Por David Galadí Enríquez

Se nos dice desde la escuela que la Tierra tiene dos movimientos. El primero es el de rotación alrededor de su eje, que se trató en detalle en el capítulo anterior y que se manifiesta, al mirar al firmamento, en el cambio aparente del panorama celeste con el paso de las horas. Pero hay un segundo movimiento, el de traslación de la Tierra alrededor del Sol. La observación astronómica a simple vista también revela los efectos de la traslación con un cambio muy ligero del aspecto del cielo de un día a otro, si se mira siempre a la misma hora. Pero el ciclo de la traslación necesita todo un año para completarse y esto explica que haga falta más tranquilidad y paciencia para reparar en esta trasformación paulatina del paisaje celeste, que es la responsable de que cada estación del año esté asociada a sus propias constelaciones características.

Alrededor del Sol

Ya vimos que la Tierra rota: completa una vuelta en torno a su eje en lo que llamamos un día. La actividad humana se rige por la luz solar, así que acostumbramos a medir el paso del tiempo de acuerdo con la posición aparente del Sol en el cielo. Lo más habitual es comenzar las actividades cotidianas hacia la salida del Sol y terminarlas alrededor de la puesta. Entre ambos momentos hay un instante, el mediodía, en el que el lugar desde el que se observa está encarado hacia el Sol, momento en que el disco solar alcanza la mayor altura sobre el horizonte en toda la jornada. Por supuesto, no podemos ver el Sol en el intervalo que media entre su puesta y la siguiente salida, porque está bajo el horizonte, pero en algún momento de ese lapso de tiempo debe pasar por su posición aparente de menor altura y a ese instante, simétrico al mediodía, lo llamamos medianoche.

Podríamos medir la duración del día a partir de cualquiera de los fenómenos comentados: salida del Sol, puesta, mediodía o medianoche. Por varios motivos en los que no vamos a entrar en esta guía de inicio resulta más conveniente tomar o bien la medianoche o el mediodía para este fin. Si imaginamos que se pone en marcha un cronómetro en el instante justo en que el Sol alcanza la máxima altura sobre el horizonte y se detiene cuando se produzca el mismo fenómeno al día siguiente, entonces el intervalo de tiempo medido será de 24 horas.

Lo anterior es cierto en promedio, porque hay varios efectos que hacen que la duración verdadera de los días, el tiempo exacto entre dos mediodías consecutivos, no sea siempre exactamente de 24 horas, pero esta afirmación sí es del todo cierta como media. Por supuesto, el resultado de la medida será el mismo, de nuevo en promedio, si se toma como referencia no el mediodía, sino la medianoche.

Pero aquí nos interesa sobre todo la observación del cielo estrellado, así que centremos la atención no tanto en el mediodía como en la medianoche. En la figura 1 representamos el lugar de observación, el observatorio, como una figurita humana esquemática. Se muestran cuatro posiciones de la Tierra en su órbita alrededor del Sol, en las épocas de inicio de cada una de las cuatro estaciones del año: marzo, junio, setiembre y diciembre. En los cuatro casos se ilustra el instante que corresponde a la medianoche en el observatorio: la figura humana está diametralmente opuesta al Sol y se encuentra encarada hacia las profundidades del universo en lo más hondo de la noche.

A la vista de esa figura queda bastante claro que en cada una de esas cuatro mediasnoches, separadas entre sí por intervalos de tres meses, el observatorio tiene a la vista regiones del universo totalmente diferentes. El panorama accesible a la vista en cada noche de observación va cambiando. A medida que la Tierra se desplaza alrededor del Sol, la visual desde un observatorio hacia el cenit, a medianoche, va barriendo toda una banda sobre el cielo.

Figura 1. La Tierra alrededor del Sol a lo largo de un año. Se muestran cuatro posiciones orbitales de la Tierra separadas entre sí por tres meses, correspondientes a los inicios de las estaciones del año tradicionales. En cada configuración se representa el observatorio mediante una figura humana esquemática (en marzo no llega a verse por encontrarse al otro lado de la esfera terrestre) y en condiciones de medianoche. Como se ve, a lo largo del año en el momento de la medianoche la Tierra va encarando el observatorio hacia regiones diferentes del firmamento: el aspecto del cielo nocturno cambia con el paso de las estaciones. La figura 2 muestra sin deformaciones las cuatro constelaciones elegidas.

