¿Tienes algo tan redondo como la órbita de la Tierra?

Cuando al comienzo de año, era inminente el paso de la Tierra por el perihelio, prometí aclarar mi opinión de por qué casi siempre se utilizan gráficos contradictorios y absurdos para ilustrar esta efeméride.

Aquí lo tienes. Estoy casi seguro de que tú también te vas a sorprender.

¿Tienes por ahí algo a mano, que sea tan redondo como la órbita de la Tierra?

Casi con total seguridad la sorprendente respuesta a tan extraña pregunta es negativa.

Y así deberá ser aunque saques del bolsillo unas monedas o el aro metálico del llavero, mires la alianza en tu dedo anular, o el borde del vaso que acabas de utilizar. La órbita de la Tierra es más redonda que cualquiera de los objetos redondos que habitualmente tenemos a nuestro alrededor.

Ninguno de estos objetos "redondos" de uso cotidiano, es tan redondo como la órbita de la Tierra

Pero, si… “¡La órbita de la Tierra no es circular. Que es elíptica!”, te dirán. Al menos eso es lo que siempre hemos oído. ¡Pero si fue el gran descubrimiento de Kepler!

Ante ustedes ..."El triángulo de verano": Pasen y vean.

Mientras no se cite otra referencia, todas las descripciones que aparecen son válidas para la latitud de donde yo vivo (43º Norte) y aproximadamente servirán para latitudes medias del hemisferio Norte. En algunos momentos aparecen también referencias a zonas del hemisferio Sur.

Me ha ocurrido más de una vez: Anochece un día despejado de mediados de enero, empiezan a aparecer las estrellas, estoy paseando con algún grupo de amigos o familiares y como saben que es mi tema, me tiran de la lengua: “¿Cuál de esas es la estrella polar? … ¿Y la Osa mayor?” y en un momento indican hacia el Noroeste … ¿Y cuál es esa estrella brillante ahí, cerca del horizonte?”

Es la estrella Vega –les digo- que junto a esa otra que está un poco más arriba y aquella a la izquierda justo encima de aquel monte, forman EL TRIANGULO DE VERANO.

Casi siempre piensan que les estoy tomando el pelo, o hacen alguna broma con mi frase y las bufandas que llevamos, o con la temperatura. Pero no. Ahí podemos observar destacando en esa zona del cielo, sin tener que levantar mucho la vista,.ese gran triángulo casi isósceles, que ocupa unos 35º.

Imagen obtenida en "verano" de 2015, colocada en la posición en que se puede ver en enero al atardecer sobre el horizonte Noroeste.

El tercer planeta, más cerca del Sol

Comienza el año y, sin esperar un solo día más, ya tenemos la primera efeméride astronómica importante:  El día 2 de enero de 2016 se produce el paso del tercer planeta por el perihelio, el punto de su órbita que está más cerca del Sol.

Parece como si los astrónomos y divulgadores tuviéramos tantas cosas que contar a lo largo del año, que no pudiéramos esperar a que se acaben los ecos de las celebraciones del año nuevo para comenzar a dar la pelmada con algo que seguramente “ni te va ni te viene”. No tiene ningún efecto en nuestra vida cotidiana y ni siquiera podemos ver nada especial en el cielo.

Pero No. El que el perihelio casi coincida con el principio de año es una casual coincidencia y en realidad es culpa de emperadores romanos y papas católicos que arbitrariamente cambiaron el comienzo del año y ellos no tenían ni idea de dónde estaba la Tierra. También se debe a la época en que vivimos porque la fecha de este fenómeno se va desplazando poco a poco y con solo retroceder un par de siglos veríamos pasar a nuestro planeta por el perihelio a finales de año. 

Aunque la órbita de la Tierra es casi circular, lo cierto es que el Sol no está exactamente en el centro, y cuando la Tierra pasa por el perihelio se encuentra un 3% más cerca del Sol que en el más lejano, llamado afelio. Por eso ahora vemos el Sol un 1,5% más grande que la media, lo cual es imperceptible a no ser que hagamos una foto con un teleobjetivo o telescopio y la comparemos con otra hecha hace 6 meses. 

