Celestial Navigation: The Celestial Sphere

Summary

Este vídeo explica el uso del cielo celeste para referenciar las posiciones de objetos celestes en la navegación. Se discute cómo se relaciona con la referencia de posiciones en la Tierra mediante latitud y longitud, y se introducen los conceptos de declinación y ascensión recta para medir las posiciones en el cielo. Además, se explora cómo un observador en la Tierra ve solo una parte del cielo celeste, centrado en su cenit, y se definen el horizonte, la altitud y el azimut para localizar estrellas en el firmamento.

Takeaways

• 🌐 El texto explica cómo se utiliza la esfera celeste para referenciar la posición de objetos celestes para la navegación.
• 📍 Es fundamental comprender cómo se hacen referencias a las posiciones en la Tierra utilizando latitud y longitud.
• 🌍 La línea de referencia en la Tierra es aproximadamente en 51 grados y medio norte, cero grados este o oeste, y se utiliza el meridiano de Greenwich como punto de origen.
• 🌟 La esfera celeste es una representación imaginaria de un espacio más grande que la Tierra donde se proyectan todas las estrellas.
• 🌌 Para medir norte y sur en la esfera celeste, se utiliza la declinación en lugar de la latitud, y para medir este y oeste, se utiliza la ascensión recta en lugar de la longitud.
• 🔍 La primera punto de Aries, que es la ubicación del equinoccio de primavera, es utilizada como punto de referencia en la esfera celeste para medir todas las demás estrellas.
• 🌞 La Tierra no gira exactamente en línea recta con respecto al plano del sistema solar, lo que causa una inclinación de aproximadamente 23 grados y medio.
• 🌎 La ascensión recta mide en sentido antihorario cuando se observa desde la parte superior derecha de la esfera celeste, pero para la navegación se utilizan ángulos siderales, que miden en el sentido opuesto.
• 🚢 Para localizar cuerpos celestes desde la superficie de la Tierra, se utilizan medidas locales como el zenit, el horizonte y las medidas de altitud y azimut.
• 🧭 El zenit es el punto en la esfera celeste directamente sobre un observador, y el horizonte es la línea donde se une el hemisferio visible del cielo con la superficie de la Tierra.

Q & A

¿Qué es la esfera celeste y cómo se utiliza en la navegación?

La esfera celeste es una representación imaginaria de un espacio que incluye a todas las estrellas y objetos celestes, y se utiliza para referenciar las posiciones de estos objetos para la navegación.

¿Cómo se relaciona la referencia de posiciones en la Tierra con la esfera celeste?

La referencia de posiciones en la Tierra se hace mediante latitud y longitud, mientras que en la esfera celeste se usa la declinación y la ascensión recta.

¿Qué es la declinación y cómo se mide en la esfera celeste?

La declinación es el equivalente en la esfera celeste al concepto de latitud en la Tierra, y se mide en ángulos desde el ecuador celeste hacia el Polo Norte Celeste o el Polo Sur Celeste.

¿Qué es la ascensión recta y cómo se diferencia de la longitud?

La ascensión recta es el equivalente en la esfera celeste al concepto de longitud en la Tierra, pero se mide desde el primer punto de Aries en lugar de un meridiano como Greenwich.

¿Qué es el primer punto de Aries y cómo se utiliza en la navegación celeste?

El primer punto de Aries es el punto de equinoccio de primavera y se utiliza como punto de referencia para medir la ascensión recta de las estrellas y otros objetos celestes.

¿Cómo se relaciona la inclinación de la Tierra con la esfera celeste?

La inclinación de la Tierra de aproximadamente 23 y 1/2 grados significa que la esfera celeste y el plano de la órbita solar están inclinados el uno respecto al otro, lo que afecta la observación de los objetos celestes.

¿Qué es el zenit y cómo se determina su posición en relación con un observador?

El zenit es el punto en la esfera celeste directamente sobre la cabeza de un observador y se determina como el centro de la hemisfera del cielo que es visible para ese observador.

¿Qué es el horizonte celeste y cómo se relaciona con el observador?

El horizonte celeste es la línea donde el hemisfero visible del cielo se une a la superficie de la Tierra y se determina en relación con la altura del ojo del observador.

¿Qué es la azimut y cómo se mide?

La azimut es la dirección angular desde el norte hacia el este, y se mide en el plano horizontal para determinar hacia dónde se debe mirar para ver un objeto celeste específico.

¿Qué es la altitud de una estrella y cómo se relaciona con la posición del observador?

