Esfera celestial

La Tierra gira dentro de una esfera celeste geocéntrica de radio relativamente pequeño . Aquí se muestran las estrellas (blancas), la eclíptica (roja, la circunscripción de la trayectoria anual aparente del Sol) y las líneas de ascensión recta y círculos de declinación (cian) del sistema de coordenadas ecuatoriales .

En astronomía y navegación , la esfera celeste es una esfera abstracta que tiene un radio arbitrariamente grande y es concéntrica a la Tierra . Todos los objetos en el cielo pueden concebirse como proyectados sobre la superficie interna de la esfera celeste, que puede estar centrada en la Tierra o en el observador. Si se centra en el observador, la mitad de la esfera se asemejaría a una pantalla hemisférica sobre la ubicación de observación.

La esfera celeste es una herramienta práctica para astronomía esférica , permitiendo astrónomos para especificar las posiciones aparentes de los objetos en el cielo si sus distancias son desconocidos o irrelevante. En el sistema de coordenadas ecuatoriales , el ecuador celeste divide la esfera celeste en dos mitades: los hemisferios celestes norte y sur .

Introducción

Esfera celeste, siglo XVIII. Museo de Brooklyn .

Debido a que los objetos astronómicos se encuentran a distancias tan remotas, la observación casual del cielo no ofrece información sobre sus distancias reales. Todos los objetos celestes parecen igualmente lejanos , como si estuvieran fijados en el interior de una esfera con un radio grande pero desconocido, ^[1] que parece girar hacia el oeste sobre su cabeza; mientras tanto, la Tierra bajo los pies parece permanecer quieta. Para los propósitos de la astronomía esférica , que se ocupa solo de las direcciones a los objetos celestes, no importa si este es realmente el caso o si es la Tierra la que está girando. mientras que la esfera celeste está estacionaria.

La esfera celeste puede ser considerada como infinita en radio . Esto significa que cualquier punto dentro de él, incluido el ocupado por el observador, puede considerarse el centro . También significa que todas las líneas paralelas , ya sean a milímetros de distancia o a través del Sistema Solar entre sí, parecerán intersecar la esfera en un solo punto, análogo al punto de fuga de la perspectiva gráfica . ^[2] Todos los planos paralelos parecerán cruzarse con la esfera en un gran círculo coincidente ^[3] (un "círculo de fuga").

Por el contrario, los observadores que miran hacia el mismo punto en una esfera celeste de radio infinito mirarán a lo largo de líneas paralelas, y los observadores mirarán hacia el mismo gran círculo, a lo largo de planos paralelos. En una esfera celeste de radio infinito, todos los observadores ven las mismas cosas en la misma dirección.

Para algunos objetos, esto está demasiado simplificado. Los objetos que están relativamente cerca del observador (por ejemplo, la Luna ) parecerán cambiar de posición frente a la esfera celeste distante si el observador se mueve lo suficiente, digamos, de un lado del planeta Tierra al otro. Este efecto, conocido como paralaje , se puede representar como un pequeño desplazamiento de una posición media. Se puede considerar que la esfera celeste está centrada en el centro de la Tierra, el centro del Sol o en cualquier otra ubicación conveniente, y se pueden calcular los desplazamientos de las posiciones referidas a estos centros. ^[4]

De esta forma, los astrónomos pueden predecir posiciones geocéntricas o heliocéntricas de objetos en la esfera celeste, sin necesidad de calcular la geometría individual de ningún observador en particular, y se mantiene la utilidad de la esfera celeste. Los observadores individuales pueden calcular sus propias pequeñas compensaciones de las posiciones medias, si es necesario. En muchos casos en astronomía, las compensaciones son insignificantes.

Por tanto, la esfera celeste puede considerarse como una especie de taquigrafía astronómica , y los astrónomos la aplican con mucha frecuencia. Por ejemplo, el Almanaque Astronómico de 2010 enumera la posición geocéntrica aparente de la Luna el 1 de enero a las 00: 00: 00.00 hora terrestre , en coordenadas ecuatoriales , como ascensión recta 6 ^h 57 ^m 48,86 ^s , declinación+ 23 ° 30 '05.5 ". En esta posición está implícito que es como se proyecta en la esfera celeste; cualquier observador en cualquier lugar que mire en esa dirección vería la" Luna geocéntrica "en el mismo lugar contra las estrellas. Para muchos usos (por ejemplo, calculando una fase aproximada de la Luna), esta posición, vista desde el centro de la Tierra, es adecuada.

