algunos conceptos de astronomía

8/7/2019 Algunos conceptos de astronomía

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1. Algunos conceptos de astronomía

Para comprender las horas de noche a lo largo del año es necesario tener un

conocimiento elemental de Astronomía.

En primer término se debe mencionar que el planeta tierra gira alrededor del sol

describiendo una elipse (levemente excéntrica) llamada eclíptica; en el periodo de un

año; dicho movimiento, se le llama traslación. Dicha excentricidad se hace evidente, ya

que genera las estaciones del año, debido a las distancias que adquiere la tierra respecto

al sol en su traslación alrededor del sol.

El año puede definirse como:

Año: tiempo que transcurre durante una revolución de la Tierra en su órbita alrededor del Sol.

Año sideral: Toma como referencia un punto del cielo, que puede ser una estrella. Tiene

una duración de 365 días 6 [hrs] 9 [min] y 9,5 [s].

Año trópico: Toma como referencia un equinoccio (el del 21 de marzo) y tiene una

duración de 365 [días] 5[hr] 48[min] 46[s].

Año Civil: es un periodo de tiempo convencional, de uso de la vida diaria. Está

constituido por un número entero de días, procurando que coincida los más exactamente

posible con el año trópico.

La última definición es la que se usa actualmente.

Junto con lo anterior, el planeta gira alrededor de su propio eje, dicho movimiento es

llamado rotación, tiene una duración de veinticuatro horas, generando el día y la noche.

Además, el eje de la tierra tiene un ángulo de inclinación tomando como referencia el

plano de la eclíptica respecto del plano ecuatorial, llamado declinación y que se

simboliza por , cuyo valor varía de 0° el 21 de marzo y 21 de septiembre, a 23°27¶,

que se genera el 21 de junio y el 21 de diciembre respectivamente (ver Ilustración 1).

Esta inclinación hace que la tierra reciba los rayos solares verticalmente, sólo en la

zona comprendida en el trópico de Cáncer (23°27¶ N) y el trópico de Capricornio

(23°27¶ S).

Es ésta inclinación la causa de la diferente oblicuidad con que los rayos solares llegan a

la tierra durante el año.



Ilustración 1.Error! No text of specified style in document.1

La decli aci () tiene val es positivos y negativos, si se toma como referencia quelos polos terrestres y la línea del Ecuador se proyectan en el espacio exter ior en unaesfera de di metro inf inito la que es llamada esfera celeste, así, tenemos el ecuador celeste y los polos nor te y sur celeste (ver Ilustraci n 2).

Ilustración 1.2

Los puntos relevantes del recorr ido de traslaci n a través de la eclíptica para efectosexplicativos son cuatro, los solsticios de verano e invierno; y equinoccio de pr imavera yotoño.

El término solsticio hace referencia a la mayor cantidad de horas-día o horas-nochesegún la ubicaci n en la eclíptica.

Cuando la tierra est en solsticio, los rayos solares caen ver ticalmente en un trópico y

tangentes en los círculos polares, el círculo de iluminación, que marca el límite entre el sector iluminado (día) y el sector oscuro (noche), pasa por los 66° de latitud.Lo queimplica que la tierra recibe mayor cantidad de energía solar en un hemisfer io que enotro, por lo cual, se da el inicio a la estación de verano en el hemisfer io que recibemayor energía y la estación de invierno en el hemisfer io contrar io.

De lo anter ior, se puede resumir en lo siguiente:



El 21 de diciembre corresponde al solsticio de verano en el hemisfer io sur, es decir, el día de mayor duración en el año; y en el hemisfer io nor te, corresponde al solsticio deinvierno, lo que signif ica que tiene la noche más larga en el año.

Sucede lo contrar io, para el 21 de junio, es decir, solsticio de invierno en el hemisfer io

sur, donde se tiene la noche más larga del año; y es el día más largo para el hemisfer ionor te. (Ver ilustración 3 y 5).

El término equinoccio hace referencia a la misma cantidad de horas de día y de noche; es decir, 12 hrs. en ambos casos y sucede el 21 de Marzo, llamado equinoccio de otoñopara el polo sur, y de pr imavera para el hemisfer io nor te, la cual se indica en la f igura b; y el equinoccio de pr imavera, que se genera el 21 de septiembre para el hemisfer io sur,y de otoño para el polo nor te. (ver ilustración 4).

Cuando la tierra está en equinoccio los rayos solares caen ver ticalmente en el Ecuador ytangentes en los polos; el circulo de iluminación pasa por los polos (90° de latitud)

Ilustración1.3



Ilustración 1.6

Se puede aproximar que el Sol ocupa uno de los focos de la elipse. Esta elipticidad esleve y hace que la distancia Tierra-Sol var íe en 1,017 [U.A.] y 0,983 [U.A.]. Éstadiferencia afecta en una pequeña var iación de la radiación solar recibida por la tierra ensu mayor y menor distancia del Sol.

El punto más cercano de la órbita Terrestre respecto al Sol recibe el nombre dePer ihelio, y el más distante se nombra como Afelio.

Cabe destacar que el Per ihelio y al Afelio son independientes de los solsticios yequinoccios; y no inf luyen en las estaciones del año.

En la actualidad el solsticio del 21 de diciembre se produce en un punto de la órbitacercano al Per ihelio y el solsticio del 21 de junio se produce cercano al Afelio. Pero, por movimientos secundar ios de la Tierra, los solsticios tienden a alejarse cada vez más del Per ihelio y Afelio.



2. Conceptos de coordenadasTerrestres

Para poder comprender los gráficos solares es necesario comprender algunos de los

conceptos de coordenadas geográficas.

Latitud:

Medida del ángulo en grados entre la línea de un punto sobre la superficie terrestre al

centro de la tierra y el plano del ecuador.

Las líneas de latitud son las líneas imaginarias que ayudan a localizar posiciones sobre

la superficie terrestre, que se dibujan paralelas al ecuador y se utilizan para indicar la

distancia de un punto al ecuador. Cualquier punto sobre el ecuador tiene una latitud de0° (ver ilustración 2.1).

El hemisferio norte se ha designado con latitud positiva y ésta varía desde 0° en el

Ecuador hasta de 90° en el polo norte, para el hemisferio sur se ha designado con latitud

negativa desde 0° en el Ecuador hasta 90° en el polo sur.

Ilust ¡ ¢

ión Error! No te £ t of s ¤ ec ¥ fie ¦ sty § e in doc ̈

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ent. 2 1

Longitud:

Ángulo en grados que indica la posición este-oeste de un punto sobre la superficie

terrestre a partir del meridiano de Greenwich. Una línea de longitud, también llamada

meridiano, es la mitad de un círculo sobre la superficie de la tierra que pasa a través del



polo norte y del polo sur. El meridiano de Greenwich, definido como la longitud 0°, es

la línea de longitud que pasa a través de Greenwich, en Londres, Inglaterra.

La medición parte de 0° en Greenwich a 180°, ya sea hacia el Este (+) o el Oeste (-) (ver ilustración 2.2).

Ilust

ión 2 2

3. Definiciones para observadorterrestre

Los rayos solares con respecto al plano horizontal y medido en forma perpendicular a

dicho plano horizontal, se llama altitud ().

La línea perpendicular al plano donde se encuentra el observador se le llama Zenit.

El ángulo que forma los rayos solares con la línea Zenit se llama ángulo Zenit (Z).

Por lo tanto, se puede expresar lo anterior en la siguiente fórmula:

«««««««««««««F.3

El ángulo formado por la proyección en el plano horizontal de los rayos solares y la

línea norte±sur se le llama azimut (Az). (ver ilustración 3.1)



ilust

ión 3 1

Se puede concluir que la trayectoria del sol desde que amanece hasta su ocaso durante el

año varía lo que queda manifiesto si se colocase un observador (A) en un punto fijo

sobre un plano horizontal y frente a éste observador; otro plano vertical, y se graficara

en él los solsticios de verano y de invierno, junto con el equinoccio (ver ilustración 3.2).

Es decir:

El desplazamiento solar en el día alcanza su máxima altitud a mediodía.

El azimut recorrido es mayor en el solsticio de verano y sobrepasa los 180°.

El azimut recorrido es menor en el solsticio de invierno y es inferior a los 180°.

Se puede considerar que en los equinoccios, el sol se desplaza en un plano recto, con un

azimut de 180°.

ilust !

ión 3 " 2



3.1 Fórmula para el cálculo de ladeclinación terrestre

Una de las fórmulas que se utiliza para el cálculo aproximado de la declinación terrestre

es la siguiente:

�� «««««..F3.1

Donde:

��ó��

� ï��À��Ó�

De lo expuesto en las definiciones terrestres, se puede deducir que el Azimut depende

de la hora del día, de la ubicación geográfica (Latitud), de la declinación (según elperiodo del año).

Para obtener la altitud () y azimut (Az), se pueden utilizar las siguientes formulas:

�� «««F3.2ss

�� «««««««...F3.3

Donde:

= Altitud

L = Latitud (°), (+) para el Norte; (-) para el Sur.

n = Declinación (°), (+) para el Norte celeste; (-) para el Sur celeste.

H = Ángulo de la hora solar (°)= 15 · N° de horas al mediodía.

Az= Azimut medido al Este u Oeste desde el Norte.

Para determinar la hora de salida y de entrada del sol se utiliza la ecuaciónF3.2.

3.2 Tiempo Solar

El tiempo solar se basa en el movimiento angular aparente del sol a través de su paso

por el cielo, el mediodía solar, el sol cruza el meridiano del observador.



El tiempo solar es el tiempo usado en toda relación ángulo solar; esto no coincide con el

tiempo local.

Es necesario convertir el tiempo estándar a tiempo solar aplicando dos correcciones:

La primera es una constante de corrección para la diferencia de longitud entre elobservador que está en el meridiano (longitud) y el meridiano en el cual el

tiempo local estándar está basado. El sol toma cuatro minutos en atravesar 1° de

longitud.

La segunda corrección es por la ecuación del tiempo, que considera las

perturbaciones de la tierra por la velocidad de rotación la cual afecta el tiempo

en que el sol cruza el meridiano del observador.

La diferencia en minutos entre el tiempo solar y el tiempo estándar es:

��

Donde Lest es el meridiano estándar para el tiempo local de la zona, Lloc es la longitud

de la localidad donde se quiere hacer el cálculo, y las longitudes están expresadas en

grados desde el oeste (0°< L <360°).

Para el caso de nuestro país en que existe cambio de hora, por motivos de ahorro

energético, los cuales se efectúan la segunda semana de marzo y la segunda semana de

octubre, se debe considerar la siguiente fórmula:

La ecuación del tiempo E (en minutos) es determinada por la ecuación de Spencer, la

cual puede tomar valores negativos.

Donde:

n= día correlativo del año, es decir, 1�n�365.T.S.= Tiempo Solar [h]

T.E.= Tiempo Estándar [h]

El término ³X´ corresponde al cambio de horario que se realiza, el cual puede tomar los

siguientes valores:

X=1, cuando hay cambio de hora en verano,



La posición del sol en la esfera celeste es especificada en términos de dos ángulos:

Azimut solar (Az) y altitud solar ().

El ángulo de de la altitud solar se mide de la distancia angular del sol a la horizontal y el

ángulo de Azimut mide el desplazamiento angular desde el sur de la proyección del rayo

en el plano horizontal, el desplazamiento Este desde el sur es negativo (-) y al Oeste es

positivo (+) siendo de 180° � Az � ±180.El ángulo Zenit solar (Z) es la distancia angular desde el Zenit, el cual es un punto

directamente sobre el plano horizontal. Así y Z son ángulos complementarios.

Los ángulos de altitud y azimut son calculados para un tiempo, fecha y localización

determinados. (Ver F3.2).

3.4 Cálculo de la Salida y la puesta delsol

La salida del sol y la puesta del sol ocurren cuando el ángulo de altitud solar () es cero

(0) para la ecuación F3.2. Cuando el ángulo de hora solar para el caso de salida del sol

tenemos la siguiente fórmula:

��

El ángulo para la puesta del sol es el negativo de esta forma se tiene:

��

¿Por qué ca # bia # os la hora?, muchas veces lo hacemos mecánicamente sin preguntarnos el

trasfondo.

La respuesta la da el movimiento de la tierra, la cual no sólo rota en sí misma en 24 horas, sino

que también se traslada alrededor del sol en 365 días y cambia sueje, desviando la cara que

más se e$

pone al sol, dando origen a las estaciones.

El pasado 22 de marzo se produjo el equinoccio de otoño para el hemisf erio sur, es decir, cuando la tierra está perf ectamente equilibrada, y los rayos caen sobre la lí nea ecuatorial en

90º, mientras que en Santiago, ubicado en los 34º de latitud, los rayos solares caían con el

mismo ángulo.

Y es que la tierra comienza a inclinarse hacia el hemisf erio sur, generando cambios climáticos

propios del otoño e invierno, como lluvias, bajas temperaturas, y abundante nubosidad. Por

ende, en el hemisf erio norte, ya en primavera, la radiación solar es más intensa y dura más

tiempo en el día, lo que es llamado fotoperí odo, es decir, la cantidad de tiempo e$

puesto a la



luz solar, mientras que en Chile, tenemos cada vez un fotoperí odo más reducido.

Como las actividades comerciales, industriales y de todo tipo comienzan temprano por la

mañana, se decide atrasar el horario en una hora, la cuál puede ser consultada en

http://www.horaoficial.cl/.

¿Pero desde cuando y pro qué regulamos esto?

Todo nació desde la convención del meridiano en 1884, donde el ingeniero Sandford Fleming

propuso la división y ordenamiento horario de la tierra, considerando que como una esf era

perf ecta en términos de coordenadas (360º) que podrían dividirse las 24 horas del día cada 15

grados, para agilizar el comercio y el ordenamiento de las comunicaciones. Lo que sería

llamado el UTC (tiempo universal controlado), cuyo eje central y hora cero sería ubicado en el

observatorio de Greenwich, una pequeña localidad en los suburbios de Londres.

Obviamente cada hora fue delimitada de acuerdo a los confines del país, así por ejemplo Chile

posee un solo horario (oficialmente el -4, es decir, 4 horas menos que Greenwich), y otros

como estados Unidos poseen 4 horarios debido a su e%

tensión. Mientras que Rusia posee 11

husos horarios desde el mar Báltico al océano Pací fico.

En Chile, después de una gran sequía en el gobierno de Frei Montalva, sedecidió controlar el

horario de invierno, cambiando nuestro huso el segundo sábado de marzo, de -4 a -5, disminuyendo así el gasto eléctrico ya sea por iluminación, maquinarias, transportes, etc. Y

volver al uso -4 el segundo sábado de octubre.

Esta tradición, sin embargo fue variada después del pasado terremoto, debiendo ejecutarse

este sábado 3 de abril, a las 00:00, debiéndose volver a las 23:00.

Aunque puede perturbar el reloj biológico y las costumbres, es útil para ahorrar energía y

ma%

imizar el uso de nuestros recursos.

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