Celestial Navigation: The Celestial Sphere
Summary
TLDREste 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
🌐 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.
🌌 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.
Mindmap
Keywords
💡Esfera celeste
💡Latitud y Longitud
💡Declinación
💡Ascensión recta
💡Primer punto de Aries
💡Equinoccios
💡Zenit
💡Horizonte
💡Azimut
💡Altitud
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
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