Les estrelles en la volta celeste

Tots sabem que la Terra gira al voltant del seu eix aproximadament en 24 hores (veurem que el període de rotació de la Terra no és exactament de 24 hores). Des del sòl, aquest moviment es reflecteix en el moviment aparent que experimenten les estrelles i tots els astres i que s'anomena moviment diürn. Aquest moviment és el responsable que per exemple el Sol surti per l'Est i es posi per l'Oest cada dia. Ja que el Sol, els planetes, la Lluna i tots els altres cossos celestes semblen girar d'Est a Oest, això significa que en realitat la Terra està animada del moviment contrari, és a dir, que gira d'Oest a Est. Anem a veure com aquest moviment afecta a la forma en que veiem moure's les estrelles des de diferents llocs del nostre planeta. Això ajudarà a comprendre per què el cel es veu girar com ho fa des de les nostres latituds, i com es veuria girar des d'altres latituds. Ens servirem de manera intensiva dels conceptes apresos a la Fitxa 1.

Si ens situem just sobre el Pol Nord, l'horitzó i el zenit que tindrem són els que s'indiquen a la Figura 1a i 1b.


Figura 1. a) dreta i b) esquerra

A la Figura 1a es representa la volta celeste, i una estrella situada prop de la prolongació de l'eix de rotació de la Terra. Si ens situem sobre el Pol Nord exactament, l'eix de rotació coincidirà amb el nostre zenit, i l'horitzó serà el pla marcat de gris. Prop del zenit se situa una estrella a una distància angular a, i la Lluna a una distància b. A la Figura 1b es representa el que veuriem des de la superfície; tindriem l'estrella a un angle a de el zenit, donant voltes i seguint una trajectòria exactament paral·lela a l'horitzó, i la Lluna a una distància del zenit b, seguint també una trajectòria paral·lela a l'horitzó. De fet totes les altres estrelles visibles des del Pol Nord segueixen trajectòries paral·leles a l'horitzó, i com es desprèn de la figura, només veiem la meitat de les estrelles, l'altra meitat està permanentment oculta per sota de l'horitzó. Per descomptat tots els astres efectuen una volta cada 24 hores.

Si ens situem a l'equador, l'horitzó i el zenit que tindrem són els que s'indiquen a la Figura 1a i 1b.


Figura 2. a) esquerra i b) dreta.

En aquest cas es representa com es veurien l'estrella i la Lluna des de l'equador. a i b representen altra vegada les distàncies angulars des del zenit. En aquest cas l'eix de rotació és perpendicular al zenit, i tots els astres semblen descriure trajectòries perpendiculars a l'horitzó. A diferència del pol, es pot veure que a mesura en que la Terra va girant, és possible veure totes les estrelles de la volta celeste. Es tracta doncs d'una posició molt interessant des del punt de vista astronòmic.

En una latitud intermèdia com la nostra les Figures 3a i 3b representen la situació i com es veurien novament l'estrella i la Lluna.


Figura 3. a) esquerra i b) dreta.

Per a una latitud intermèdia com és la nostra, veiem que els astres en el cel segueixen trajectòries inclinades, tal com es mostra a les figures.

En tots els casos que em vist, es comprova que les estrelles es veuen girar entorn del punt en el que l'eix de rotació de la Terra talla la volta celeste. A l'eix imaginari, al voltant del qual semblen girar totes les estrelles se l'anomena eix del món. A més és palès que l'eix del món té la inclinació de la latitud del lloc. Per exemple, a la Figura 1, a l'estar situats en el pol nord, la latitud del punt d'observació és de 90º, i l'eix del món està elevat 90º sobre l'horitzó, mentre que en el cas de l'equador la seva inclinació és de 0º, posant de manifest la latitud del lloc.

En el cas de les Figures 3a i 3b, s'observa que hi ha algunes estrelles que mai no es posen per sota de l'horitzó, mentre que hi ha unes altres que mai no són visibles i que es troben prop del pol sud. A les estrelles que mai s'oculten se les denomina estrelles circumpolars. Per exemple, des del Pol Nord totes les estrelles visibles són circumpolars, ja que cap es posa, mentre que a l'equador no existeixen estrelles circumpolars.

La Figura 4 també mostra per què des d'una latitud intermèdia hi ha un grup d'estrelles que sempre es veu sobre l'horitzó mentre que hi ha un altre que mai no es veu, d'acord amb com l'horitzó de l'observador va escombrant la volta celeste. Els cercles vermells representats són les trajectòries dels límits nord i sud sobre la volta celeste. Podem veure que per sobre del límit nord de l'horitzó, sempre hi ha un grup d'estrelles que no són mai ocultades per aquest, mentre que per sota del límit sud, hi ha una altra zona de la volta celeste que mai és visible. Precisament el grup d'estrelles que se situen sobre el límit nord són les anomenades estrelles circumpolars, que mai no es posen.

Figura 4. Al girar la Terra, també gira l'horitzó per a un punt determinat sobre la seva superfície. Per a latituds intermèdies, les estrelles que són sempre visibles són les circumpolars, mentre que les que són invisibles són les que sempre estan per sota de l'horitzó.