Gráfico esquemático de la situación. La distancia del Sol al centro se ha aumentado al triple para poder apreciar la diferencia entre Afelio y Perihelio.

A pesar de que este tema en principio no es muy llamativo, en él se pueden encontrar aparentemente varias paradojas, que merece la pena señalar y lo pueden hacer interesante:

a)      La Tierra pasa por el punto más cercano al Sol en pleno invierno (en el hemisferio Norte)

b)      Las fechas en que se produce van cambiando de una manera muy extraña: el pasado año 2015 fue el día 4 de enero, éste el 2 y el próximo de nuevo el 4.

c)      Sin embargo, a pesar que en la mayoría de las efemérides aparece esa fecha del 2 de enero, en algunas otras, (por lo general totalmente fiables) se cita el día 4 también en 2016.

d)      Si miramos los gráficos que se nos proponen en la inmensa mayoría de los casos para explicar el perihelio (no en el gráfico anterior que tiene la órbita incompleta), y nos fijamos un poco, nos daremos cuenta que son absurdos y contradictorios. No indican lo que nos dicen.

¿Por qué empieza ahora el año?

Cuando escribo esto, muchas personas están ya preparando la despedida del año y el comienzo de 2016. Si lo lees ya en el nuevo año, espero que lo pasaras bien.

Pero ¿por qué ahora?

Por culpa de los emperadores romanos y de los papas católicos. 

Julio César y Gregorio XIII, promotores de las reformas del calendario que llevan sus nombres. 

Es el calendario el que manda, y el de 2015 se nos acaba (o se nos ha acabado). Desde la antigüedad todos los calendarios han estado determinados por los astros, por las consecuencias que desde aquí veíamos de sus movimientos, y por eso esta historia en este blog. Tiempo habrá de hablar más extensamente de los calendarios, y ahora solo me referiré al comienzo del año.

Felicitación navideña "sin puntas"

En una ocasión, durante una sesión de planetario, un niño de unos 10 años me hizo una extraña pregunta: “¿Por qué estas estrellas no tienen puntas?”  Tuvo que repetírmelo, y cuando por fín conseguí entender lo que decía, me quedé sorprendido de que con esa edad nunca hubiera visto estrellas de verdad “sin puntas”.

Con puntas o sin puntas, estos días están por todos los sitios y el símbolo de la navidad son las estrellas, precisamente el objeto de estudio y observación de los aficionados a la astronomía.
Será porque ya los he disfrutado muchas veces, o por lo que suponen de exaltación del consumismo, que cada vez me gustan menos estos días de estrellas “con puntas”, pero hay que reconocer que sirven para encontrarnos con familiares y amigos, e intentar pasarlo bien.

Aunque se usen como reclamo publicitario y comercial, no es menos cierto que para algunos, sobre todo los niños, tienen un significado de fiesta y alegría, y todos hemos sido niños alguna vez.

Por eso, yo también quiero felicitaros en este día, y os deseo FELIZ NAVIDAD, o

si lo prefieres,“FELICES FIESTAS”, o “FELIZ SALIDA Y ENTRADA DE AÑO” o incluso, como últimamente se oye, “FELIZ SOLSTICIO” .

 

Estrellas con puntas, estrellas sin puntas y estrella de navidad

22 de diciembre ¿El día más largo?

Para quienes vivimos en el hemisferio Norte es evidente que en estas fechas el Sol sale muy tarde y se pone muy pronto, dejándonos los días muy cortos.

Hemos oído muchas veces que precisamente el día del solsticio de invierno (este año el día 22, con comienzo de la nueva estación a las 4:48 UT, 5:48 hora europea central) es el más corto del año. Por ejemplo en la latitud 40º Norte dura poco menos de 9 horas, frente a las más de 15 del otro solsticio.

Quienes vivís en el hemisferio Sur ahora tenéis más suerte. Ahí es el día más largo con el comienzo del verano austral.

