1.1 PRIMER ITINERARIO CELESTE: PASEO DE RECONOCIMIENTO POR LA ESFERA CELESTE (NUESTRA ZONA CIRCUMPOLAR) [vídeo 1.1] Sal de noche a contemplar el firmamento, o en su defecto siéntate delante de un planetario virtual como Stellarium. Empezaremos suponiendo que estás en el hemisferio norte, pero más tarde visitaremos también el cielo sur. Nuestro paseo de reconocimiento por la bóveda celeste, aparte del mero placer de recorrer los cielos cual turista cósmico, tiene varios objetivos: encontrar la Estrella Polar, única estrella que no cambia su posición aparente durante la noche y que nos marca el Norte y, a partir de ella, los puntos cardinales necesarios para ubicarnos durante nuestra navegación; observar y entender el sentido y ritmo de giro de la bóveda celeste alrededor de la Estrella Polar, lo que nos permitirá usarla como una brújula y un reloj nocturno (un nocturlabio); saber ponernos en el lugar de cualquier observador, sea cual sea su latitud sobre la Tierra; o distinguir a simple vista los diferentes tipos de astros y objetos que pueblan y surcan el cielo. Nuestra primera senda celeste pasa por ocho hitos. Hito 1: Osa Mayor Nuestro paseo nocturno comienza por la Osa Mayor, constelación muy fácil de encontrar gracias al famoso asterismo de siete estrellas conocido como El Carro en el que podemos imaginar tres bueyes tirando, uno detrás de otro, de un carro casi rectangular – en realidad, un trapecio. ¿No te parece también una sartén con su mango? En el buey del medio iría montado el arriero, por lo que, si te fijas bien, en vez de una estrella verás dos –la estrella doble Mízar/Alcor; dicen que algunas tribus la utilizaban como prueba de agudeza visual para elegir a sus arqueros. Por otro lado, pensar en siete bueyes (en latín septen triones) nos ayudaría a recordar que esta constelación está en la zona septentrional o norte del cielo.
Las Osas Mayor (abajo) y Menor (arriba).
Osa Menor. Hito 2: Polaris y Osa Menor Proyectando las dos ruedas traseras del carro (Dubhe y Merak) hacia el lado abierto del trapecio llegamos a una estrella brillante y aislada que es la Estrella Polar Norte (Polaris), referencia fundamental por ser alrededor de la cual giran aparentemente todas las demás a lo largo de la noche. Este movimiento de rotación aparente del cielo, por el que los astros no circumpolares salen por la zona Este y se ponen por la zona Oeste, es en realidad debido al movimiento de rotación diario de la Tierra alrededor de su propio eje en sentido contrario, de Oeste a Este.
Polaris es la estrella más brillante de la Osa Menor, que tiene la forma de una pipa de fumar o de una sartén con el mango soldado a la base y que es más difícil de identificar en cielos poco oscuros por estar compuesta de estrellas más débiles que las de la Osa Mayor (ver “Una paleta de brillos en la Osa Menor” en la sección 3.5). A partir de Polaris encontramos en el mango tres estrellas seguidas más débiles (la que suelda el mango es Alifa al-Farkadain) y en el recipiente de la pipa o sartén tenemos Kocab (tan brillante como Polaris), Pherkad (un poco menos) y Anwar al-Farkadain que sólo se ve bien en cielos suficientemente oscuros. Curiosidad: los dos becerros (al-Farkadain en árabe) tienen el nombre cambiado pues Anwar (literalmente “el más brillante”) es en realidad el más tenue de los dos. Lectura complementaria: “Vespucio y los siete magníficos” [1.vespucio.pdf]. Antes de continuar con nuestra marcha celeste, sentémosnos a reflexionar sobre algunos fenómenos importantes que vamos observando: Puntos cardinales El punto de nuestro horizonte que cae bajo la Estrella Polar es el punto cardinal Norte. Mirando hacia él tendremos el Este a nuestra derecha, el Oeste a nuestra izquierda y el Sur a nuestra espalda. Es muy importante no confundir Este y Oeste y saber situarlos tanto de noche como de día. Ritmo y sentido de giro de la bóveda celeste La rotación de la Tierra sobre su eje se traduce, para un observador en su superficie, en un movimiento aparente de la bóveda celeste al mismo ritmo (una vuelta en 24 horas) pero en sentido contrario. Como la Tierra gira en sentido horario si la miramos “de abajo arriba” –desde el Polo Sur mirando hacia la bóveda norte, mismo sentido de mirada que tienen los habitantes del hemisferio norte– la bóveda norte parece girar en sentido antihorario: los astros salen por el Este y se ponen por el Oeste (ojo: el sol sólo lo hace exactamente por Este y Oeste en los dos equinoccios, Módulo 2). Altura de Polaris y latitud del observador Si pensamos en el eje de rotación de la Tierra como en una línea que pasa por su centro y que sale de su interior por el Polo Norte apuntando hacia Polaris, entenderemos que un habitante del Polo Norte (es decir, con latitud 90º N) tenga siempre a Polaris sobre su cabeza, en el cénit, a 90º de altura sobre el horizonte. Sin embargo, un habitante del ecuador terrestre (latitud 0º) la verá a ras de suelo, es decir, a 0º de altura; y un habitante a 38º de latitud norte (por ejemplo, en Murcia) la tendrá siempre a 38º de altura sobre el horizonte. Si te fijas, la latitud del observador indica la altura a la que verá la Estrella Polar (única estrella cuya altura no varía).