Para aplicaciones que requieren precisión (por ejemplo, calcular la trayectoria de la sombra de un eclipse ), el Almanaque proporciona fórmulas y métodos para calcular las coordenadas topocéntricas , es decir, como se ve desde un lugar particular en la superficie de la Tierra, basado en la posición geocéntrica. ^[5] Esto abrevia enormemente la cantidad de detalles necesarios en tales almanaques, ya que cada observador puede manejar sus propias circunstancias específicas.

Historia griega en esferas celestes

Las esferas celestes (u orbes celestiales) fueron concebidas como entidades perfectas y divinas inicialmente de astrónomos griegos como Aristóteles (384 a. C. a 322 a. C.). El filósofo griego Aristóteles compuso un conjunto de principios llamados física aristotélicaque delineó el orden natural y la estructura del mundo. Como otros astrónomos griegos, Aristóteles también pensó en la "... esfera celeste como marco de referencia para sus teorías geométricas de los movimientos de los cuerpos celestes" (Olser, pág. 14). Con la adopción de Aristóteles de la teoría de Eudoxo, Aristóteles había descrito los cuerpos celestes dentro de la esfera celeste llenos de pureza, perfección y quintaesencia (el quinto elemento que se sabía que era divino y puro según Aristóteles). Significativamente, Aristóteles consideró que el Sol, la Luna, los planetas y las estrellas fijas son esferas perfectamente concéntricas que se dividen en dos regiones; la región sublunar y la región superlunar. Aristóteles había afirmado que estos cuerpos (en la región superlunar) son perfectos y no pueden ser corrompidos por ninguno de los cuatro elementos; agua contra incendios,aire y tierra. Los elementos corruptos solo estaban contenidos en la región sublunar y los elementos incorruptibles estaban en la región superlunar del modelo geocéntrico de Aristóteles. Aristóteles tenía la noción de que el comportamiento de los orbes celestiales debe moverse en un movimiento celestial (un movimiento circular perfecto) que continúa por la eternidad. También argumentó que el comportamiento y la propiedad siguen estrictamente a un principio de lugar natural donde el elemento quintaesencia sólo se mueve libremente por voluntad divina mientras que otros elementos; el fuego, el aire, el agua y la tierra son corruptibles al cambio y a la imperfección. Los conceptos clave de Aristóteles se basan en la naturaleza de los cinco elementos que distinguen la Tierra y los Cielos en la realidad astronómica con la aplicación del modelo de Eudoxo para definir las esferas como físicamente reales.Los elementos corruptos solo estaban contenidos en la región sublunar y los elementos incorruptibles estaban en la región superlunar del modelo geocéntrico de Aristóteles. Aristóteles tenía la noción de que el comportamiento de los orbes celestiales debe moverse en un movimiento celestial (un movimiento circular perfecto) que continúa por la eternidad. También argumentó que el comportamiento y la propiedad siguen estrictamente a un principio de lugar natural donde el elemento quintaesencia sólo se mueve libremente por voluntad divina mientras que otros elementos; el fuego, el aire, el agua y la tierra son corruptibles al cambio y a la imperfección. Los conceptos clave de Aristóteles se basan en la naturaleza de los cinco elementos que distinguen la Tierra y los Cielos en la realidad astronómica con la aplicación del modelo de Eudoxo para definir las esferas como físicamente reales.Los elementos corruptos solo estaban contenidos en la región sublunar y los elementos incorruptibles estaban en la región superlunar del modelo geocéntrico de Aristóteles. Aristóteles tenía la noción de que el comportamiento de los orbes celestiales debe moverse en un movimiento celestial (un movimiento circular perfecto) que continúa por la eternidad. También argumentó que el comportamiento y la propiedad siguen estrictamente a un principio de lugar natural donde el elemento quintaesencia sólo se mueve libremente por voluntad divina mientras que otros elementos; el fuego, el aire, el agua y la tierra son corruptibles al cambio y a la imperfección. Los conceptos clave de Aristóteles se basan en la naturaleza de los cinco elementos que distinguen la Tierra y los Cielos en la realidad astronómica con la aplicación del modelo de Eudoxo para definir las esferas como físicamente reales.s modelo geocéntrico. Aristóteles tenía la noción de que el comportamiento de los orbes celestiales debe moverse en un movimiento celestial (un movimiento circular perfecto) que continúa por la eternidad. También argumentó que el comportamiento y la propiedad siguen estrictamente a un principio de lugar natural donde el elemento quintaesencia sólo se mueve libremente por voluntad divina mientras que otros elementos; el fuego, el aire, el agua y la tierra son corruptibles al cambio y a la imperfección. Los conceptos clave de Aristóteles se basan en la naturaleza de los cinco elementos que distinguen la Tierra y los Cielos en la realidad astronómica con la aplicación del modelo de Eudoxo para definir las esferas como físicamente reales.s modelo geocéntrico. Aristóteles tenía la noción de que el comportamiento de los orbes celestiales debe moverse en un movimiento celestial (un movimiento circular perfecto) que continúa por la eternidad. También argumentó que el comportamiento y la propiedad siguen estrictamente a un principio de lugar natural donde el elemento quintaesencia sólo se mueve libremente por voluntad divina mientras que otros elementos; el fuego, el aire, el agua y la tierra son corruptibles al cambio y a la imperfección. Los conceptos clave de Aristóteles se basan en la naturaleza de los cinco elementos que distinguen la Tierra y los Cielos en la realidad astronómica con la aplicación del modelo de Eudoxo para definir las esferas como físicamente reales.También argumentó que el comportamiento y la propiedad siguen estrictamente a un principio de lugar natural donde el elemento quintaesencia sólo se mueve libremente por voluntad divina mientras que otros elementos; el fuego, el aire, el agua y la tierra son corruptibles al cambio y a la imperfección. Los conceptos clave de Aristóteles se basan en la naturaleza de los cinco elementos que distinguen la Tierra y los Cielos en la realidad astronómica con la aplicación del modelo de Eudoxo para definir las esferas como físicamente reales.También argumentó que el comportamiento y la propiedad siguen estrictamente a un principio de lugar natural donde el elemento quintaesencia sólo se mueve libremente por voluntad divina mientras que otros elementos; el fuego, el aire, el agua y la tierra son corruptibles al cambio y a la imperfección. Los conceptos clave de Aristóteles se basan en la naturaleza de los cinco elementos que distinguen la Tierra y los Cielos en la realidad astronómica con la aplicación del modelo de Eudoxo para definir las esferas como físicamente reales.