Esquema de las trayectorias del Sol desde un lugar de latitud media del hemisferio Norte en solsticios y equinoccios

Si embargo si alguien os dijera que también en el hemisferio Norte el día 22 de diciembre es el día más largo, puede que no esté de broma porque es cierto.

Esta contradicción evidentemente exige una explicación.

Si es el día más corto, ¿Cómo va a ser el más largo? Porque depende del significado de la palabra “DIA”.

No voy a buscarle tres pies al gato, como suele decirse, ni utilizar ninguna extraña definición técnica para justificarlo. En el lenguaje coloquial utilizamos habitualmente el término “día” con dos significados diferentes:

1 - El día frente a la noche. El periodo de tiempo que pasa desde que sale el Sol hasta que se pone.

2 - El día completo, día más noche. Una fecha.

Este segundo significado es incluso de uso más habitual que el anterior. Por ejemplo a la pregunta ¿Cuánto dura un día? Todo el mundo responde 24 horas; y si hoy es lunes y decimos que “dentro de 3 días” de madrugada ocurrirá un eclipse, nos estamos refiriendo al jueves, independientemente de que lo digamos por la mañana o por la tarde, cuando de los “otros días” solo faltan 2.

Inconscientemente utilizamos uno u otro significado según el caso y por el contexto nuestro interlocutor siempre sabe a qué nos estamos refiriendo.

Según la primera idea el 22 de diciembre es el día más corto en el hemisferio Norte (algunos años el 21). Pero de acuerdo con la segunda, ese mismo día es el más largo en todo el planeta (a veces el 23).

Los días de 24 horas, ¿son diferentes unos de otros?    La ecuación del tiempo

Puede pensarse que si estos días tienen 24 horas, todos son iguales y no hay ninguno más largo. Pero no es así. El valor medio a lo largo del año de la duración de estos días es de 24 horas, aunque en realidad unos son más largos que otros aunque solo sea por unos segundos.

Astronómicamente se definió el día como el periodo de tiempo que transcurre desde dos pasos consecutivos del Sol por el meridiano local  (lo que ocurre justo en dirección Sur a mediodía). Día más noche.

Por motivos prácticos se consideró luego (en 1925) el inicio del día astronómico a medianoche con el paso del Sol por el meridiano opuesto.

El proceso día-noche se debe al movimiento aparente del Sol, aunque todos sabemos que es consecuencia de los movimientos de la Tierra. No se debe solo a la rotación, como se suele pensar, sino también a la traslación. Aunque la rotación es uniforme, la traslación no lo es y ésto provoca dos efectos que repercuten en la diferente duración del día, y que originan la llamada "Ecuación del tiempo" de la que se habla al final de este artículo.

A) - La rotación terrestre dura 23 horas y 56 minutos. Cuando la Tierra ha dado una vuelta sobre su eje las estrellas volveremos a verlas donde estaban al comienzo, pero el Sol aparece desplazado un poco porque en realidad se ha movido la Tierra a su alrededor y ya no está en la posición inicial, tal como se aprecia en el siguiente gráfico. Tiene que continuar rotando unos 4 minutos más para completar las 24 horas y ahora si, el Sol vuelva a estar en al meridiano.

En la posición 1 en el punto donde arranca la flecha es mediodía. En 2 se ha completado una rotación después de 23h 56m.   En 3 se ha completado el día porque vuelve a ser mediodía en el mismo punto.









Como se ha dicho, la rotación es uniforme, pero la traslación no, y por este motivo esos 4 minutos pueden ser unos segundos más o unos segundos menos y por ello habrá días más cortos que 24 horas, y más largos.  

B) – Visto desde aquí, el Sol no se mueve perpendicular al meridiano. A lo largo del año recorre la eclíptica y el recorrido que debe hacer Sol desde que pasa por el meridiano hasta que vuelva a hacerlo para completar así el día, puede realizarlo por el camino más corto (dirección casi perpendicular al meridiano) o por otro más largo según la estación y lógicamente tardará algo más, o algo menos.

