Si en una noche despejada, decides salir de repente desde una habitación bien iluminada para echar un vistazo rápido a las estrellas te decepcionará,  porque sólo podrás ver dos o tres de las estrellas más brillantes. Pensarás que la observación del cielo es un pasatiempo sobrevalorado. Solo después de unos diez minutos en la oscuridad nuestros ojos se acostumbran por completo a ella, y las pupilas de nuestros ojos se abrirán desde unos 2 mm de diámetro hasta su apertura completa de unos 7 mm.  Los ojos admiten en la retina aproximadamente doce veces más luz de la que podrían con una apertura de 2 mm.

El área de la pupila bien abierta π × (3,5)² es 12,25 veces mayor que el área π × (1)² de la pupila parcialmente cerrada.

(π × (3,5)²) / (π × (1)²) = 12,25

La próxima vez que salgas de una habitación muy iluminada para mirar las estrellas dale tiempo a tu pupila, inicia tu cronómetro y anota el tiempo que tardas antes de poder ver claramente los cientos de estrellas repartidas por todo el cielo. Los ojos de algunas personas tardan más que los de otras en adaptarse completamente a la oscuridad. Durante intervalos cortos que necesariamente se pasan mirando un globo celeste o un mapa, o tomando notas, utiliza una linterna con un filtro de vidrio rojo, ya que un ojo adaptado a la oscuridad responde menos a la luz roja que a otros colores del espectro.

El mayor inconveniente para los observadores del cielo tiene que ver con la intrusión de la luz artificial en el cielo. En las ciudades por el alumbrado de calles y fuera de ellas por el de las carreteras. Para poder observar objetos de especial interés, vale la pena alejarse hacia el campo. Las sociedades astronómicas y los mismos observadores aficionados pueden ayudar a aliviar este problema apoyando todas las iniciativas y esfuerzos de las autoridades locales para adoptar e instalar farolas que dirijan su luz hacia abajo, en lugar de desperdiciarla hacia arriba y arruinar así nuestras posibilidades de contemplar las maravillas del cielo. Además de poder observar más astros en los cielos, la factura de la luz será más barata porque ahorraríamos energía en la correcta iluminación de nuestros pueblos y ciudades.

Sabemos que podemos ver alrededor de mil estrellas. Una de esas estrellas es la más buscada y observada. La más famosa. Es la conocida como Polaris, la Estrella Polar. No es de las más brillante, y sin embargo, esta estrella ha desempeñado un papel muy importante en la historia mundial de la geografía y la navegación durante cientos de años. Si la localizamos, desde ella podemos situar el Norte geográfico del lugar en el que nos encontramos, y la latitud de ese mismo lugar. Ahora sabemos que es una estrella gigante a 470 años luz de distancia. Vamos que, si nos estuviesen viendo desde algún planeta que girase alrededor de esta estrella, estarían viendo a Pizarro intentando conquistar Perú.

Hay algo muy especial en esta estrella. No se mueve en el cielo nocturno. Todas las demás estrellas dan vueltas a su alrededor, unas cerca de ella y otras más lejos. Además, es la más brillante de la constelación de la Osa Menor.

Para orientarnos de noche vamos a encontrar el punto cardinal Norte. Para ello necesitamos localizar a la estrella nocturna más famosa. Se trata de la Estrella Polar. No es de las más brillantes, hay unas cuantas más brillantes que ella. Pero tiene algo muy especial, si la observamos durante la noche veremos que es la única que no se mueve, que mantiene su posición mientras las demás giran a su alrededor. Ella nos indicará la posición del punto cardinal Norte. Veamos cómo:

1. Localizar la constelación más famosa en el hemisferio norte. Nos referimos a la Osa Mayor. Una constelación con forma de cazo o de carro con 7 estrellas tan brillantes como la estrella Polar.

2. Una vez localizada esta constelación nos fijaremos en las dos estrellas más alejadas de la lanza del carro. Sus nombres son Dubhe y Merak.

3. Estirar un brazo en la dirección de la Osa Mayor, y haciendo coincidir los dedos índice y pulgar de la mano con ambas estrellas.

4. Prolongar la “distancia” entre Dubhe y Merak 5 veces, y así llegaremos justo hasta la posición de la Estrella Polar. 

5. Si trazamos una perpendicular imaginaria desde la Estrella Polar hacia el suelo, habremos obtenido la dirección del punto cardinal Norte. 