Numerosos descubrimientos de Aristóteles y Eudoxo (aproximadamente del 395 a. C. al 337 a. C.) han provocado diferencias en ambos modelos y han compartido propiedades similares simultáneamente. Aristóteles y Eudoxo reclamaron dos cuentas diferentes de esferas en los cielos. Según Eudoxo, solo había 27 esferas en los cielos, mientras que hay 55 esferas en el modelo de Aristóteles. Eudoxo intenta construir matemáticamente su modelo a partir de un tratado conocido como Sobre las velocidades (traducido del griego al inglés) y afirma la forma del hipopéde o lemniscate.estar asociado con el retroceso planetario. Aristóteles enfatizó que la velocidad de los orbes celestiales no cambia como los cielos, mientras que Eudoxo enfatiza que los orbes tienen una forma geométrica perfecta. Las esferas de Eudoxo producirían movimientos indeseables en la región inferior de los planetas, mientras que Aristóteles introdujo desenrolladores entre cada conjunto de esferas activas para contrarrestar los movimientos del conjunto externo, o de lo contrario los movimientos externos se transferirán a los planetas externos. Aristóteles observaría más tarde "... los movimientos de los planetas mediante el uso de combinaciones de esferas anidadas y movimientos circulares de manera creativa, pero las observaciones posteriores siguieron deshaciendo su trabajo" (Olser, pág. 15).

Aparte de Aristóteles y Eudoxo, Empédocles da una explicación de que el movimiento de los cielos, moviéndose a su alrededor a una velocidad divina (relativamente alta), coloca a la Tierra en una posición estacionaria debido al movimiento circular que impide el movimiento descendente por causas naturales. Aristóteles criticó el caso de Empédocles al argumentar que todos los objetos pesados van hacia la Tierra y no el remolino en sí que viene a la Tierra. Se burló y afirmó que la declaración de Empédocles era extremadamente absurda. Todo lo que desafíe el movimiento del lugar natural y los cielos inmutables (incluidas las esferas celestes sería inmediatamente criticado por Aristóteles).

Sistemas de coordenadas celestes

Estos conceptos son importantes para comprender los sistemas de coordenadas celestes , marcos para medir las posiciones de los objetos en el cielo . Ciertas líneas y planos de referencia en la Tierra , cuando se proyectan sobre la esfera celeste, forman las bases de los sistemas de referencia. Estos incluyen el ecuador , el eje y la órbita de la Tierra . En sus intersecciones con la esfera celeste, estos forman el ecuador celeste , los polos celestes norte y sur y la eclíptica , respectivamente. ^[6]Como la esfera celeste se considera arbitraria o de radio infinito, todos los observadores ven el ecuador celeste, los polos celestes y la eclíptica en el mismo lugar contra las estrellas de fondo .