Aunque todos sabemos que la Tierra no es el centro alrededor del cual se muevan los astros (como se creía antiguamente según el sistema geocéntrico) este gráfico corresponde al llamado "modelo de las dos esferas" y representa lo que vemos desde aquí.

Debido a la suma de los efectos que producen estas dos circunstancias, cada día tiene una duración ligeramente diferente de 24 horas, y, nuestro día (día más noche) más largo del año es el 22 de diciembre. Su duración es 24 horas y 30 segundos.

Pero en el hemisferio Sur coinciden ambas circunstancias en la misma fecha. Allí si, el día más largo es el 22 de diciembre, se mire como se mire.

Si eres de los que les gusta llegar hasta el final cuando se trata de aclarar motivos, aquí tienes la misma explicación más detallada, de los efectos de la diferente velocidad de la Tierra según la posición en su órbita cerca del perihelio o afelio A) , y del diferente camino que le Sol recorre según esté cerca de solsticios o equinoccios B)

A) Los días próximos al perihelio son más largos que en el afelio

Según la Tierra se encuentre próxima al perihelio o al afelio (más cercana o más lejana del Sol, necesitará unos segundos más de esos 4 minutos o unos segundo menos, como se aprecia en el siguiente gráfico.

1- Comienzo del día  y de la rotación. 2- Media rotación. 3- Se completa la rotación. 4- Se completa el día

En la proximidades del perihelio la Tierra se traslada más deprisa. En una rotación (paso de 1 a 3) se ha movido más respecto al Sol, visto desde aquí el Sol se ha desplazado más, y el ángulo que debe girar (de las posición 3 a la 4) para completar el día y que la flecha vuelva apuntar al Sol, es mayor que en el afelio y tardará más que los 4 minutos de media.

Por contra, cerca del afelio el día se completa antes de esos 4 minutos y los días son más cortos

B) Los días en las proximidades de los solsticios son más largos que en los equinoccios.
Situación en los equinoccios: La eclíptica está inclinada respecto al ecuador en la zona donde está el Sol

Un  punto del ecuador se movería uniformemente, respecto al meridiano. Si el Sol estuviera en el ecuador pasaría a de A a B en 24 horas. Aproximadamente se habría movido casi 1º (360º /365 días=0,986)

Pero en realidad se ha movido ese ángulo en la eclíptica y ha pasado de A a B´. Volverá a pasar por el meridiano el Sol real (en B´) antes que el teórico (en B)
Por ello en las proximidades de los equinoccios el día dura menos que la media (menos de 24 horas).

Situación en los solsticios

En los solsticios no ocurre este efecto porque el ecuador y la eclíptica son prácticamente paralelos en el lugar donde está el Sol , y estos serán los días más largos. La diferencia máxima respecto a la media es apenas de 20 segundos.

Si se consideran cuantitativamente los resultados de los dos efectos y su suma, se obtiene la siguiente gráfica donde se recogen los segundos que cada uno de ellos hace aumentar (o disminuir) la duración del día, a lo largo del año.

La influencia del solsticio-equinoccio (efecto B), línea de color rojo, es mayor que la del perihelio-afelio (efecto A), línea de color azul, pero lo que determina la duración de cada día es la suma de ambas, indicado por la línea negra.

En los solsticios los días son más largos; pero de los dos solsticios, el de diciembre (solsticio de invierno en el hemisferio Norte) está muy cerca del perihelio, que actualmente ocurre hacia el 3 de enero, y al sumar los dos efectos ese día 22 de diciembre (a veces el siguiente) resulta ser el más largo del año.

Si se integra esta gráfica y se va acumulando el retraso o adelanto, se obtiene la conocida como "Ecuación del tiempo" que indica la diferencia en cada fecha de la hora media respecto a la hora solar verdadera que marcan los relojes de Sol, pero ese es otro tema, que aparece en el artículo al que se accede desde este enlace  , y a la que también se hace referencia en este otro. 

El cielo de la Luna

Este lunes día 14 se cumplen 43 años de una fecha importante que nadie recuerda: Cuando Eugene Cernan diera el último paso sobre la Luna. Muchos recordamos el paso de Armstrong, pero claro, no es lo mismo el primero que el último. Después de Cernan nadie  ha vuelto a pisar la Luna y parece que tampoco lo hará en un futuro próximo.