La altitud de una estrella es la distancia angular desde el horizonte celeste hasta la estrella y varía dependiendo de la latitud del observador y la posición de la estrella en la esfera celeste.

¿Cómo se pueden usar la declinación y la ascensión recta para localizar estrellas en la esfera celeste?

Mediante la declinación y la ascensión recta se pueden determinar las coordenadas exactas de una estrella en la esfera celeste, lo que permite a los navegantes y astrónomos localizarla con precisión.

Outlines

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🌐 Introducción al Cielo Celestial y Navegación

El primer párrafo explica la importancia del cielo celestial en la navegación, comparándolo con el sistema de referencia de la Tierra que utiliza latitud y longitud. Se menciona que Greenwich sirve como punto de origen para las coordenadas terrestres. Se describe cómo se mide la latitud y la longitud en la Tierra, y se extiende esta idea al cielo, donde en lugar de latitud y longitud se utilizan la declinación y la ascensión recta. Se introduce la idea de que la Tierra gira dentro de un esfera celestial imaginaria y se explica cómo se refieren las posiciones de las estrellas en este cielo, incluyendo la explicación de cómo se determina el primer punto de Aries como punto de referencia para la ascensión recta.

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🌌 Navegación Celestial y Observación desde la Tierra

El segundo párrafo profundiza en cómo se relacionan las posiciones celestes con un observador en la Tierra. Se habla de cómo solo se puede ver una porción del cielo celestial desde un punto dado en la superficie terrestre, y se introducen conceptos como el cenit (el punto directamente sobre el observador) y el horizonte. Se explican los términos de altitud y azimut para determinar la posición de un astro en el cielo local del observador, y cómo estos ángulos varían según la ubicación y la altura del observador. Además, se menciona cómo la altitud de una estrella puede usarse para determinar la latitud del observador, dando como ejemplo el uso del Polo Norte y su relación con la estrella Polaris.

Keywords

💡Esfera celeste

La esfera celeste es una representación imaginaria de un inmenso esfera que rodea a la Tierra, donde se proyectan todas las estrellas y objetos celestes. Es fundamental para la navegación y la astronomía, ya que permite referenciar las posiciones de los objetos celestes en el espacio. En el guion, se utiliza para explicar cómo se relacionan los objetos celestes con la Tierra y cómo se usan para la navegación.

💡Latitud y Longitud

Latitud y longitud son sistemas de coordenadas geográficas que se usan para determinar la posición de un punto en la superficie de la Tierra. La latitud mide la distancia norte o sur del Ecuador, mientras que la longitud mide la distancia este o oeste de un punto de referencia, generalmente el meridiano de Greenwich. En el video, se menciona que la comprensión de estos conceptos es esencial para entender cómo se referencian las posiciones en la esfera celeste.

💡Declinación

La declinación es el equivalente en la esfera celeste de la latitud terrestre. Mide la distancia norte o sur de la eclíptica de un objeto celeste, y se expresa en grados. En el guion, se explica que se usa para medir la posición norte-sur de las estrellas y otros objetos celestes en relación con la esfera celeste.

💡Ascensión recta

La ascensión recta es el equivalente en la esfera celeste de la longitud terrestre. Se mide desde un punto de referencia, tradicionalmente el primer punto de Aries, y se expresa en grados. Se usa para determinar la posición este-oeste de un objeto celeste en la esfera celeste. En el video, se menciona cómo se mide en sentido antihorario desde el primer punto de Aries.

💡Primer punto de Aries

El primer punto de Aries es el punto en la esfera celeste donde se encuentra el equinoccio de primavera, es decir, el punto donde la eclíptica intersecta la eclíptica celeste. Tradicionalmente, coincidía con la constelación de Aries, pero debido a la precesión de la era, ahora se encuentra aproximadamente en 30 grados de distancia. Se usa como punto de referencia para medir la ascensión recta de los objetos celestes.

💡Equinoccios

Los equinoccios son los puntos en la órbita terrestre donde la Tierra está en un ángulo tal que el día y la noche tienen la misma duración en todo el mundo. Hay dos equinoccios al año: el de primavera (vernal) y el de otoño (autumnal). En el video, se menciona cómo los equinoccios se relacionan con la eclíptica y la esfera celeste.

💡Zenit

El zenit es el punto en la esfera celeste que está directamente sobre la cabeza de un observador. Es el punto más alto en el cielo que se puede ver desde una posición terrestre dada. En el guion, se describe cómo el zenit es el centro de la mitad visible de la esfera celeste que un observador puede ver.