Una vez localizado el Norte, y si miramos hacia él, detrás de nosotros estará el Sur, a nuestra derecha el Este, y a nuestra izquierda el Oeste. También podemos encontrar la posición del punto cardinal Norte utilizando una brújula. Eso sí, hay que tener en cuenta la declinación magnética o diferencia entre Norte Geográfico y Magnético.

En la Tierra se puede ubicar cada uno de sus lugares usando un sistema parecido al plano cartesiano de la clase de Matemáticas. En el plano cartesiano usamos dos ejes: el eje X (horizontal) y el eje Y (vertical), y con ellos ubicamos puntos mediante pares de números (x, y) que llamamos coordenadas cartesianas.

En la Tierra las coordenadas se llaman geográficas y son la latitud y la longitud:

• La latitud es una coordenada que indica qué tan al norte o al sur del Ecuador se encuentra un lugar. El Ecuador es la latitud 0°. Las latitudes pueden ser norte (N) o sur (S) y van desde 0° hasta 90°. Podríamos considerar que funciona como la coordenada y cartesiana.

• La longitud es una coordenada que indica qué tan al este o al oeste del meridiano que pasa por el Observatorio Real de Greenwich en Londres se encuentra un lugar. El meridiano de Greenwich es la longitud 0°, y las longitudes pueden ser este (E) u oeste (O) y van desde 0° hasta 180°.

El Ecuador y el meridiano de Greenwich sirven como ejes o líneas de referencia, parecidas a los ejes de abscisas y ordenadas del sistema cartesiano.

Mirando al cielo en una noche despejada, sin Luna ni otras luces, podemos ver unas mil estrellas, unas más brillantes y otras menos, que parecen colocadas en una gran Bóveda Celeste. Una de las primeras tareas de los astrónomos fue clasificarlas según su brillo.

Hiparco de Nicea se tomó esta tarea en el siglo II a.C. y creó seis divisiones o magnitudes, para las estrellas que podemos ver a simple vista. Colocó en la primera división a aquellas estrellas más brillantes, las primeras que se pueden ver nada más ponerse el sol, y siguió con las divisiones hasta situar en la sexta división a las más débiles. Si Hiparco hubiese dispuesto de un telescopio, podría haber clasificado estrellas en la séptima, octava, … etc. Pero el ojo humano, cuya pupila completamente abierta puede medir unos 7 mm de diámetro, no alcanza a ver más de sexta división.

Utilizando fotómetros, hoy sabemos que una estrella de primera división brilla unas 100 veces más que otra de sexta división. Además, podemos afinar mucho más en el valor del brillo aparente de una estrella calculando su magnitud aparente con varios decimales. Así, consideramos que una estrella es de 1ª división si su magnitud está en el rango de [+0.5, +1.5), de segunda si se encuentra en el rango de [1.5, 2.5), etc.

Aquí tienes ejemplos de estrellas clasificadas según su brillo aparente, desde la 1ª hasta la 6ª magnitud:

• Magnitud 1ª [0.5, 1.5): Aldebarán en TAURO, con m=+0.85

• Magnitud 2ª [1.5, 2.5): Algol en PERSEO, con m=+2.1

• Magnitud 3ª [2.5, 3.5): Megrez en la OSA MAYOR, con m=+3.3.

• Magnitud 4ª [3.5, 4.5): Miram en PERSEO, con m=+3.76

• Magnitud 5ª [4.5, 5.5): Nashira en CAPRICORNIO, con m=+4.7

• Magnitud 6ª [5.5, 6.5): Tau1 en ACUARIO, con m=+6.3

También se han obtenido valores de estrellas por debajo de este rango.

• Magnitud 0ª [-0.5, 0.5): Arturo (-0.05) en BOYERO, Vega (+0.03) en LYRA, Capella (+0.08) en AURIGA, Rigel (+0.13) en ORIÓN, Procyon (+0.34) en CANIS MINOR y Achernar (+0.46) en ERIDANO.

Más brillantes que estas: Sirio (−1.46) en CANIS MAJOR, y Canopus (−0.74) en LA QUILLA.

