Sistema de coordenadas ecuatoriales - Equatorial coordinate system

El sistema de coordenadas ecuatoriales utilizando coordenadas esféricas . El plano fundamental está formada por proyección de la Tierra 's ecuador sobre la esfera celeste , formando la   ecuador celeste . La dirección principal se establece proyectando la órbita de la Tierra sobre la esfera celeste , formando la  eclíptica , y estableciendo el nodo ascendente de la eclíptica en el ecuador celeste, formando el equinoccio de primavera . La ascensión recta se mide hacia el este a lo largo del ecuador celeste desde el equinoccio, y la declinación se mide positiva hacia el norte desde el ecuador celeste. (Aquí se muestran dos pares de coordenadas de este tipo.) Las proyecciones de los polos geográficos norte y sur de la Tierra forman los polos celestes norte y sur , respectivamente.

El sistema de coordenadas ecuatoriales es un sistema de coordenadas celestes muy utilizado para especificar las posiciones de los objetos celestes . Puede implementarse en coordenadas esféricas o rectangulares , ambas definidas por un origen en el centro de la Tierra , un plano fundamental que consiste en la proyección del ecuador de la Tierra sobre la esfera celeste (formando el ecuador celeste ), una dirección primaria hacia el equinoccio de primavera , y una convención para diestros .

El origen en el centro de la Tierra significa que las coordenadas son geocéntricas , es decir, vistas desde el centro de la Tierra como si fuera transparente . El plano fundamental y la dirección primaria significan que el sistema de coordenadas, aunque está alineado con el ecuador y el polo de la Tierra, no gira con la Tierra, sino que permanece relativamente fijo contra las estrellas de fondo . Una convención para diestros significa que las coordenadas aumentan hacia el norte y hacia el este alrededor del plano fundamental.

Dirección primaria

Esta descripción de la orientación del marco de referencia está algo simplificada; la orientación no es del todo fija. Un movimiento lento del eje de la Tierra, la precesión , provoca un giro lento y continuo del sistema de coordenadas hacia el oeste alrededor de los polos de la eclíptica , completando un circuito en unos 26.000 años. Superpuesto a esto hay un movimiento más pequeño de la eclíptica y una pequeña oscilación del eje de la Tierra, nutación .

Para fijar la dirección primaria exacta, estos movimientos necesitan la especificación del equinoccio de una fecha particular, conocida como época , al dar una posición. Los tres más utilizados son:

Equinoccio medio de una época estándar (generalmente J2000.0 , pero puede incluir B1950.0, B1900.0, etc.)
es una dirección estándar fija, que permite comparar directamente las posiciones establecidas en varias fechas.
Equinoccio medio de fecha
es la intersección de la eclíptica de "fecha" (es decir, la eclíptica en su posición en "fecha") con el ecuador medio (es decir, el ecuador girado por precesión a su posición en "fecha", pero libre de la pequeña oscilaciones periódicas de nutación). Se utiliza comúnmente en el cálculo de la órbita planetaria .
Verdadero equinoccio de fecha
es la intersección de la eclíptica de "fecha" con el ecuador verdadero (es decir, el ecuador medio más nutación). Esta es la intersección real de los dos planos en cualquier momento particular, con todos los movimientos contabilizados.

Por lo tanto, una posición en el sistema de coordenadas ecuatoriales se especifica típicamente como equinoccio verdadero y ecuador de fecha , equinoccio medio y ecuador de J2000.0 , o similar. Tenga en cuenta que no existe una "eclíptica media", ya que la eclíptica no está sujeta a pequeñas oscilaciones periódicas.

Coordenadas esféricas

Uso en astronomía

Las coordenadas esféricas de una estrella a menudo se expresan como un par, ascensión recta y declinación , sin una coordenada de distancia . La dirección de los objetos suficientemente distantes es la misma para todos los observadores, y es conveniente especificar esta dirección con las mismas coordenadas para todos. Por el contrario, en el sistema de coordenadas horizontales , la posición de una estrella difiere de un observador a otro en función de sus posiciones en la superficie de la Tierra, y cambia continuamente con la rotación de la Tierra.

Los telescopios equipados con monturas ecuatoriales y círculos de ajuste emplean el sistema de coordenadas ecuatoriales para encontrar objetos. Establecer círculos junto con un mapa estelar o efemérides permite que el telescopio apunte fácilmente a objetos conocidos en la esfera celeste.

Declinación

El símbolo de declinación δ , ("delta" minúscula, abreviado DEC) mide la distancia angular de un objeto perpendicular al ecuador celeste, positivo al norte, negativo al sur. Por ejemplo, el polo norte celeste tiene una declinación de + 90 °. El origen de la declinación es el ecuador celeste, que es la proyección del ecuador de la Tierra sobre la esfera celeste. La declinación es análoga a la latitud terrestre .

Ascensión recta

Como se ve por encima de la Tierra 's polo norte , una estrella de  ángulo horario local (LHA) para un  observador cerca de Nueva York. También se muestran las estrellas  ascensión recta y  Ángulo horario de Greenwich (GHA), el   tiempo sidéreo medio local (LMST) y  Hora sidérea media de Greenwich (GMST). El símbolo ʏ identifica la dirección del equinoccio de primavera .