El astronauta Eugene Cernan en la Luna, con la Tierra de fondo.
Por la fase de la Tierra, la foto es del día de llegada a la Luna.

Se ha vuelto con naves no tripuladas.  Japón. Europa, China, India. Y por supuesto EEUU y la Unión Soviética han enviado artefactos espaciales que han orbitado la Luna e incluso se han posado o estrellado en nuestro satélite después de los Apolo, pero ninguna otra persona ha vuelto a mirar el cielo de la Luna.

Vamos a retroceder 43 años y meternos imaginariamente dentro del traje espacial del astronauta Cernan. Quizás lo que hiciera aquel 14 de diciembre de 1972 al dar el último paso sobe la Luna sería mirar la Tierra, su destino de vuelta. Una Tierra enorme, de 2º, casi 4 veces el tamaño aparente de la Luna que vemos desde aquí, y del Sol desde cualquiera de los dos lugares. Pero no la vio redonda, sino en fase menguante.

Ese día en el cielo de la Tierra había luna creciente y la Tierra vista desde la Luna muestra siempre la fase contraria a la que vemos desde aquí de nuestro satélite. En los tres días que estuvo allí vio al tercer planeta cambiar apreciablemente de fase, de algo más del cuarto menguante el día 11 de diciembre con un 70% iluminada, a solo el 40% el día 14.

Una estrella muy especial para tí

Llega la época de regalos, y quiero hacerte uno "diferente". Es un regalo muy ligero, casi inmaterial, apenas unos fotones procedentes de una estrella muy especial para ti.

Si miramos al cielo en una noche despejada veremos muchas estrellas, pero no las vemos en directo. No vemos la estrella actual, sino la de  hace unos años ya que su luz necesita un tiempo para recorrer la enorme distancia que la separa de nuestro planeta.

Como cada estrella está a diferente distancia, estamos viendo un cielo de múltiples momentos diferentes del pasado. Considerando esta circunstancia y eligiendo la estrella adecuada según nuestra edad, podremos ver en directo una estrella como era el año que nacimos.

No es una foto ni una grabación. Es verlo directamente, como si usásemos una máquina del tiempo y retrocediésemos hasta ese momento.

Por ejemplo si tienes 25 años tu estrella es Vega, porque se encuentra a 25 años luz. Al mirar esa estrella en el cielo la verás como era hace 25 años, cuando naciste. Ese intervalo de tiempo es muy corto para la vida de una estrella y su aspecto no ha cambiado, pero piensa que están entrando en la pupila de tus ojos los fotones que salieron de allí cuando tú naciste, esas partículas de luz que han estado viajando por el espacio justamente el mismo tiempo que tú has estado viviendo.

Esta es tu estrella ahora, pero a medida que vayas cumpliendo años tendrás que cambiar de estrella. Aunque si quieres, puedes retener estos fotones que emprendieron su viaje desde Vega a la vez que tú iniciaste tu viaje por la vida. Hazles una foto y los podrás guardar: Si tienes 25 años haz una foto a la estrella Vega. La luz que salió de allí cuando tú naciste entrará en el objetivo de la cámara será captada por su CCD y dejará su marca. Esa marca, esa foto, la puedes guardar siempre porque esos fotones procedentes de Vega siempre serán los tuyos.

Vega y Altair. Agosto 2009

Esta es la estrella Vega, en la constelación de Lira, marcada en la foto con un círculo amarillo. Es el ejemplo significativo en esta historia. Distancia fácil de recordar por ser un número redondo, muy brillante, pasa muy cerca del cenit en verano en latitudes medias del hemisferio Norte. Ya se utilizó con esta idea, de los 25 años que tarda la luz, en la película “Contact” y en la novela en que se basaba, escrita por Carl Sagan. Muy recomendable, sobre todo la novela.