Curiosidad: latitud y longitud Imagina que eres el protagonista de una película al que han secuestrado, vendado los ojos y trasladado en avión a otro lugar del mundo. Cuando te quiten la venda podrás saber a qué latitud estás, observando por la noche la altura de Polaris; si no la ves, es que estás en el hemisferio sur y puedes usar un truco parecido con la Cruz del Sur. Conocer tu longitud geográfica, sin embargo, es un asunto más complicado y digno de una buena recompensa. Lectura complementaria: “El problema de la longitud geográfica”, de Luis J. Santos [1.longitudgeo_luisjsantos.pdf]. Trasládate al siglo XVIII con Halley, Harrison o Newton y entra en una historia de navegantes románticos y astrónomos cazarrecompensas. Zona circumpolar de un observador Si pasas un buen rato observando hacia el Norte, comprobarás que la única estrella sin movimiento aparente es Polaris (en realidad no es exactamente así –ni lo ha sido ni lo será: ver “Precesión de los equinoccios: ciclo platónico” al final del Módulo 2). Y que todas las demás se mueven en círculos alrededor de ella muy lentamente: una vuelta en 24 horas, así que en una hora describen un arco de tan sólo 15º (=360º/24). Y lo hacen en sentido antihorario. Las estrellas más cercanas a Polaris describen círculos pequeños. Aquellas cuyos círculos no tocan el horizonte de un observador se denominan circumpolares y son visibles para él toda la noche, es decir, no salen ni se ponen. Las demás, aquéllas cuya distancia a Polaris es mayor que la latitud del observador, tienen parte de su recorrido circular por debajo del horizonte (tramo invisible) y son visibles desde su salida (orto) por la mitad Este hasta su puesta (ocaso) por la mitad Oeste. Cuanto más lejos estén de Polaris mayor es la fracción de su recorrido invisible al observador, hasta el punto de que hay zonas del cielo que nunca vemos desde nuestra latitud (excepto si vivimos exactamente en el ecuador).
En el hemisferio sur, si miramos hacia el Polo Sur Celeste, la bóveda celeste gira aparentemente en sentido horario pero, al tener ahora el sur delante, el Este a la izquierda y el Oeste a la derecha, los astros siguen saliendo por el Este y poniéndose por el Oeste: esto sí es universal; lo de que la sombra de un gnomon (en la que se basaron las agujas del reloj) siga el sentido llamado convencionalmente horario sólo ocurre en el hemisferio norte. No te preocupes si aún no dominas los sentidos de giro y las orientaciones: volveremos sobre ellas con más detalle en el módulo siguiente.
Separaciones aparentes en grados: pulgar/puño/palmo Cuando hemos hablado de estrellas cercanas o lejanas a Polaris, evidentemente nos referíamos a su separación aparente sobre la bóveda celeste (proyección bidimensional de un cielo que realmente es tridimensional), no a su distancia real tridimensional (de ese tipo de distancias hablaremos en el Módulo 3). Para medir separaciones en la bóveda celeste usamos separaciones angulares: por ejemplo, con el brazo estirado, el ángulo bajo el que vemos nuestro pulgar es de 2º; nuestro puño, 10º; y un palmo, 20º (*). Algunos tamaños o separaciones angulares a recordar: • •
diámetro luna o Sol: medio grado (30'), se cubre de sobra con pulgar; desplazamiento Luna sobre bóveda de un día para otro: 12º, aproximadamente un puño.