Esto se ha representado en la figura 1 con esquemas de algunas de las constelaciones características de cada temporada. Quizá sean más fáciles de reconocer tal y como se muestran en la figura 2, donde aparecen sin deformación y con el norte siempre arriba. En marzo, a medianoche, culmina la región celeste de Virgo. Pasados tres meses, a finales de junio, destaca más en el firmamento la zona de Sagitario. Hacia el equinoccio de setiembre, sobre todo desde el hemisferio norte terrestre, se dan las condiciones óptimas para disfrutar de Casiopea. La constelación de Orión hace las delicias de todo el planeta en las mediasnoches de diciembre.

Figura 2. Las constelaciones elegidas en la figura 1 para representar el cielo de la medianoche al inicio de cada estación. De izquierda a derecha: Virgo, Sagitario, Casiopea y Orión. Norte arriba en todas las figuras.

Por supuesto, este cambio del panorama celeste se va produciendo de manera progresiva, poco a poco de jornada en jornada. Este es el motivo por el que la mayor parte de la población no suele darse cuenta de que sucede. Pero quienes tenemos interés por observar el cielo, sea a simple vista o con instrumentos, no podemos ignorar este proceso, que hace que cada época del año tenga su propio cielo característico.

Echemos unos números. La Tierra completa una vuelta de 360º alrededor del Sol en un año, que dura 365.25 días. Esto significa que nuestro planeta recorre aproximadamente un grado de su órbita cada jornada. Entonces, una línea visual desde el observatorio hacia el cenit local cambia de posición sobre el cielo, si se observa en dos noches consecutivas a la misma hora, en un grado. Ya hemos visto en otras entregas que un grado viene a ser el doble del tamaño aparente de la Luna llena, o lo que cubre en el cielo un centímetro si se sostiene una regla a la distancia del brazo extendido (a 60 cm del ojo).

Pero combinemos esto con la rotación. Si la rotación terrestre cubre una vuelta de 360º en 24 horas, es decir, en 1440 minutos, se deduce que la rotación terrestre barre un grado en cuatro minutos de tiempo. Esto significa que aquel grado diario de desplazamiento introducido por la traslación le ahorra cuatro minutos a la rotación terrestre, cuando se trata de mirar las estrellas.

Visto de otro modo: tomemos una estrella cualquiera y pongamos en marcha el cronómetro cuando pase por un punto concreto de nuestro panorama, quizá justo por una antena del edificio de enfrente. Si esperamos a la noche siguiente y detenemos el cronómetro cuando la estrella se vea en la misma posición aparente, sobre la misma antena, veremos que el reloj ha estado funcionando durante 24 horas menos 4 minutos. La antena llega a la estrella cuatro minutos antes de que pasen 24 horas. Los cuatro minutos restantes corresponden al grado adicional que la línea visual se ha visto arrastrada por el cielo debido a la traslación terrestre. Si seguimos observando durante esos cuatro minutos, la estrella que hemos tomado como referencia se desplazará en el panorama un grado hacia el oeste, pero en ese momento el Sol será el que habrá recuperado la misma posición aparente que tenía ayer a esa misma hora.

De aquí surge la distinción tradicional entre el día solar y el día sidéreo. El día solar es el intervalo entre dos mediodías (o dos mediasnoches), tal y como lo hemos definido más arriba, y dura 24 horas porque así se ha decidido (dicho de otro modo, se definió el segundo, al principio, para que coincidiera con una fracción 1/86400 de un día solar medio). Pero si se toma como referencia una estrella lejana, y no el Sol, entonces la Tierra tarda un poco menos en completar una vuelta, y este es el día sidéreo, que dura 23 horas y 56 minutos (aproximadamente, dado que en los cálculos anteriores hemos introducido varias aproximaciones poco importantes).

El cielo cambia día tras día

Todo esto lo hemos venido ilustrando pensando en que la visual desde el observatorio apunta más o menos hacia el cenit local y a medianoche, pero en realidad rige también para cualquier otra dirección de observación y cualquier otra hora fija. Todo este proceso de cambio progresivo del cielo nocturno a lo largo del año, a razón de un grado de desplazamiento cada día, es lo que explica que en nuestro primer contacto con el cielo estrellado tuviéramos que elegir zonas celestes diferentes para cada mes. Recordemos que entonces planteábamos observar no a medianoche, sino unas dos horas tras la puesta del Sol.

Llevemos este cambio progresivo del cielo, debido a la traslación de la Tierra en torno al Sol, al contexto más cotidiano, el del panorama celeste del comienzo de cada noche, un poco después de cada anochecer, cuando las estrellas empiezan a verse en el firmamento.

