LA ESFERA CELESTE Y SUS DEFINICIONES.

Todos los cálculos y Sistemas de Coordenadas en Astronomía de Posición han de sustentarse sobre la esfera celeste, entendiendo como tal a una esfera con centro situado en el observador, de radio cualquiera y sobre cuya superficie se proyectan todos los astros. Si se corta el conjunto de semirrectas que van desde el observador, situado en el centro, por la esfera celeste, cada astro vendrá representado en dicha esfera por un punto E, que va a representar la posición del mismo en uno determinados sistemas de coordenadas. Para estudiar estas posiciones se prescinde totalmente de la distancia entre la Tierra y el astro, ya que los sistemas coordenadas astronómicos únicamente fijan una posición a partir de ángulos, al igual que una posición en la Tierra queda definido por dos ángulos: longitud y latitud.
También es necesario hacer constar que la Tierra, aunque tiene dos movimientos regulares de rotación y traslación, se considera fija en los sistemas de coordenadas, en tanto en cuanto son los astros los que se mueven con el tiempo por la esfera celeste. En Astronomía de Posición, los sistemas son topocéntricos e invariables y son los astros los que tienen un movimiento aparente por la esfera celeste.
Si se prolonga el eje del mundo hasta cortar la esfera celeste, se obtendrá los polos celestes, Norte y Sur respectivamente. El plano perpendicular a este eje se denomina ecuador celeste, dividiendo a la esfera celeste en dos hemisferios celestes (Norte o boreal y Sur o austral). Los planos paralelos al del Ecuador determinan en la esfera círculos máximos que contienen al eje PP' se denominan meridiano celeste.
Si un observador se sitúa esta vez sobre la superficie terrestre, la vertical de un lugar es la dirección de la gravedad en dicho lugar y corta a la esfera celeste en dos puntos llamados cenit (Z) y nadir (N), estando el cenit situado por encima del observador y el nadir por debajo. Esta dirección está determinada claramente por la línea de la plomada en el lugar considerado de la superficie terrestre.

Figura. Elementos de la esfera celeste.
El horizonte de un lugar será el plano perpendicular a la vertical donde esté situado el observador. Divide a la esfera celeste en dos hemisferios: superior, que contendrá todos los astros visibles de la esfera celeste, con altura positiva sobre el horizonte del lugar y del inferior, que contiene los astros no visibles desde ese determinado lugar, por debajo de la línea del horizonte. De la misma manera, en este sistema local, se pueden definir los verticales de un lugar como los planos que contienen la vertical del lugar (circulo máximo intersección de dichos planos con la esfera celeste) y los almicantarat como los círculos menores resultantes de la intersección de la esfera celeste con planos paralelos al horizonte del lugar. Igualmente se define el meridiano como un circulo máximo que pasa por el eje del mundo PP', en este segundo sistema local, que depende de la posición del observador, a cada lugar corresponderá un meridiano, determinado por eje del mundo y la línea ZZ' del lugar.
Este meridiano del lugar es fijo (ya que también lo son el eje del mundo y la vertical del lugar) y corta al plano del horizonte en una línea fundamental en Geodesia y Topografía, es la que marca la dirección del norte verdadero. Esta línea es la meridiana o línea norte‐sur. La perpendicular a la línea meridiana, es la este‐oeste, determinando así los puntos cardinales en cada lugar. Todos estos puntos están situados en el horizonte del lugar, en el N y en el S, siempre en la intersección del plano del horizonte con el meridiano del lugar.
La Tierra, en su movimiento de traslación alrededor del Sol, se mueve en el plano denominado plano de la eclíptica. Su intersección con la esfera celeste da lugar al círculo máximo denominado Eclíptica, como se muestra en la figura. La intersección de este plano con el del ecuador da lugar a dos puntos: Aries (γ) y Libra (Ω).El ángulo que forma el plano del ecuador con el plano Eclíptica se denomina oblicuidad de la eclíptica y es prácticamente fijo (23° 26'), variando unos 48" por siglo. La línea perpendicular al plano de la eclíptica es el eje de la eclíptica ππ'.
Los puntos Aries y Libra determinan los equinoccios terrestre, ya que cuando el Sol se encuentra en el punto Aries (~ 21 marzo), pasa del hemisferio Sur al Norte, comenzando en este la primavera y cuando se encuentra en el punto libra (~ 21 septiembre), da lugar al comienzo del otoño y el Sol pasa por el hemisferio Norte al Sur. En los puntos intermedios (solsticios), el Sol se encuentra en las alturas mínima y máxima respecto del ecuador. En el solsticio de verano, en el Norte (~ 21 junio) el Sol en el hemisferio norte se encuentra en su punto más alto y en el de invierno (~ 21 diciembre), el Sol se encuentra en el punto más bajo de todo el año al mediodía.
Todos estos puntos determinan la duración del día y de la noche en ambos hemisferios (según la latitud del lugar).

Figura. Elementos de la esfera celeste.
En función de los planos fundamentales que se adopten para la definición de coordenadas astronómicas se obtienen uno u otro tipo de coordenadas: Horizontales, Ecuatoriales y Eclíptica (planos del horizonte del lugar, Ecuador o Eclíptica respectivamente).

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