A partir de estas bases, las direcciones hacia los objetos en el cielo se pueden cuantificar mediante la construcción de sistemas de coordenadas celestes. Similar a la longitud y latitud geográfica , el sistema de coordenadas ecuatoriales especifica posiciones relativas al ecuador celeste y los polos celestes , usando ascensión recta y declinación . El sistema de coordenadas de la eclíptica especifica posiciones relativas a la eclíptica (la órbita de la Tierra ), utilizando la longitud y latitud de la eclíptica . Además de los sistemas ecuatorial y eclíptico, algunos otros sistemas de coordenadas celestes, como el sistema de coordenadas galáctico, son más apropiados para propósitos particulares.

Historia

Los antiguos asumieron la verdad literal de las estrellas unidas a una esfera celeste, que giran alrededor de la Tierra en un día, y una Tierra fija. ^[7] El modelo planetario Eudoxano , en el que se basaron los modelos aristotélico y ptolemaico , fue la primera explicación geométrica del "vagabundeo" de los planetas clásicos . ^[8] Se pensaba que la más externa de estas "esferas de cristal" transportaba las estrellas fijas . Eudoxo usó 27 sólidos esféricos concéntricos para responder al desafío de Platón : "¿Por el supuesto de qué movimientos uniformes y ordenados se pueden explicar los movimientos aparentes de los planetas?" ^[9]

Globo estelar

Globo celeste de Jost Bürgi (1594)

Una esfera celeste también puede referirse a un modelo físico de la esfera celeste o globo celeste. Estos globos mapean las constelaciones en el exterior de una esfera, lo que da como resultado una imagen especular de las constelaciones vistas desde la Tierra. El ejemplo más antiguo que se conserva de tal artefacto es el globo de la escultura Farnese Atlas , una copia del siglo II de una obra más antigua ( período helenístico , ca. 120 a. C.).

Cuerpos distintos de la Tierra

Los observadores de otros mundos, por supuesto, verían los objetos de ese cielo en las mismas condiciones, como si se proyectaran en una cúpula. Se podrían construir sistemas de coordenadas basados en el cielo de ese mundo. Estos podrían basarse en la "eclíptica" equivalente, los polos y el ecuador, aunque las razones para construir un sistema de esa manera son tanto históricas como técnicas.

Ver también

Sistema de coordenadas celestes
- Sistema de coordenadas horizontales
  - Plano horizontal
  - Cenit y nadir
  - Azimut y altitud
  - Monte Altazimuth
- Sistema de coordenadas ecuatoriales
  - Ecuador celestial
  - Polo celeste
    - Estrella Polar
    - Alineación polar
  - Ascensión recta y ángulo horario
  - Declinación
    - Hemisferio celeste norte
    - Hemisferio celeste sur
  - Montura ecuatorial
- Sistema de coordenadas de la eclíptica
  - Eclíptica
  - Zodíaco
  - Polo eclíptico
- Equinoccio (coordenadas celestes)

Esferas celestes
Firmamento
Historia de la astronomia
Movimiento adecuado , un tipo de movimiento a largo plazo de estrellas distantes.
Cielo
Astronomía esférica
Paralaje estelar , un tipo de movimiento a corto plazo de estrellas distantes

Notas

^ Newcomb, Simon; Holden, Edward S. (1890). Astronomía . Henry Holt and Co., Nueva York., pag. 14
^ Chauvenet, William (1900). Un manual de astronomía esférica y práctica . JB Lippincott Co., Filadelfia. astronomía esférica de chauvenet., pag. 19, en Google Books.
^ Newcomb, Simon (1906). Un compendio de astronomía esférica . Macmillan Co., Nueva York., pag. 90, en Google Books.
^ Oficina de almanaque náutico del Observatorio Naval de EE. UU., Oficina de almanaque náutico; Oficina Hidrográfica del Reino Unido, Oficina de Almanaque Náutico de HM (2008). El almanaque astronómico del año 2010 . Gobierno de EE. UU. Imprenta. ISBN 978-0-7077-4082-9., pag. M3-M4
^ Almanaque astronómico 2010 , sec. D
^ Newcomb (1906), pág. 92-93.
↑ Seares, Frederick H. (1909). Astronomía práctica para ingenieros . EW Stephens Publishing Company , Columbia, MO. Bibcode : 1909pafe.book ..... S . astronomía práctica., Arte. 2, pág. 5, en libros de Google.
^ Mendell, Henry (16 de septiembre de 2009). "Eudoxo de Cnidus: astronomía y esferas homocéntricas" . Viñetas de matemáticas antiguas. Archivado desde el original el 16 de mayo de 2011.
^ Lloyd, Geoffrey Ernest Richard (1970). Ciencia griega temprana: Tales a Aristóteles . Nueva York, NY: WW Norton & Co. p. 84. ISBN 978-0-393-00583-7.