Las estrellas más débiles que pueden verse a simple vista en buenas condiciones tienen un brillo aproximadamente igual al de una sola vela vista desde una distancia de 10 km. Esta cantidad de brillo, que es el umbral de la visión, la llamamos una unidad.

Usando esta escala, la estrella Sirio tiene un brillo de 1080 unidades. Es equivalente a 1080 velas a una distancia de 10 km. La siguiente más brillante es Canopus. Estas dos son bastante excepcionales y son mucho más brillantes que cualquier otra. Alrededor de 100 unidades hay varias estrellas como Capella, Arcturus, Alpha Centauri, etc.

Solo hay unas 20 estrellas en el cielo que brillan con 100 unidades o más. Hay aproximadamente 200 estrellas que brillan con un brillo de entre 10 y 100, y otras 4500 entre valores menores. Esto significa que, incluso en la noche más clara, no se pueden ver muchas más de 2000 estrellas en toda la Esfera Celeste. La mayoría de las personas estimaría que el número es mucho mayor.

Los planetas no brillan con luz propia, sino que reflejan la luz del Sol; su brillo en el cielo depende de qué parte de su superficie esté iluminada y de qué tan lejos estén. Venus, cuando está en su máximo brillo, equivale a 13 000 unidades y es fácilmente visible; es el objeto más brillante del cielo después del Sol y la Luna. El brillo de los otros planetas se muestra en el diagrama siguiente.

Por cierto, el brillo de una Luna llena es de 26 000 000 de unidades (m=-12,7), y el del Sol es de 16 000 000 000 000 de unidades (m=-26,8).

Mirando al cielo en una noche oscura podemos ver centenares de puntos luminosos, que parecen colocados en una gran Bóveda Celeste. Esta bóveda imaginaria es la mitad de una esfera imaginaria también, cuya otra mitad se encuentra debajo de nuestro suelo. Hablamos de la Esfera Celeste. El cielo aparece pues, como una gigantesca esfera sembrada de astros con la Tierra en su centro.

Todo esto se debe a que nuestros ojos, que nos permiten una visión tridimensional del mundo cercano que nos rodea, percibiendo así la profundidad de los objetos que observamos, dejan de hacerlo cuando la distancia a estos objetos es muy grande. Así en el cielo esta falta de profundidad hace que astros que están a distancias de nosotros muy distintas, parezcan equidistantes de la Tierra.

En realidad, para los antiguos observadores griegos, el universo estaba formado por una serie de circunferencias concéntricas, y en cada una de las cuales habitaba un cuerpo celeste. De esta forma, había una esfera para la Luna, otra para el Sol y una para cada planeta. La última esfera, la más lejana, era para las estrellas fijas, y en ella estaban engarzadas todas las estrellas visibles a simple vista. Esta esfera representaba el confín del universo, más allá del cual sólo existía la nada. Todas las estrellas, según esta concepción del universo, estaban a la misma distancia de la Tierra. Bastaba con conocer esta distancia y sabríamos el tamaño del universo.

Hoy sabemos que no es así, pero la Esfera Celeste imaginaria ha servido y lo sigue haciendo para referir las posiciones de los distintos cuerpos celestes. Algo muy necesario a la hora de observarlos. Es por esto, que en esta gran esfera imaginaria hemos establecido referencias como los Polos Norte y Sur Celestes, el Zenit, el Horizonte, el Ecuador Celeste, el Meridiano del Lugar de observación, el Primer vertical, la Eclíptica y el Punto Vernal que utilizamos para situarnos y situar aquellos cuerpos celestes que ya sabemos que no viven en las esferas imaginarias.

En la Esfera Celeste utilizamos un sistema de coordenadas similar al terrestre. Esta Esfera aparente llamada Celeste, envuelve a la Tierra y para los antiguos observadores era una esfera cristalina en la que permanecían sujetos los astros. En ella también hay dos polos: el polo norte celeste, cerca de la estrella Polar, y el polo sur celeste, situado en la constelación del Octante. Estos polos celestes se encuentran en la prolongación del eje de rotación terrestre. Asimismo,  el Ecuador Celeste es la prolongación del ecuador terrestre.  

Podemos imaginar los meridianos celestes como líneas que atraviesen el cielo del polo norte celeste al polo sur celeste, y los paralelos celestes como una serie de círculos en torno a los polos.

