La volta celeste i el concepte d'horitzó

Atès que no es té cap percepció directa de les distàncies dels astres, aquests se'ns apareixen com si estiguessin fixos sobre la volta del cel, limitada pel cercle de l'horitzó i de la qual ens sentim en el centre. Per a establir la posició d'un astre en el cel, els astrònoms l'imaginen projectat sobre aquesta esfera. No importa quina sigui la dimensió d'aquesta esfera imaginària per que és immensament gran comparada amb les distàncies terrestres. Tan gran que arreu de la superfície terrestre on hom es trobi sempre es pot considerar en el centre d'aquesta esfera. Això s'expressa dient que l'esfera celeste té un ràdi infinitament gran. No perdem de vista que l'esfera celeste és un fenomen òptic, però als astrònoms els hi va molt bé per a establir els seus sistemes de coordenades. La sensació de que el cel és realment una esfera i que els astres es troben situats sobre aquesta és tan fort, que l'humanitat ho ha cregut així durant molts segles fins que el desenvolupament de la ciència i de la tecnologia ens ha permès mesurar les distàncies que ens separen dels cossos celestes.

A causa del grandària tan gran de l'esfera celeste, és el mateix trobar-se sobre la superfície de la terra que en el seu centre. Per això, des d'un lloc amb la vista sense obstacles, muntanyes o edificis que bloquegin la visió, sempre es veu la meitat de l'esfera celeste (Figura 1). Es diu horitzó astronòmic al cercle que limita aquest hemisferi (la meitat de l'esfera visible). Podem comprovar que l'horitzó astronòmic és el cercle tallat sobre l'esfera celeste pel pla tangent a la Terra, situat en el lloc on es trobi l'observador (Figura 2). I és com si aquest pla passés pel centre de la Terra, si ho comparem amb les distàncies de les estrelles és exactament el mateix. Generalment es diu horitzó a la línia que en camp obert sembla separar el cel de la terra, o de l'aigua si ens trobem a la vora o en el pròpi mar.

Figura 1. Si la volta celeste és suficientment gran respecte a la Terra, llavors sempre veurem la meitat de la mateixa, com es pot apreciar en aquesta figura

El punt de l'esfera celeste que es troba exactament sobre el cap de l'observador es denomina "zenit", i és el punt que assenyalaria en l'adreça d'una plomada vertical. La vertical és perpendicular al plànol horitzontal i, per això, el zenit forma un angle de 90º amb l'horitzó. El punt de l'esfera celeste oposat al zenit, i que es troba just sota els peus de l'observador es denomina "nadir" (Figura 3).

Figura 2. Des de qualsevol punt de la Terra, l'horitzó es situa com un pla tangent al nostre planeta en aquest punt i només permet veure la meitat de la volta celeste. Això explica per què des de qualsevol punt es veuen unes estrelles i unes altres no. Si estem en un punt l'horitzó el qual és l'indicat amb 1, aleshores podrem veure l'estrella A però no la B i la C, mentre que en el punt que té com horitzó l'assenyalat com a 2, podem veure l'estrella A i B però no la C.

Figura 3. Situació del zenit, el nadir i l'horitzó sobre la volta celeste.

Evidentment si ens situem a certa altura sobre la superfície de la Terra, com pot ser en un avió, el cel no està limitat pel pla tangent a la Terra sinó per un con el vèrtex del qual està l'observador i des del qual s'albira més de la meitat del cel (Figura 4). Per tant el cercle de l'horitzó ja no es situarà a 90º del zenit sinó a un angle superior. Per exemple, si ens situem sobre una muntanya a 1.000 metres d'altura sobre el nivell del mar, l'horitzó es situarà a gairebé 91º del zenit. Des d'un avió volant a 10.000 metres d'altura l'horitzó se situa gairebé 3º per sota, és a dir, a 93º del zenit, i es comenta que a 20.000 metres ja es comença a apreciar de manera inequívoca la corba de la Terra. Si estiguéssim en un satèl·lit a 1.000 km. sobre la superfície de la Terra, aleshores l'horitzó retrocediria 30º, i en lloc de veure el 50% de la volta celeste en veuríem el 75%. Per exemple, des del Telescopi Espacial Hubble, situat a uns 600 km. d'altura, l'horitzó retrocedeix uns 24º, pel que no pot observar-se tot el que es vulgui en qualsevol moment, sinó que cal esperar que a mesura que es vagi completant una òrbita, l'astre en qüestió sigui visible i aparegui darrere de la Terra.

Figura 4. Si ens situem a certa altura per sobre de la superfície de la Terra, aleshores el nostre horitzó descendirà diversos graus per sota de l'horitzontal degut al fet de que el nostre horitzó ve donat per un con en el vèrtex del qual estem situats nosaltres, en lloc de ser un pla.