Tiempo sidéreo y ángulo horario

Introducción

Hemos visto que determinar las coordenadas azimutales de cualquier centro astro es sencillo, ya que sólo hay que tomar como referencia el Sur y el cenit, dos puntos fijos para un observador en una posición determinada en la Tierra. Sin embargo para la ascensión recta y la declinación no es tan sencillo. Si bien el polo celeste si que está fijo para una localidad determinada en la Tierra y sólo depende de la latitud, no ocurre lo mismo con el punto vernal u origen de ascensión recta que siempre está girando. Para entender cómo se puede determinar la posición de cualquier objeto deben introducirse las nociones de tiempo sidéreo y ángulo horario.

Tiempo sidéreo

Según la convención establecida por nuestros relojes, el día dura 24 horas, y el Sol tarda en pasar dos veces seguidas por el meridiano, recordemos que cualquier astro alcanza su punto más alto en la bóveda celeste al pasar por el meridiano, 24 horas. Esto no es estrictamente cierto, ya que el tiempo que tarda en pasar dos veces por el meridiano depende de la combinación de los movimientos de rotación y traslación de la Tierra alrededor del Sol, tal y como se muestra en la Figura 1. Según la figura, puede verse que dicho intervalo corresponde a algo más de una rotación terrestre.

Figura 1.

Ahora bien, como el movimiento de la Tierra alrededor del Sol no es completamente regular, los pasos sucesivos del Sol no se producen siempre al mismo tiempo. A veces el Sol tarda un poco más si la Tierra circula más lentamente por su órbita, y aveces un poco menos si va más deprisa. Como sincronizar los relojes con todos los pasos sucesivos del Sol por el meridiano, supondría dar una duración ligeramente distinta a cada día del año, tarea esta ímproba y poco práctica, se ha adoptado como duración del día el promedio del tiempo, a lo largo de un año, que el Sol tarda en pasar dos veces por el meridiano, y se ha dividido en 24 horas, que es el tiempo marca nuestros relojes.

Sin embargo, como se desprende de la Figura 1, en realidad el período de revolución real es más corto, en concreto la Tierra tarda en dar una vuelta alrededor de su eje 23h 56m 4,1s. De hecho, este es el período de rotación respecto de las estrellas fijas, es decir, que cualquier estrella tarda 23h 56m y 4,1s en pasar dos veces por el meridiano. Por tanto podríamos utilizar como reloj las estrellas fijas, solo que nuestro reloj "estelar" adelantaría algo menos de cuatro minutos por día con respecto a nuestro reloj de pulsera. Este adelanto es tal que al cabo de un año llega a ser de un día completo. Al tiempo medido tomando como referencia las estrellas se le denomina tiempo sidéreo. Podemos construir un reloj sidéreo muy fácilmente sin más que tomar un reloj convencional y haciendo que se adelante algo menos de cuatro minutos al día.

Ahora bien, ¿cómo podemos poner en hora nuestro reloj sidéreo?. En principio hay que fijar en algún instante de tiempo la hora cero del reloj sidéreo. Una forma arbitraria de ponerlo en hora sería por ejemplo, hacer que marcase las 00:00 horas cuando el punto vernal pase por el meridiano. Como el punto vernal gira con las estrellas, si lo hacemos así siempre sabremos dónde está el punto vernal, origen de coordenadas. Por ejemplo, si el reloj sidéreo marca 00:00 horas, entonces sabremos que el punto vernal está pasando por el meridiano, lo que permitirá situar cualquier objeto por su ascensión recta.

Supongamos que el reloj sidéreo marca las 6:00 horas, entonces nos indica que el punto vernal hace seis horas que pasó por el meridiano, es decir, un cuarto de día o vuelta, y que por tanto se encuentra 90º hacia el Oeste respecto del meridiano. Vemos que con un reloj sidéreo ya podemos utilizar las coordenadas ecuatoriales para buscar cualquier estrella. De hecho el tiempo sidéreo nos marca la ascensión recta de las estrellas que están pasando en ese momento por el meridiano.

Angulo horario

Hay un último concepto a considerar para la utilización de coordenadas ecuatoriales, es el denominado ángulo horario. Supongamos que tenemos una estrella cuya A.R. es de 18 h 00m 00s, pero que nuestro reloj sidéreo marca la 10h 00m 00s. Esto significa dos cosas (ver la Figura 2). Uno, que la estrella se encuentra a 18h = 270º hacia el este del punto vernal. Dos, como el reloj sidéreo marca las 10h, ello implica que el punto vernal, ya hace 10 horas que pasó por el meridiano, es decir, que se encuentra 150º hacia el oeste. Por tanto, a la estrella le faltan todavía 8h para llegar al meridiano, es decir, se encuentra a 120º hacia el este. A esta diferencia entre la ascensión recta de la estrella y la hora sidérea se le denomina ángulo horario. Si el ángulo horario es positivo como en el ejemplo, significa que la estrella no ha llegado todavía al meridiano y se encuentra hacia el Este. Si es negativo, la estrella ya ha rebasado el meridiano y se encuentra hacia el Oeste. En ambos casos, tantos grados como indique el ángulo horario.

Figura 2.