💡Horizonte

El horizonte es la línea donde el cielo visible se une a la superficie de la Tierra. Es el límite visual donde el cielo y la tierra se encuentran. En el video, se explica cómo el horizonte se relaciona con la visibilidad de los objetos celestes desde una posición terrestre y cómo se diferencia del horizonte celeste.

💡Azimut

El azimut es la dirección angular en la que se encuentra un objeto desde un punto de observación, medida en grados desde el norte y en sentido horario. Es una medida local que indica en qué dirección y a qué distancia se debe mirar para ver un objeto celeste. En el guion, se menciona cómo el azimut se usa para determinar la dirección en la que se debe mirar para observar un astro.

💡Altitud

La altitud es la distancia angular de un objeto celeste desde el horizonte hacia el zenit. Mide cuánto está un objeto por encima del horizonte y se expresa en grados. En el video, se explica cómo la altitud varía dependiendo de la posición del observador y cómo se relaciona con la latitud del observador para objetos como la Estrella Polar.

Highlights

El uso del celeste esencial para la referencia de la posición de objetos celestes para la navegación.

Se cubren conceptos básicos de referencia de posiciones en la Tierra utilizando latitud y longitud.

La explicación de cómo se mide la latitud y la longitud en la Tierra.

La importancia de Greenwich como punto de origen para la longitud.

La introducción al concepto del celeste y su comparación con el sistema de coordenadas terrestres.

La representación del celeste como una esfera que rodea a la Tierra y su relación con la rotación de la misma.

La explicación de la declinación y cómo se mide en el celeste.

La diferencia entre la longitud terrestre y la ascensión recta en el celeste.

La utilización del primer punto de Aries como referencia para medir la ascensión recta.

La influencia de la inclinación de la Tierra en la percepción de los objetos celestes.

La explicación de los equinoccios y su papel en la navegación celeste.

La diferencia entre la ascensión recta y el ángulo sideral en la navegación.

La introducción al concepto de zenit y cómo se relaciona con la visibilidad de los objetos celestes.

La definición y importancia del horizonte en la navegación celeste.

La explicación del ázimuth y la altitud como medidas locales para localizar estrellas en el cielo.

La relación entre la altitud de una estrella y la latitud del observador.

Resumen de los conceptos clave en navegación celeste: latitud, longitud, declinación, ascensión recta, zenit, horizonte, altitud y ázimuth.

