(1a)  La Esfera Celeste     

   Si observa las estrellas a lo largo de la noche, verá que la mayoría de ellas también surgen por el Este y se ponen por el Oeste, como el Sol y la Luna. De hecho, toda la esfera celeste parece rotar lentamente -una vuelta cada 24 horas- y, por tanto, la mitad de ella se encuentra oculta bajo el horizonte. Esta rotación trae constantemente afuera a nuevas estrellas sobre el horizonte del Este, mientras otras desaparecen detrás del horizonte al Oeste. En el dibujo de la izquierda el "cinturón" horizontal alrededor del globo puede ser interpretado como el horizonte, mientras la esfera misma gira alrededor de su eje.

    Nosotros, por supuesto, sabemos que no es el Universo el que gira alrededor nuestro desde el Este hacia el Oeste, sino que nuestra Tierra es la única girando (del Oeste hacia el Este, ver nota al final). Pero es todavía conveniente hablar de "la rotación de la esfera celeste". Esa también haría que el cielo girase del modo en que parece hacerlo.

    La mayoría de las estrellas mantienen posiciones fijas respecto de las demás, noche tras noche. El ojo las agrupa espontáneamente en figuras o constelaciones ("stella" es estrella en Latín), a las cuales cada cultura les ha dado sus propios nombres. Los nombres que nosotros usamos provienen de los antiguos griegos y romanos. Por ejemplo, Orión, el cazador, acompañado de cerca por sus dos fieles perros. Otros nombres evocan animales, cuyos nombres latinos se usan todavía: Scorpio, el escorpión; Leo, el león; Cygnus, el cisne; Ursa Major, la osa mayor, y así sucesivamente.

    El Sol se mueve lentamente a través de este diseño, circulando alrededor de él una vez al año, siempre siguiendo el mismo camino entre las estrellas ("la eclíptica"). Los antiguos distinguieron doce constelaciones a lo largo de este camino, y por cuanto la mayoría están dedicadas a animales, son conocidas como el Zodíaco, el "círculo de los animales". El Sol pasa alrededor de un mes dentro de cada "signo del Zodíaco". La Luna se mueve cercana al recorrido del Sol, pero sólo le lleva más o menos un mes realizarlo, y unas pocas estrellas notables también se mueven cerca del él: los planetas. Volveremos más tarde a todo esto: todos los demás objetos celestes están firmemente situados y no se mueven, formando el "firmamento".

   Como el globo en el dibujo, la esfera del cielo tiene dos puntos alrededor de los cuales gira, puntos que marcan su eje: los polos celestes. Las estrellas cerca de esos polos desfilan en círculos diarios alrededor de ellos, y cuanto más cerca están de ellos, más pequeños son los círculos (no tienen salida ni puesta). En cualquier momento, sólo la mitad de la esfera es visible: es como si el suelo plano en que nosotros estamos cortara la esfera celeste en dos mitades: la mitad superior es visible, la mitad inferior no lo es. Por eso, sólo un polo se ve en cualquier momento, y para la mayoría de nosotros, que vivimos al norte del Ecuador, ése es el Polo Norte.

• (Si Ud. monta una cámara en una noche oscura de modo que el polo esté en mitad de su campo de visión, abre el obturador y toma un tiempo de exposición, la imagen de cada estrella será recogida como la parte de un círculo, y todos los círculos estarán centrados en el Polo. Haga clic aquí para ver una imagen así.)

    Al igual que el globo de la Tierra tiene un ecuador alrededor de su mitad, a medio camino entre los polos, así la esfera del cielo está rodeada por el ecuador celeste, a medio camino entre los polos celestes. A medida que el cielo gira, las estrellas en el ecuador trazan un círculo mayor que cualesquiera otras.

    Por supuesto, sabemos bien (a diferencia de los sacerdotes de Babilonia) que las estrellas no están sujetas dentro de una enorme esfera hueca. En vez de eso, es la Tierra la que gira alrededor de su eje, mientras las estrellas están tan distantes que parecen estar quietas. El efecto final, sin embargo, es el mismo en ambos casos. Por tanto, cuando interesa, todavía podemos usar la esfera celeste para marcar las posiciones de las estrellas en el cielo.

Polaris, la Estrella Polar

    Por pura casualidad, una estrella moderadamente brillante es vista cerca del polo norte celeste, Polaris, la estrella polar (o estrella del norte). Polaris no está exactamente en el polo, pero su círculo diario es muy pequeño y para muchos propósitos uno puede suponer que está en el polo, formando un soporte alrededor del cual gira el cielo entero.

    Todo esto parece mucho más claro si uno recuerda que es la Tierra la que gira, no el cielo. El eje alrededor del cual la Tierra rota apunta en una cierta dirección del cielo, y esa es también la dirección de la estrella polar (o, más exactamente, el polo norte celeste). Según gira la Tierra, incluso aunque el observador se mueve con ella (por ejemplo, desde el punto B al punto A, en el dibujo), esa dirección siempre forma el mismo ángulo con el horizonte y está siempre al norte. De aquí, que la Estrella Polar esté siempre en el mismo punto: al norte del observador y a la misma altura sobre el horizonte.