Como se puede ver en la siguiente Figura, esta red de paralelos y meridianos es idéntica a la de la Tierra. Los paralelos de enumeran, partiendo del Ecuador Celeste, de 0º a +90º, si van hacia el Norte, y de 0º a -90º si van hacia el Sur. Este valor que en la Tierra conocíamos como latitud, en el caso de la Esfera Celeste se llama declinación(δ).

En el caso de los meridianos, elegimos uno de ellos como origen o cero, tal como hicimos con el de Greenwich en la Tierra. Se usa el pasa por el lugar donde se encuentra el Sol en el momento en que empieza la primavera (punto Aries o vernal). El valor de los meridianos, se llama ascensión recta (α) (equivalente a la longitud terrestre) y se suele expresar en unidades de tiempo (1 vuelta = 24 horas).

Por ejemplo, las coordenadas celestes (α, δ) de Sirio son (6 h 45 m, -16º 43´)

En una noche oscura, lejos de las luces de las ciudades y sin nubes que oculten el firmamento, el cielo se llena de estrellas. Al mirarlas con atención, pronto descubrimos algo curioso: nuestro cerebro empieza a unir esos puntos brillantes y a imaginar figuras. Es un juego parecido al que hacemos cuando miramos las nubes y creemos reconocer animales, caras o paisajes.

Desde hace miles de años, los seres humanos han hecho exactamente eso con las estrellas. En el cielo del Norte, por ejemplo, hay un grupo de estrellas en el que muchos pueblos antiguos vieron la figura de una gran osa. Otros imaginaron un trono, un arado o distintos objetos que formaban parte de su vida cotidiana. A esas figuras las llamamos constelaciones.

Pero las constelaciones no están realmente en el cielo. En realidad, están en nuestra imaginación. El cielo nos ofrece simplemente un conjunto de estrellas dispersas, y somos nosotros quienes las unimos con líneas invisibles para formar dibujos. Además, las constelaciones cuentan mucho sobre la época y la cultura de quienes las nombraron. Cuando nuestros antepasados eran principalmente cazadores, reconocían en el cielo cazadores, perros y animales salvajes. Mucho más tarde, en el siglo XVII, los navegantes europeos exploraron los mares del Sur y descubrieron estrellas que nunca habían visto. Entonces llenaron el cielo de objetos familiares para ellos: microscopios, telescopios, compases e incluso barcos.

Si las constelaciones se inventaran hoy, en pleno siglo XXI, probablemente veríamos en el cielo cazos, cometas, cafeteras, teléfonos móviles o quizá hasta la silueta de algún personaje famoso.

Porque, al final, el cielo nos ofrece las estrellas… pero las historias que vemos entre ellas las ponemos nosotros.

La manera más natural de representar el cielo nocturno es imaginarlo como una gran esfera que rodea la Tierra. Sobre esa esfera parecen estar situadas todas las estrellas que vemos en la noche. Para poder localizarlas con precisión, los astrónomos utilizan unas coordenadas celestes, llamadas ascensión recta y declinación, que funciona de forma parecida a la longitud y la latitud en los mapas de la Tierra.

Sin embargo, consultar una esfera no siempre resulta práctico. Por eso, desde hace siglos los astrónomos han buscado formas de representar el cielo en un mapa plano conocido como planisferio celeste.  el nombre de  Instrumentos antiguos como el astrolabio, muy utilizado antes de la astronomía moderna, ya permitían representar el movimiento de las estrellas y pueden considerarse los antecesores del actual planisferio celeste.

Para transformar la esfera del cielo en un mapa plano se utiliza un procedimiento matemático llamado proyección estereográfica. Gracias a esta técnica, las líneas imaginarias del cielo se dibujan de una manera muy ordenada: los paralelos celestes aparecen como círculos concéntricos alrededor de la Estrella Polar, mientras que los meridianos celestes se representan como líneas que irradian desde ese mismo punto. Así es posible convertir la bóveda celeste en un mapa que podemos consultar fácilmente.

El buscador celeste es un instrumento sencillo que permite saber qué estrellas y constelaciones pueden verse en el cielo en una fecha y hora determinadas, y simular los movimientos diurnos y anual de estas. Instrumentos antiguos como el astrolabio, muy utilizado antes de la astronomía moderna, ya permitían representar el movimiento de las estrellas y pueden considerarse los antecesores del actual buscador celeste.