Referencias

Bowditch, Nathaniel (2002). El navegador práctico americano . Bethesda, MD: Agencia Nacional de Imágenes y Cartografía . ISBN 0-939837-54-4. Archivado desde el original el 24 de junio de 2007.
MacEwen, William A .; William Hayler; Turpin, Edward A. (1989). Manual de oficiales de la Marina Mercante: basado en la edición original de Edward A. Turpin y William A. MacEwen (5ª ed.). Cambridge, Maryland: Cornell Maritime Press . págs. 46–51. ISBN 0-87033-379-8.Bibliografía (referencias) para la asignación de Wikipedia sobre Celestial Sphere. (Formato APA6). Crowe, MJ (2001). Teorías del mundo desde la antigüedad hasta la revolución copernicana . Mineola, NY: Publicaciones de Dover.
Osler, MJ (2010). Reconfigurar el mundo: la naturaleza, dios y el entendimiento humano desde la Edad Media hasta la Europa moderna temprana .
Baltimore: Prensa de la Universidad Johns Hopkins. Física aristotélica. (2020, 13 de noviembre). Obtenido el 19 de diciembre de 2020 de https://en.wikipedia.org/wiki/Aristotelian_physics
Aristóteles. (2020, 15 de diciembre). Obtenido el 19 de diciembre de 2020 de https://en.wikipedia.org/wiki/Aristotle
Esferas celestes. (Dakota del Norte). Obtenido el 19 de diciembre de 2020 de https://en.wikipedia.org/wiki/Celestial_spheres?action=edit
Eudoxo de Cnidus. (2020, 10 de diciembre). Obtenido el 19 de diciembre de 2020 de https://en.wikipedia.org/wiki/Eudoxus_of_Cnidus
Lemniscate. (2020, 17 de diciembre). Obtenido el 19 de diciembre de 2020 de https://en.wikipedia.org/wiki/Lemniscate
Empédocles. (2020, 14 de diciembre). Obtenido el 19 de diciembre de 2020 de https://en.wikipedia.org/wiki/Empedocles

enlaces externos

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con las esferas celestes .

MEDICIÓN DEL CIELO Una guía rápida de la esfera celeste - Jim Kaler, Universidad de Illinois
Astronomía general / La esfera celeste - Wikilibros
Explorador del cielo giratorio - Universidad de Nebraska-Lincoln
Interactive Sky Chart - SkyandTelescope.com en los archivos web de la Biblioteca del Congreso (archivado el 13 de junio de 2005 )
Mapas del cielo mensuales : para todos los lugares de la Tierra

[1] Newcomb, Simon; Holden, Edward S. (1890). Astronomía . Henry Holt and Co., Nueva York., pag. 14

[2] Chauvenet, William (1900). Un manual de astronomía esférica y práctica . JB Lippincott Co., Filadelfia. astronomía esférica de chauvenet., pag. 19, en Google Books.

[3] Newcomb, Simon (1906). Un compendio de astronomía esférica . Macmillan Co., Nueva York., pag. 90, en Google Books.

[4] Oficina de almanaque náutico del Observatorio Naval de EE. UU., Oficina de almanaque náutico; Oficina Hidrográfica del Reino Unido, Oficina de Almanaque Náutico de HM (2008). El almanaque astronómico del año 2010 . Gobierno de EE. UU. Imprenta. ISBN 978-0-7077-4082-9., pag. M3-M4

[5] Almanaque astronómico 2010 , sec. D

[6] Newcomb (1906), pág. 92-93.

[7] Seares, Frederick H. (1909). Astronomía práctica para ingenieros . EW Stephens Publishing Company , Columbia, MO. Bibcode : 1909pafe.book ..... S . astronomía práctica., Arte. 2, pág. 5, en libros de Google.

[8] Mendell, Henry (16 de septiembre de 2009). "Eudoxo de Cnidus: astronomía y esferas homocéntricas" . Viñetas de matemáticas antiguas. Archivado desde el original el 16 de mayo de 2011.

[9] Lloyd, Geoffrey Ernest Richard (1970). Ciencia griega temprana: Tales a Aristóteles . Nueva York, NY: WW Norton & Co. p. 84. ISBN 978-0-393-00583-7.