    Si en una clara noche se encuentra perdido en la naturaleza o en el mar, la Estrella Polar puede indicarle dónde está el Norte, y de ahí fácilmente deducir dónde el Este, Oeste y Sur. Cualquier otra estrella no es fiable para determinar direcciones: se moverá a través del cielo, y puede incluso desaparecer, pero no hará eso aquella. Para saber cómo encontrar la Estrella Polar, haga clic aquí.

    Cuanto más cerca está uno del ecuador, más cerca está la Estrella Polar del horizonte, y en el ecuador (punto C) está justo en el horizonte, y probablemente no es fácil de ver. Más al sur, en puntos tales como el D, no es ya visible, pero entoces ya puede ver el polo sur del cielo. Desgraciadamente, ninguna estrella brillante comparable a la Polaris, marca esa posición. La existencia de una brillante estrella cerca del polo norte celeste es simplemente una feliz coincidencia y, como se verá, no siempre fue así, y no será dentro de unos pocos miles de años.

El Montaje de un Telescopio

    Como muestra el dibujo anterior, durante la noche vemos la Estrella Polar desde diferentes posiciones (tales como A y B). Sin embargo, no se aprecia ninguna diferencia de su posición en el cielo, debido a que está tan distante de nosotros. Si la Tierra rotara no alrededor de su eje sino a lo largo de una línea paralela que pasara por A o por B, el cielo no parecería diferente.

El montaje ecuatorial de un telescopio. Para seguir a una estrella, sólo es necesario girar el telescopio alrededor de su eje polar.

    Para el ojo humano, la rotación del cielo es muy, muy lenta (es más notable a la salida o puesta del Sol o de la Luna). Un telescopio, sin embargo, magnifica enormemente la velocidad de rotación, y cualquier estrella observada con él rápidamente deriva hacia el borde del campo visual y entonces desaparece, a menos que se ajuste contínuamente la dirección del telescopio. Esto normalmente se realiza automáticamente, girando el telescopio alrededor de un eje paralelo a la rotación de la Tierra, porque, como se explicó más arriba, un desplazamiento paralelo no cambia la rotación aparente de las estrellas.

    Para hacer fácil tal ajuste, un telescopio astronómico (dibujado arriba) se monta de un modo muy distinto a un un telescopio de topógrafo (teodolito)" (o "teodolito", mostrado abajo). Un teodolito normalmente tiene dos ejes: uno que le permite explorar todas las direcciones horizontales en 360°, y otro que ajusta su elevación y le permite establecer sus vistas sobre marcas de referencia más altas que el observador, tales como cimas de montañas. Por otra parte, un telescopio para ver estrellas (arriba) tiene dos ejes perpendiculaares, pero el principal (el "eje ecuatorial") se apunta a la Estrella Polar y es, por tanto, paralelo al eje de la Tierra.A medida que gira la esfera celeste, un mecanismo de relojería (o, en los modelos económicos, la mano del observador o un tornillo ajustable) gira el telescopio a una velocidad apropiada que mantiene las mismas estrellas en el campo de visión.

Un antiguo telescopio   de topógrafo (teodolito)".

Planetas y el Zodiaco

    No todas las estrellas mantienen posiciones fijas en la esfera de los cielos. Incluso los primeros observadores del cielo notaron que unas pocas se movían: los antiguos griegos las llamaron "planetas", que significa errantes. Los nombres que usamos hoy día provienen de los romanos, quienes los bautizaron en honor a sus dioses principales: Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno.

Mercurio y Venus están siempre próximos al Sol y sólo pueden verse brevemente después de la puesta o antes del amanecer: Mercurio está tan próximo que la mayor parte del año no puede verse en absoluto, porque el brillante cielo ahoga su propia luz. Venus es más brillante que cualquier otra estrella (en condiciones adecuadas y mirando justo a donde está, se puede incluso ver durante el día) mientras que Júpiter ocupa el segundo lugar.

Nota

•     Se puede demostrar que la rotación es del Oeste hacia el Este usando una manzana o alguna otra fruta para representar la Tierra. Sosténgala con el tallo vertical, que sería el eje de la Tierra, con el Polo Norte en lo alto, y marque dos puntos en la mitad norte. Por ejemplo, Nueva York y, ligeramente desde allí, en el sentido de las agujas del reloj (es decir, hacia el Oeste), San Francisco. Se puede emplear un linterna como "Sol", o imaginarse que se tiene una lámpara en algún punto cercano.

      Cuando es mediodía en Nueva York, el Sol está casi vertical sobre "Nueva York", pero son sólo las 9 de la mañana en "San Francisco". Tres horas más tarde, la Tierra ha girado y ahora es mediodía en "San Francisco", con el sol próximo a la vertical. Para llegar a esta posición, San Francisco debe rotar a la posición donde se hallaba Nueva York: del Oeste hacia el Este.