L'astronomo dilettante / The apprentice astronomer

Coordinate equatoriali celesti

Celestial coordinate system

Come possiamo definire la posizione di una stella? Semplice, basta trovare un sistema di riferimento ed assegnare alla stella delle coordinate.

Abbiamo già visto le coordinate altazimutali ma purtroppo hanno l'inconveniente di cambiare velocemente poiché sono legate al movimento della Terra.

Ma possiamo individuare un sistema di coordinate simili alla latitudine e longitudine terrestri anche per le stelle.

Vediamo come fare.

How can we identify the position of a star on the sky above us? Easy, like for the well known terrestrial coordinates, we have to define some basic reference then to compute some geometry of the star in regard of the said references.

For example, we have already met the alt-azimuthal coordinates. Unfortunately, for astronomical purpose, they have two annoying limitations: (a) they are strictly related to a location and (b) don’t take into account of the Earth rotation (and consequent apparent motion of an object on the sky).

We have to devise something …

Prendiamo la terra (disegnata con l'asse di rotazione in posizione verticale) e proiettiamo l'equatore sulla sfera celeste; abbiamo trovato l'equatore celeste. La posizione dell'astro A può essere determinata dai due valori DEC (Declinazione) e A.R. (Ascensione Retta)

DEC è l'equivalente della latitudine terrestre mentre A.R. è l'equivalente della longitudine. Ovviamente il polo nord celeste (PNC) ha DEC=90° mentre la stella polare ha

DEC=89° 15' 51" (2007) e l'errore è inferiore al grado.

Let’s take our beloved Earth (now don’t worry if the axis is vertical: if it bothers you, then incline your head! The advice is: learn how to quickly change a mental or visual perspective) and “project” the equator on the imaginary sphere we call “celestial”. The position of the sky object A (a star or whatever) can be identified trough two coordinates called right ascension (RA) and declination (DEC), as depicted. It’s a concept similar to the geographical longitude and latitude. Also projecting the rotational axis, we define a north celestial pole (NCP) and it’s corresponding south (SCP). Of course, NCP and SCP have DEC=90° by definition. Curiosity: the Polaris has DEC=89° 15’ (arcminutes) 51” (arcseconds) in the year 2007 (remember the precession …), thus taking Polaris as NCP we have a less than a degree error.

L'ascensione retta viene misurata in senso antiorario a partire dal punto γ (chiamato anche punto di ariete); ma come lo troviamo questo punto γ ?

We have then solved the limitation (a). To solve (b) as well we have to abandon any Earth related reference and find something useful on the celestial sphere. As anticipation, we will adopt a certain “gamma point” γ (also “aries point” or “vernal equinox”) by which we count RA counterclockwise. That said, let’s know better this mysterious point.

Qui accanto vediamo il movimento della terra attorno al sole

Here is the well know motion of the Earth around the sun.

ma da un punto di vista di un terrestre la situazione è quella illustrata nella figura accanto. Il sole si muove lungo una curva che chiamiamo eclittica. (Per inciso, anche i pianeti si muovono in cielo all'incirca sull'eclittica e questo è utile per le osservazioni)

Despite Galileo and Copernicus, we could also choose a relative viewpoint – a terrestrial one – in which it’s the sun which rotates around us, describing on the sky a particular curve we call ecliptic. Besides, also the other solar planets move on or near that curve and it’s useful to recognize them.

Ora incliniamo il tutto di 23,5° in modo da portare l'asse terrestre esattamente sulla verticale; l'eclittica interseca l'equatore celeste in due punti. Quando il sole nel suo movimento sull'eclittica passa all'emisfero celeste settentrionale abbiamo trovato il punto γ , detto anche punto vernale. Il passaggio all'emisfero celeste australe individua il punto Ω. Quando il sole si trova al punto γ c'è l'equinozio di primavera. Il punto Ω si trova dalla parte opposta al punto punto γ. Quando il sole è al punto Ω c'è l'equinozio d'autunno.

Let’s now incline everything by 23.5° in order to have the terrestrial axis right vertical. Since the definition of the celestial equator (CE), we have that the ecliptic intersects the CE in two points which – what a surprise! – are related with the equinoxes. In other words, when the sun is located at one of those intersections, then either is the spring equinox (and the line joining Earth and sun aims at the gamma point) or is the autumn equinox (a direction opposite of gamma, which determines the omega Ω point). Besides, the greek letter γ is used because in the past the point was located within the constellation of Aries, which traditional symbol is quite similar to gamma. Nowadays, still because of the precession, the gamma point can be found on the Pisces. The same applies to Ω, coming from the Leo’s symbol.

Qui accanto una figura che riassume quanto visto sopra.

OK, at this point we can determine the position of a sky object through a way of shared, time (almost-)independent and Earth-wide coding.

In fact, any sky almanac reports location of whatever object just by RA e DEC. By knowing latitude and a certain time offset with regard of a time zone reference (maybe we’ll see the procedure in a future section), anybody on Earth can now find immediately the sight direction where an object lays on the sky.

Ma perché sono importanti le coordinate celesti? Sono importanti perché sulle cartine celesti o sull'astrolabio troviamo proprio questi valori; inoltre sono fissi (a meno delle variazioni dovute essenzialmente al moto di precessione della terra).

Nel planetario con coordinate trovi segnate proprio le coordinate equatoriali celesti.

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