Transcripts

today we're going to focus on the

celestial sphere and look at how it's

used to reference the position of

celestial objects for navigation we're

going to cover a lot so I'm going to

leave timestamps in the description

below if there are specific points that

you're looking for before understanding

the celestial sphere is essential that

you understand how to reference

positions on earth you'll already know

that we use latitude and longitude for

that for historical reasons Greenwich is

used as the main origin if I add this

indication line here at Greenwich we can

see how everything relates the position

of this line is approximately 51 and a

half degrees north zero degrees east or

west traveling north latitude increases

until you reach the North Pole at 90

degrees then going back the other way

latitude decreases until it reaches zero

at the equator and as you continue

further south latitude starts to

increase again until you reach 90

degrees south of the South Pole if we

return to a latitude of zero degrees on

the equator we can quickly cover

longitude as we move towards the east

longitude increases in an easterly

direction likewise if we move towards

the West the easterly figure will then

decrease to zero before increasing in a

westerly direction and as you move all

the way around the earth you reach a

point where longitude becomes a hundred

and eighty degrees west and this is the

anti meridian where the longitude could

actually be 180 degrees east or west as

you continue further west longitude

jumps to being east and starts reducing

until you reach the Greenwich line or

prime meridian at zero degrees again of

course you can use this system to map

any position on the surface of the earth

latitude measuring how far north or

south you are and longitude measuring

how far east or west you are but how

does that relate to the celestial sphere

let's make this diagram a little more

realistic if we circle around the planet

you can see that there are different

stars in all different directions all

those stars are different distances away

but for the most part they appear to

stay fixed for observers on earth of

course in reality the earth is spinning

but all those stars still appear fixed

relative to the Earth's location

the celestial sphere is just a way to

represent all of this we imagine a

sphere larger than the earth that all

the stars are projected on to and the

Earth spins within that celestial sphere

just ignore the scale here the celestial

sphere should actually be infinitely

large we reference positions on the

celestial sphere in the same way we did

with latitude and longitude on the earth

is always reference to angles from the

centre but we can't use latitude and

longitude because the earth is not fixed

within the sphere it's rotating to

measure north and south instead of

latitude on the celestial sphere we used

declination as you move towards a

celestial North Pole declination

increases until you reach 90 degrees

north or positive 90 as you move back

through the celestial equator you pass

through zero degrees and then move

towards minus 90 or 90 degrees south

declination at the South celestial Pole

the celestial equivalent of longitude

however is a little more complicated

remember on earth we use that arbitrary

line through Greenwich on the celestial

sphere we need an equivalent audre true

location to measure from we use what's

known as Aries or more precisely the

first point of Aries which is the

location of the vernal equinox remember

that the earth doesn't actually spin up

right with reference to the plane of the

solar system the ecliptic everything

we've been discussing so far is actually

tilted by approximately 23 and 1/2

degrees the Sun being in the plane of

the solar system follows the ecliptic

path around the celestial sphere over

the course of a year the points where

the celestial equator crosses the

ecliptic are the equinoxes you get the

vernal equinox in the spring and the

autumnal equinox in the autumn now when

it was first used in this way thousands

of years ago the vernal equinox

coincided with the constellation of

Aries the Sun was located within Aries

on the celestial sphere on the date of

the vernal

this is why the nautical almanac refers

to Ares as a reference position for all

the other stars they're just meaning a

standardized position based on a vernal

equinox in reality procession over the

centuries has meant that the current

vernal equinox actually occurs around 30

degrees away from the constellation of

Aries this is why the vernal equinox is

known as the first point of Aries

either way the first point of Aries

nails down a point on the celestial

sphere from which we can measure all

other stars let's pretend this bright

point is the first point of Aries for

now all stars are measured in the same

direction and we call this the right

ascension on the earth you get latitude

and longitude and on the celestial

sphere you get declination and right

ascension looking down on the celestial

sphere from the top right ascension

measures anti-clockwise for navigation

and things like the Almanac we actually

use side irreal our angles instead these

are the mathematical complement of right

ascension meaning they measure in the

opposite direction this would be a right

ascension measure and this would be the

equivalent side aerial error angle so

now we've seen how to locate bodies on

the celestial sphere with declination

and right ascension how to locate

positions on earth with latitude and

longitude the only point left to cover

is how to locate celestial bodies with

reference to an observer on the surface

of the earth let's take an observer on a

ship here in the middle of the Atlantic

Ocean

I'll add in the celestial sphere as well

again this is only going to be a partial

sphere so that we can still see what's

going on from the ship you obviously

can't see the entire celestial sphere

you can only see a partial one you can

actually see pretty much half of the

actual celestial sphere the diagram is a

bit harder here because the celestial

sphere should be infinitely larger than

I've drawn it the area that you can see

is centered on your zenith the zenith is

just the point on the celestial sphere

straight above you the actual hemisphere

of sky that you can see is just the

hemisphere centered

on that Zenith it's 90 degrees in all

directions obviously part of mine is cut

away here

the final label that we need is the

horizon and the horizon is the line

where your hemisphere of sky joins the

visible surface of the earth when we

talk about horizons there are actually a

few different horizons depending on

height of eye you get the celestial

horizon which is 90 degrees from your

Zenith which is the bottom of that dome

we've just covered and you get your true

horizon which is based on height of eye

and the curvature of the earth in

general we don't worry too much about

the difference for maritime navigation

because the two are so close together

and anybody's close to the horizon are

no good for navigation anyway finally to

locate stars on your own dome of sky we

use local measures instead of the global

measures of declination and write a

sanction that we've already covered

logically all you want to know is what

way to look and how high to look the

bearing of a body from you is known as

its azimuth this just tells you what way

to look and is given as a compass

bearing for example the pole star will

have an azimuth of pretty much zero

degrees meaning you need to look in a

northerly direction to see it and lastly

how high the star is we use the altitude

of the star which is its height above

the celestial horizon the mathematical

compliment that you will sometimes see

is the zenith altitude and that is just

measuring from the zenith to the body

and wouldn't be 90 degrees minus the

body's altitude again imagine the pole

star if you're stood at the North Pole

it would be right above your head on

your zenith at an altitude of 90 degrees

if you move to the equator it would then

be right on the edge of your own

hemisphere of sky is altitude would be

pretty much zero degrees as a side note

notice how those altitudes as the pole

star just happen to match the latitude

of the observer you need a lot more

calculations for accuracy but that is

the principle of finding your latitude

by Polaris so to sum up we've looked at

latitude and longitude declination right

sanction and Seidel our angles the

zenith and the horizons and now altitude

Zenith altitude and azimuth hopefully

when you look at these diagrams of

celestial navigation they'll start to

make more sense anyway until next time

thank you for watching and goodbye