El símbolo de ascensión recta α , (minúscula "alfa", abreviado RA) mide la distancia angular de un objeto hacia el este a lo largo del ecuador celeste desde el equinoccio vernal hasta el círculo de la hora que pasa a través del objeto. El punto del equinoccio de primavera es uno de los dos puntos donde la eclíptica se cruza con el ecuador celeste. La ascensión recta generalmente se mide en horas, minutos y segundos siderales en lugar de grados, como resultado del método de medir las ascensiones rectas cronometrando el paso de objetos a través del meridiano a medida que la Tierra gira . Existen360 °/24 h= 15 ° en una hora de ascensión recta y 24 h de ascensión recta alrededor de todo el ecuador celeste .

Cuando se usan juntas, la ascensión recta y la declinación generalmente se abrevian RA / Dec.

Ángulo horario

Alternativamente a la ascensión recta , el ángulo horario (abreviado HA o LHA, ángulo horario local ), un sistema para zurdos, mide la distancia angular de un objeto hacia el oeste a lo largo del ecuador celeste desde el meridiano del observador hasta el círculo horario que pasa a través del objeto. A diferencia de la ascensión recta, el ángulo horario siempre aumenta con la rotación de la Tierra . El ángulo horario puede considerarse un medio de medir el tiempo desde la culminación superior , el momento en que un objeto entra en contacto con el meridiano superior.

Se dice que una estrella culminante en el meridiano del observador tiene un ángulo de cero horas (0 h ). Una hora sidérea (aproximadamente 0,9973 horas solares ) más tarde, la rotación de la Tierra llevará a la estrella al oeste del meridiano, y su ángulo horario será de 1 h . Al calcular los fenómenos topocéntricos , la ascensión recta se puede convertir en un ángulo horario como un paso intermedio.

Coordenadas rectangulares

Coordenadas ecuatoriales geocéntricas

Coordenadas ecuatoriales geocéntricas. El origen es el centro de la Tierra . El plano fundamental es el plano del ecuador de la Tierra. La dirección principal (el eje x ) es el equinoccio de primavera . Una convención para diestros especifica un eje y 90 ° hacia el este en el plano fundamental; el eje z es el eje del polo norte. El marco de referencia no gira con la Tierra, sino que la Tierra gira alrededor del eje z .

Hay una serie de variantes rectangulares de coordenadas ecuatoriales. Todos tienen:

  • El origen en el centro de la Tierra .
  • El plano fundamental en el plano del ecuador de la Tierra.
  • La dirección principal (el eje x ) hacia el equinoccio de primavera , es decir, el lugar donde el Sol cruza el ecuador celeste en dirección norte en su circuito aparente anual alrededor de la eclíptica .
  • Una convención para diestros , que especifica un eje y 90 ° al este en el plano fundamental y un eje z a lo largo del eje polar norte.

Los marcos de referencia no giran con la Tierra (a diferencia de los marcos centrados en la Tierra, fijos en la Tierra ), permanecen siempre dirigidos hacia el equinoccio y se desplazan en el tiempo con los movimientos de precesión y nutación .

  • En astronomía :
    • La posición del Sol a menudo se especifica en las coordenadas rectangulares ecuatoriales geocéntricas X , Y , Z y una cuarta coordenada de distancia, R (= X 2 + Y 2 + Z 2 ) , en unidades de la unidad astronómica .
    • Las posiciones de los planetas y otros cuerpos del Sistema Solar a menudo se especifican en las coordenadas rectangulares ecuatoriales geocéntricas ξ , η , ζ y una cuarta coordenada de distancia, Δ (igual a ξ 2 + η 2 + ζ 2 ), en unidades de la astronómica unidad .
      Estas coordenadas rectangulares están relacionadas con las correspondientes coordenadas esféricas por
  • En astrodinámica :
    • Las posiciones de los satélites terrestres artificiales se especifican en coordenadas ecuatoriales geocéntricas , también conocidas como inercial ecuatorial geocéntrica (GEI) , inercial centrada en la Tierra (ECI) y sistema inercial convencional (CIS) , todos los cuales son equivalentes en definición al geocéntrico astronómico. marcos rectangulares ecuatoriales, arriba. En el marco ecuatorial geocéntrico, los ejes x , y y z a menudo se designan I , J y K , respectivamente, o la base del marco se especifica mediante los vectores unitarios Î , Ĵ y .
    • El marco de referencia celeste geocéntrico (GCRF) es el equivalente geocéntrico del marco de referencia celeste internacional (ICRF). Su dirección principal es el equinoccio de J2000.0 y no se mueve con precesión y nutación , pero por lo demás es equivalente a los sistemas anteriores.
Resumen de notación para coordenadas ecuatoriales astronómicas
  Esférico Rectangular
Ascensión recta Declinación Distancia General Proposito especial
Geocéntrico α δ Δ ξ , η , ζ X , Y , Z (sol)
Heliocéntrico       x , y , z

Coordenadas ecuatoriales heliocéntricas

En astronomía , también existe una variante rectangular heliocéntrica de coordenadas ecuatoriales, designada x , y , z , que tiene:

  • El origen en el centro del Sol .
  • El plano fundamental en el plano del ecuador de la Tierra.
  • La dirección principal (el eje x ) hacia el equinoccio de primavera .
  • Una convención para diestros , que especifica un eje y 90 ° al este en el plano fundamental y un eje z a lo largo del eje polar norte de la Tierra .

Este marco es en todos los sentidos equivalente al marco ξ , η , ζ , anterior, excepto que el origen se elimina al centro del Sol . Se usa comúnmente en el cálculo de la órbita planetaria. Los tres sistemas de coordenadas rectangulares astronómicas están relacionados por

Ver también

Referencias

enlaces externos