* Tomando 10 cm como anchura del puño y 55 cm como longitud del brazo estirado, el ángulo subtendido por el puño es: ángulo = arco / distancia = 10 / 55 = 0.18 radianes = 10º.
Prosigamos ahora con nuestro itinerario celeste. Hito 3: Casiopea Siguiendo con nuestra visita a la zona circumpolar de la bóveda (vista desde un lugar típico de España), al lado contrario de la Osa Mayor con respecto a Polaris encontraremos Casiopea, una constelación –mejor dicho, un asterismo– con forma de W (o de número 3, letra M o letra E, según cambia su posición a lo largo de la noche). En esta constelación se encuentra la famosa Supernova de Tycho, cuya explosión ocurrió en 1572. La leyenda mitológica nos habla de que Casiopea, la esposa de Cefeo (rey de Etiopía), se vanagloriaba de su innata belleza. Este exceso de vanidad por cualidades no conquistadas no gustó a Poseidón, dios de los mares, que envió a Cetus, monstruo marino, a inundar sus tierras. Consultado
el oráculo para salvar el reino, Cefeo debía sacrificar a su hija Andrómeda pero Perseo, enamorado de la joven, se ofreció a luchar contra el monstruo marino que la iba a devorar. Usando el poder petrificador de la cabeza de Medusa, ganada en una batalla anterior, Perseo venció a Cetus y desposó a Andrómeda. Casiopea, no obstante, fue castigada por su vanidad, condenada a dar vueltas eternamente alrededor del Polo Norte Celeste, la mitad del tiempo boca abajo. Hito 4: Cefeo En esa misma zona del cielo encontraremos a Cefeo, constelación o asterismo con forma de lápiz o de casita. A su estrella principal, Alderamín (estrella alfa de Cefeo, Cep) se llega prolongando el último lado de la W de Casiopea (donde está el ángulo agudo, no el obtuso). En esta constelación podemos encontrar las famosas variables cefeidas, estrellas que luego resultaron ser útiles en la medida de distancias intergalácticas (busca la biografía de Henrietta Leavitt). El asterismo de la constelación, cuyo nombre hace honor al legendario rey de Etiopía, esposo de Casiopea y padre de Andrómeda, recuerda a todo menos a una figura humana, pues ha sido comparado, como hemos dicho, con una casita de las dibujadas por un niño o con una tienda de campaña de tipo canadiense e incluso con la punta de un lápiz de tamaño descomunal. Hito 5: Dragón Entre las dos osas, la mayor y la menor, serpentea una constelación llamada Dragón. En su cabeza encontramos las estrellas Etamin y Rastabán. Recordemos que Ras en árabe significa cabeza; encontraremos muchas estrellas con este prefijo. Otra curiosidad es que Thuban, una de las estrellas del Dragón, cercana a la Osa Menor, fue estrella polar norte en época de los egipcios y volverá a serlo dentro de muchos miles de años. Hito 6: Jirafa Terminamos este primer recorrido con tres constelaciones, denominadas la Jirafa, el Auriga o Cochero y Perseo. En la constelación de la Jirafa, que se encuentra entre Polaris y Capella (la estrella más importante del Cochero) podemos encontrar la famosa Cascada de Kemble, una cadena de estrellas con forma de pierna: tiene tres estrellas muy brillantes en el muslo, otra muy notable en la espinilla y un cúmulo estelar en el pie (NGC1502). Para verlas será necesario el uso de unos prismáticos o de un telescopio.
Imagen cortesía de http://www.awesky.com/ComputerPhysicsLab
Hito 7: Auriga Auriga es una constelación con forma de pentágono o hexágono, cuya estrella principal se llama Capella, que significa la cabra; junto a ella podemos encontrar un triangulito que representa a sus tres cabritillos. Hito 8: Perseo Dirijámosnos finalmente hacia Perseo, por su relación mitológica y de posición en el cielo con Casiopea y Cefeo, que podríamos extender a las constelaciones de Andrómeda y Pegaso (este último nació de la sangre de la cabeza de Medusa cortada por Perseo). La constelación de Perseo está situada entre la de Casiopea y Tauro. Su segunda estrella más importante, Algol, es conocida por su gran variabilidad. Su brillo se intensifica y se debilita con un período de unos tres días. En esta misma constelación podemos encontrar cúmulos de estrellas como el Doble Cúmulo de Perseo o el que rodea a Mirfak.