos que también fue el primer sistema que utilizó el hombre para posicionar astros. Hoy en día, si bien no es utilizado por los astrónomos debido a los inconvenientes que tiene (y que describiremos un poco más abajo) no te quepa duda que es interesante para el que se inicia porque le sirve para iniciarse en la medida de los ángulos en el cielo.

Dos son las desventajas: la posición geográfica del observador y el propio movimiento de la Tierra. ¿Qué quiere decir esto último? Pues que dado que tanto el acimut como la altura están basados en planos terrestres, su movimiento con respecto a la esfera celeste hace que estos dos valores varíen en función del tiempo. Veamos en el siguiente diagrama (dibujo 2c) de que va todo esto.

Pongamos que en un momento determinado T vemos una estrella E1 posicionada con un acimut A1 y una altura h1 determinadas. Al cabo de un tiempo T’, la estrella estará en la posición E2 de tal forma que ahora su acimut vale A2 y la altura h2. Como se puede comprobar en el intervalo de tiempo TT’ se ha producido un incremento del acimut (DA) y, en esta ocasión, de una disminución de la altura (Dh), lo que significa que no existe un valor fijo para la estrella. Esto es muy desfavorable ya que si observamos un cometa, por ejemplo, y damos su posición al IAC (Instituto Astrofísico de Canarias), tendríamos que indicar nuestra posición geográfica exacta y la hora en TU. El IAC haría las conversiones necesarias y buscaría el cometa en cuestión. A pesar de la rapidez en las comunicaciones y en los cálculos gracias a los ordenadores, el pequeño lapsus de tiempo desde que vemos el cometa hasta que lo buscan los astrónomos del IAC, ya ha hecho varíar la posición del cometa, aumentando la dificultad de localizarlo. Además, en todo momento sus coordenadas están cambiando y sería un verdadero caos la comunicación entre todos los observatorios. Un lío, ¡eh!