Está formado por dos piezas superpuestas que pueden girar una sobre otra: el mapa estelar o planisferio y el buscador.

El mapa estelar

Normalmente fabricado en cartón, representa las estrellas y constelaciones mediante una red de líneas radiales y circunferencias que corresponden a los meridianos y paralelos celestes. El meridiano de origen, correspondiente a las 0 horas de ascensión recta, se sitúa cerca de la posición del 21 de marzo, fecha del equinoccio de primavera. Sobre este meridiano se indican las declinaciones, que corresponden a los distintos paralelos celestes.

En el borde exterior del mapa aparece un anillo graduado con los 365 días del año. Más hacia el interior se dibuja la eclíptica, representada mediante una línea discontinua que indica el recorrido aparente del Sol entre las estrellas a lo largo del año. El mapa nos muestra la región de la esfera celeste que puede observarse desde la latitud para la que ha sido diseñado el planisferio.

El buscador

Es un disco de plástico formado por una zona opaca y otra transparente con forma elíptica, llamada ventana. El borde de esta ventana representa el horizonte, donde aparecen señalados los cuatro puntos cardinales. En el borde exterior del buscador se encuentra un círculo graduado con las 24 horas del día. En el interior de la ventana se marca la posición del cenit, el punto del cielo situado justo sobre la cabeza del observador.

Desde el cenit parte una línea recta que une el Norte y el Sur, representando el meridiano del lugar. Otra línea, en este caso curva, une el Este y el Oeste, pasando también por el cenit, y representa el primer vertical.

La paralaje es un fenómeno visual por el cual un objeto parece cambiar de posición cuando lo observas desde distintos puntos de vista.

Si estiras el brazo y levantas un dedo frente a ti cerrando un ojo, verás que el dedo parece estar en un sitio concreto con respecto al fondo. Si cambias de ojo, el dedo “se mueve” también respecto al fondo. Ese cambio aparente es paralaje.

En astronomía, la paralaje se usa para medir distancias a planetas y estrellas cercanas. Se observa una estrella desde dos puntos distintos de la órbita de la Tierra. La estrella parece desplazarse ligeramente respecto a otras más lejanas. Ese pequeño ángulo es la paralaje, y permite calcular su distancia. Cuanto menor es la paralaje, más lejos está el objeto.

Este ángulo p (normalmente muy pequeño en segundos de arco) nos permite formar un triángulo y calcular la distancia d (en parsecs, pc).

Un parsec es la distancia a la que una estrella tendría una paralaje de 1 segundo de arco. Equivale aproximadamente a 3,26 años luz

Ejemplo: Imagina que medimos la paralaje de una estrella p = 0,5 segundos de arco. Aplicamos la fórmula: d = 1 / p, y tenemos d = 1 / 0,5 = 2 parsecs y en años luz: 2 pc ≈ 6,52 años luz

¿Quién brilla más, Sirio o Betelgeuse?

La magnitud de Sirio es −1,46, mientras que la de Betelgeuse es aproximadamente 0,5. A primera vista, la respuesta parece clara: Sirio. Esto sería correcto si por brillo entendemos la luminosidad que percibimos desde la Tierra. Sin embargo, Sirio está a 8,6 años luz, mientras que Betelgeuse se encuentra a unos 550 años luz.

¿Quién crees ahora que brilla más?

Como puedes intuir, no es lo mismo el brillo real de una estrella —también llamado luminosidad— que el brillo que percibimos desde la Tierra, que es lo que medimos con la magnitud. Para evitar confusiones, el brillo percibido se denomina magnitud aparente, m. Para describir el brillo real de una estrella, introducimos otro concepto: la magnitud absoluta, M, que es la magnitud que tendría la estrella si estuviera situada a una distancia estándar de 10 parsecs (unos 32,6 años luz). De este modo, podemos comparar estrellas sin que la distancia influya en el resultado.

Con esta nueva magnitud, el Sol (m=-26.74), se quedaría en un modesto +5 en magnitud absoluta, Sirio en +1.4. En cambio, Épsilon del Auriga (m=+3.0), ascendería a  -6 nada menos. Esta estrella es la más lejana de las que pueden verse a simple vista; está a unos 2 000 a.l, por lo que suponemos que su tamaño debe ser supergigantesco.