En Astronomía la posición de un astro se determina ordinariamente mediante coordenadas polares. Sin embargo y dado que en principio la distancia r es desconocida, solo nos preocupará la dirección OP del astro, determinable mediante las coordenadas . Lo que hacemos es proyectar todos los astros sobre una esfera de radio arbitrario, que se denomina esfera celeste. Tal esfera está centrada en el observador. En realidad el observador, prescindiendo de irregularidades topográficas solo ve una semiesfera celeste , limitada por un plano que pasa por el pie del observador y que corta a la esfera celeste en un círculo llamado horizonte.
Eje del mundo Es el eje de rotación de la esfera celeste causado por el movimiento de rotación de la Tierra. Este eje corta a la esfera celeste en dos puntos llamados Polos, Norte al situado sobre la esfera celeste en nuestro hemisferio, y Sur al opuesto.
Horizonte astronómico Es el plano que pasa por el observador y es perpendicular a la vertical. Su intersección con la esfera celeste se llama línea del Horizonte.
Plano meridiano del lugar Es el plano determinado por la Vertical y el Eje del mundo. Su intersección con la esfera celeste es el meridiano del lugar.
Línea meridiana El plano meridiano y el horizonte se cortan según una recta llamada meridiana. Su intersección con la esfera celeste determina los puntos cardinales norte y sur.
Línea perpendicular Es una línea perpendicular a la meridiana y situada en el plano del horizonte. Su intersección con la esfera celeste determina los puntos cardinales este y oeste.
Latitud del lugar: Al ángulo formado por la meridiana y el eje del mundo se llama latitud.
Nota: La vertical, meridiana, y perpendicular forman un triedro el que si tomamos los ejes coordenados tal como están dibujados resulta inverso ó retrógrado. Las coordenadas (x,y,z) se denominan rectilíneas horizontales.
Las coordenadas esféricas horizontales son:
Acimut a : Es el arco de horizonte contado desde el punto sur hasta la intersección del horizonte con la vertical del astro, en sentido retrogrado de 0° a 360°.
Altura h: Es la distancia esférica del astro al horizonte. Varia de 0° a 90° cuando la estrella está por arriba del horizonte y de 0° a -90° cundo está por debajo.
Distancia zenital z: es el arco complementario a la altura. Es decir la distancia de un astro al zenit.z=90-h
Las líneas coordenadas son los Verticales caracterizados por a=cte y los almucantarantes con h=cte o z=cte. Los verticales son círculos máximos que pasan por el cenit y nadir y los almucantarantes son círculos menores paralelos al horizonte.
Por tratarse de coordenadas esféricas:
Círculos horarios: Son los círculos máximos de la esfera celeste que pasan por los polos celestes.
Paralelos celestes: Son los círculos menores paralelos al Ecuador .
NOTA: El eje del mundo, la intersección del plano meridiano con el plano del ecuador, y la perpendicular, determinan un triedro centrado en el observador, que tal como está dibujado es retrógrado. Las coordenadas de un punto A (x' , y', z') se llaman rectilíneas horarias.
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Las coordenadas esféricas horarias son:
Ángulo Horario H: es el arco de ecuador medido desde la recta de intersección del plano meridiano y el plano del ecuador, hasta el círculo horario del astro, en sentido retrógrado y desde 0h. a 24h.
Declinación D: Es el ángulo medido desde el círculo del astro al Ecuador. Positiva hacia el Norte y negativa hacia el Sur Varia pues entre 90º y -90º
Distancia Polar P: Es el complementario de la Declinación.
Las líneas coordenadas son las líneas horarias y los paralelos celestes. Por tratarse de coordenadas esféricas se cumplirá:
Nota: Los sistemas de coordenadas
horizontales y horarias dependen del lugar del observador sobre la
superficie de la Tierra, son por tanto sistemas locales. La altura y el
acimut merced al movimiento de la esfera celeste, cambian con la posición del
observador y para un mismo observador cambian con el tiempo. En las coordenadas
horarias el movimiento diurno solo afecta al ángulo horario H, mientras
la declinación permanece fija con el tiempo. Observadores sobre el
mismo meridiano terrestre miden la misma declinación y ángulo horario pero no si
varía la longitud del observador. Los sistemas que estudiaremos a continuación
tienen las coordenadas celestes independientes de la posición del observador y
se denominan no locales.
La Línea de Equinoccios es la intersección del Ecuador con la Eclíptica. La intersección de esta línea con las esfera celeste son los puntos equinocciales. Se llama punto vernal o punto Aries, al punto donde se proyecta el Sol al pasar del hemisferio sur al norte.
Triedro de referencia ecuatorial: La línea de equinoccios (eje x), el diámetro ecuatorial perpendicular(eje y) y el eje del mundo (eje z), forman un triedro a derechas en el que cualquier punto viene representado por unas coordenadas rectilíneas ecuatoriales:
Las coordenadas esféricas ecuatoriales son:
Ascensión Recta arco contado sobre el ecuador y a partir del punto Aries contado en sentido directo. Un giro completo son 24 horas así que 1 hora equivale a 15º. Una hora tiene 60 minutos de arco y 1 minuto 60 segundos de arco. 4 minutos equivalen por cierto a 1º y es una antigua medida caldea de tiempo llamada us.
Declinación: Ángulo que forma el astro con el ecuador, al igual que en coordenadas Horarias.
De la relación entre coordenadas cartesianas y esféricas:
El Tiempo sidéreo en un lugar e instante dado es el ángulo horario que forma el meridiano del lugar con el punto Aries en ese instante y representa el tiempo que ha transcurrido desde que el punto Aries pasó por el meridiano del lugar.
Cuando un astro culmina o pasa por el meridiano H=0 por lo que el tiempo sidéreo local es la ascensión recta del astro.
Las coordenadas esféricas eclípticas son:
Longitud celeste L es el arco de la Eclíptica contado a partir del punto Aries y en sentido directo.
Latitud celeste B es el ángulo que es astro forma con la eclíptica.
La relación entre coordenadas cartesianas y esféricas permite escribir: