El Sol: luz y sombra Print E-mail
Friday, 13 February 2009 22:21

“El Sol sale por el este y se pone por el oeste”. Todos hemos aprendido esto, desde nuestros grados elementales. Lo cierto es que el Sol, el cual tiene un movimiento aparente en la esfera celeste, viaja todo el año variando su salida y su puesta en una magnitud angular de unos 47°. La explicación de esto requiere que presentemos conceptos básicos de astronomía.

En primer lugar queremos establecer que el universo es uno heliocéntrico, teoría presentada por Nicolás Copérnico en el siglo XVI en donde indicó que el Sol era el centro del universo y que los astros se movían alrededor del Sol. Esto contrasta con lo que el griego Claudio Ptolomeo había establecido en su teoría Geocéntrica, en donde se decía que el universo giraba en torno a la Tierra. Para estudiar el universo y los astros que en el se encuentran, la astronomía se vale del concepto de la esfera celeste.

 

La esfera celeste es una esfera de radio infinito cuyo centro es la Tierra. La posición del observador en la superficie de la Tierra define en la esfera celeste dos puntos los cuales son la prolongación de la vertical del observador, denominados: cenit (prolongación de la vertical sobre el observador) y nadir (prolongación de la vertical bajo el observador). El plano perpendicular a la vertical del observador es el horizonte, ilustrado en el dibujo en la izquierda. La proyección de los polos en la esfera celeste se denomina Polo Norte Celestial y Polo Sur Celestial. El ecuador proyectado en la esfera celeste se denomina el ecuador celestial.

La trayectoria aparente del Sol en la esfera celeste se denomina como la eclíptica. La figura 1 que se incluye a continuación ilustra el concepto de la esfera celeste, el plano de la eclíptica, las posiciones extremas del Sol en la eclíptica y el ecuador celestial.

El ángulo entre el ecuador celestial y el plano de la eclíptica es igual a unos 23.5°, el cual se denomina como la oblicuidad de la eclíptica. La declinación (δ) del Sol es el ángulo que ese astro hace con el plano del ecuador celestial. Su declinación varia desde -23.5° a +23.5° a lo largo del año (Figura 2), dándose cuatro posiciones fundamentales, y correspondientes a que el Sol esté en:
1. Equinoccio de Primavera (aproximadamente el 21 o 22 de marzo), momento en que su declinación es cero (δ = 0).
2. Trópico de Cáncer o Solsticio de Verano (aproximadamente el 21 de junio), momento en que su declinación (δ = 23.5°) es máxima.
3. Equinoccio de Otoño (aproximadamente el 21 de septiembre). La declinación vuelve a valer cero (δ = 0).
4. Trópico de Capricornio o Solsticio de Invierno (aproximadamente el 21 de diciembre), momento en que su declinación (δ = -23.5°) alcanza un mínimo.

Todas las fechas son sólo aproximadas. En las dos posiciones de los Solsticios, la declinación del Sol, se mantiene durante varios días, casi sin moverse; de ahí el nombre de “solsticio”, que significa en latín “Sol quieto”.
Cada una de las fechas antes indicadas da comienzo a las estaciones del año.


En los equinoccios, tanto el de primavera como el de otoño, la duración del día es igual al de la noche. Dando ese día comienzo a las estaciones que aluden. En los solsticios tenemos que en el de verano es el día más largo del año y en el solsticio de invierno es el día más corto del año.

La inclinación que tiene el eje de rotación de la Tierra con respecto a la vertical la cual es de unos 23.5°, es lo que da origen a lo oblicuidad de la eclíptica. Dicha inclinación afecta la dirección de los rayos del Sol en la Tierra dando margen a que las estaciones del año sean diferentes en los dos hemisferios de la Tierra que se establecen por el ecuador. Cuando en el hemisferio norte es verano en el hemisferio sur es invierno y cuando en el hemisferio norte es otoño en el hemisferio sur es primavera.


Cuando un cuerpo obstruye un rayo de luz se genera la sombra. En este estudio tenemos como fuente de luz al Sol. La luz viaja en línea recta desde una distancia infinita. La posición de los cuerpos que generaran sombra en la superficie de la tierra tiene ingerencia con dicha sombra, más que nada su latitud superficie, lo cual se muestra en la figura a la izquierda. La ubicación del Sol también influye en la sombra, pues es la fuente de luz y en dirección opuesta a esa fuente de luz es que se generara la sombra. La posición de Sol se establece en términos de su acimut (dirección con respecto al norte) y su altitud (ángulo medido desde el horizonte hasta el cuerpo celeste). Tanto el acimut y la altitud del Sol varían a lo largo del día y del año. En las figuras 3 y 4que incluiremos a continuación se ilustra dicha variación.