También puede verse desde casi todo el hemisferio Sur en zonas habitadas, prácticamente hasta la latitud 50º Sur, en los meses de invierno austral (junio, julio, agosto, septiembre) cerca del horizonte Norte. Si tienes 25 años pero vives más al Sur, también hay para tí otra estrella brillante: Fomalhaut.

En el dominio de Ofiuco

Aunque al igual que en otras ocasiones he intentado que los contenidos de este post sean rigurosos, quizás ahora el tono sea algo relajado o ligeramente irónico, porque creo que es la mejor manera de tratar este tema. Espero que su lectura te resulte incluso más agradable que otras.

Ni Sagitario, ni Escorpio. Si celebras tu cumpleaños estos días, entre el 1 y el 18 de diciembre, eres Ofiuco.
Lo siento. No encontrarás nunca tu verdadera constelación zodiacal en los horóscopos de las revistas, y quizás tus amigos te lleguen a señalar con el dedo como si fueras un bicho raro mientras en voz baja cotillearán “mira, es un Ofiuco”.

Bromas aparte, todo el mundo sabe cual es su signo zodiacal, pero casi nadie conoce la razón. Quizás si se lo preguntas a un amigo, te dirá: “yo soy Leo porque nací el 5 de agosto”. – Vale, pero ¿por qué el 5 de agosto es Leo?  -“Pues porque lo pone en todas las revistas”. No hay más que hablar.

Pero evidentemente debe de haber una razón. Los nombres de los 12 horóscopos que aparecen siempre, corresponden a 12 constelaciones. En el cielo se han trazado nada menos que 88, quizás la más famosa sea la Osa mayor u Orión. Pero nadie es de la Osa Mayor o de Orión.
Ofiuco, en latín Ophiuchus, es una constelación que representa el cazador de serpientes.

En esta posición el Sol está en Escorpio

A lo largo del año la Tierra da casi exactamente una vuelta alrededor del Sol. Visto desde nuestro planeta el Sol se va desplazando a través de las constelaciones y en cada fecha visto desde aquí estará en una u otra constelación, que en ese momento es imposible verla porque al estar ahí el Sol, sería de día. Pero sin embargo es muy fácil calcular cuál es. Parece ser que fue el astrónomo griego Ptolomeo hace casi 2000 años quien calculó las fechas en que el Sol recorría cada constelación, según una línea que lógicamente corresponde a la proyección del plano de la órbita de la Tierra sobre el fondo estrellado, que se denomina línea de la eclíptica. Esa línea atraviesa, digamos que … 12 constelaciones que se les llama constelaciones zodiacales y son las que se utilizan para los horóscopos.

Los planetas se separan

Una vez concluidas sus reuniones de madrugada durante casi dos meses, los planetas se separan y se va cada uno por su lado. Pero no se despiden de nosotros. Solo ellos entre sí y afortunadamente primero Júpiter y luego Marte nos mostrarán en la primera mitad de este próximo año 2016 su versión más atractiva, pero en solitario.

Venus desaparecerá antes, y ya a en febrero, cuando se encontrará con Mercurio, será difícil verlo.

Pero a largo plazo, de tanto en cuanto volverán a tener sus citas. En astronomía cuando termina algún fenómeno, la pregunta es ¿cuándo volverá a ocurrir?

Por ejemplo a finales del próximo agosto, los dos más brillante, Venus y Júpiter, se encontrarán de nuevo pero ahora en el crepúsculo vespertino, mucho más cercanos entre sí que ahora, y al lado estará Mercurio de testigo. El 23 de ese mes de agosto formarán un  triángulo casi equilátero, pero próximo a la dirección del Sol, y muy difícil de apreciar sin prismáticos o telescopio.

También se verán las caras en noviembre de 2017,  y en enero de 2019, aunque en todas estas ocasiones serán mucho más discretos que ahora, se verán juntos durante mucho menos tiempo y más escondidos entre las luces crepusculares.

Pero ahora es el momento de hacer una crónica de esta extraordinaria conjunción, que en gran medida ha pasado desapercibida para el gran público por ser visible solo a horas intempestivas de la madrugada.