Figura 3. El cielo de la tarde cambia día tras día. La figura humana esquemática representa un observatorio ecuatorial (quizá en Quito) y la flecha blanca señala la dirección de observación hacia poniente poco después de la puesta de Sol. A fines de abril (a) la visual alcanza la zona de Tauro, la de Géminis en la segunda mitad de mayo (b) y Cáncer al acabar junio (c). La figura 4 presenta la escena desde el punto de vista del observatorio.

Consideremos para ello la situación que se representa en la figura 3. Representamos en ella el Sol, como centro de la órbita terrestre, y nuestro planeta en tres posiciones orbitales distintas (a, b y c). Centremos la atención en la posición marcada con la letra a. El observatorio, que podemos imaginar situado en el ecuador del planeta (supongamos el entorno de Quito) aparece algo más allá de la frontera entre el día y la noche, solo un poco después de que el Sol se haya ocultado. Por tanto, nos encontramos al inicio de la noche y al dirigir la mirada hacia poniente (flecha blanca que parte de la figura humana esquemática) contemplamos la parte del firmamento que hay al oeste y que se verá, quizá, aún con algo de resplandor residual solar, el crepúsculo, en las zonas más cercanas al horizonte.

Figura 4. El cielo de la tarde cambia día tras día. Desde un observatorio ecuatorial, tras la puesta de Sol, se observa hacia poniente Tauro a fines de abril (A), Géminis en la segunda mitad de mayo (B) y Cáncer al acabar junio (C). La figura 3 explica el mecanismo que subyace a la escena desde un punto de vista exterior a la Tierra.

En la figura 3 esta primera visual, desde la posición a, apunta a la región celeste de Tauro y es posible que desde este observatorio ecuatorial se contemple una vista parecida a la que se muestra en la parte izquierda (diagrama A) de la figura 4, con Tauro cercano al horizonte y algunas regiones de Orión y Auriga más elevadas. Este podría ser el panorama típico de un anochecer de la segunda mitad de abril.

El tiempo pasa y más o menos un mes después, en la posición b de la figura 3, la misma visual orientada al cielo del atardecer toca la esfera celeste treinta grados (recordemos, un grado de avance por cada día) más allá: ya no hay rastro de Tauro y las regiones de Orión y Auriga que antes brillaban altas al atardecer ahora rozan el horizonte. La figura de Géminis, con sus luminarias Cástor y Pólux, domina esta vista de finales de mayo (posición B en la figura 4).

Y la historia se repite otro mes más tarde. A finales de junio (posición c) Cástor y Pólux están a punto de perderse en las luces crepusculares y domina el principio de la noche, hacia poniente, la pobre región celeste de Cáncer.

Cada estación tiene su cielo

Y así disponemos, por fin, de las herramientas para entender lo que pasa en el cielo. La combinación de sus ciclos diurno y anual nos regalan un rico espectáculo en el que hay un orden repetitivo y muy bien definido. Las regiones del centro galáctico (zonas de Sagitario y Escorpio) se disfrutan mejor en los meses de junio a agosto, mientras que la parte opuesta de la Galaxia aparecen en la otra mitad de la Vía Láctea seis meses antes o después, de diciembre a febrero. Las épocas intermedias primaverales u otoñales brindan cielos menos poblados, pero siempre característicos de cada parte del año y de cada hora de la noche.

Por eso los planisferios celestes giratorios se configuran teniendo en cuenta los dos ciclos combinados, el anual y el diario. La ventana de estos instrumentos representa el cielo visible correspondiente a las horas y fechas que coinciden en el limbo graduado.

Escapan a este esquema general los objetos móviles del Sistema Solar, como la Luna, cuyos ciclos ya hemos tratado a fondo en otro capítulo de esta serie, o como los planetas, cuyo comportamiento tendremos ocasión de comentar más adelante.

Bibliografía y recursos

De nuevo recomendamos comprobar el contenido de este capítulo mediante el programa informático Stellarium, que permite reproducir el cielo en la computadora, disponible de manera gratuita para muchos sistemas operativos. https://stellarium.org/es/

Hemos demostrado que hay un cielo para cada mes. El séptimo cielo ofrece una sección mensual en la que se describe el aspecto del cielo cada mes, para observatorios en latitudes medias del hemisferio norte, teniendo en cuenta no solo estrellas y constelaciones, sino también el Sol, la Luna y los planetas. https://elseptimocielo.fundaciondescubre.es/disfruta-del-universo/el-cielo-del-mes/