Culminación

En astronomía observacional , la culminación es el paso de un objeto celeste (como el Sol , la Luna , un planeta , una estrella , una constelación o un objeto de cielo profundo ) a través del meridiano local del observador . ^{[ 1 ]} Estos eventos también se conocen como tránsitos meridianos , se utilizan para medir el tiempo y la navegación , y se miden con precisión utilizando un telescopio de tránsito .

Durante cada día, cada objeto celeste parece moverse a lo largo de una trayectoria casi circular en la esfera celeste debido a la rotación de la Tierra, creando dos momentos cuando cruza el meridiano. ^{[ 2 ] [ 3 ]} Excepto en los polos geográficos , cualquier objeto celeste que pasa por el meridiano tiene una culminación superior , cuando se acerca mucho ^{[ 4 ]} a su punto más alto (el momento en que está más cerca del cenit ), y casi doce horas después, le sigue una culminación inferior , cuando se acerca mucho ^{[ 5 ]} a su punto más bajo (más cerca del nadir ). El tiempo de culminación (cuando el objeto culmina) se usa a menudo para referirse a la culminación superior. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 6 ]}

La altitud de un objeto ( A ) en grados en su culminación superior es igual a 90 menos la latitud del observador ( L ) más la declinación del objeto ( δ ):

A = 90° − L + δ .

Esta ecuación es la base del método de altitud meridiana para la determinación de la latitud .

Existen tres casos que dependen de la latitud del observador ( L ) y de la declinación ( δ ) del objeto celeste :

• El objeto está por encima del horizonte incluso en su culminación inferior; es decir, si | δ + L | > 90° (es decir, si en valor absoluto la declinación es mayor que la colatitud, en el hemisferio correspondiente).
• El objeto está por debajo del horizonte incluso en su culminación superior; es decir, si | δ − L | > 90° (es decir, si en valor absoluto la declinación es mayor que la colatitud, en el hemisferio opuesto).
• La culminación superior está por encima y la inferior por debajo del horizonte, por lo que se observa que el cuerpo sale y se pone diariamente; en los otros casos (es decir, si en valor absoluto la declinación es menor que la colatitud )

El tercer caso se aplica a los objetos situados en una porción del cielo equivalente al coseno de la latitud (en el ecuador se aplica a todos los objetos, ya que el cielo gira alrededor de la línea horizontal norte-sur; en los polos no se aplica a ninguno, ya que el cielo gira alrededor de la línea vertical). El primer y el segundo caso se aplican cada uno a la mitad del cielo restante.

El período entre una culminación y la siguiente es un día sideral , que es exactamente 24 horas siderales y 4 minutos menos que 24 horas solares comunes , mientras que el período entre una culminación superior y una inferior es de 12 horas siderales. El período entre culminaciones sucesivas día a día (rotacionales) se ve afectado principalmente por el movimiento propio orbital de la Tierra , que produce las diferentes duraciones entre el día solar (el intervalo entre las culminaciones del Sol) y el día sideral (el intervalo entre las culminaciones de cualquier estrella de referencia ) o el día estelar ligeramente más preciso, no afectado por la precesión . ^{[ 7 ]} Esto da como resultado que las culminaciones ocurran cada día solar en diferentes momentos, tardando un año sideral (366,3 días), un año que es un día más largo que el año solar , para que una culminación se repita. Por lo tanto, solo una vez cada 366,3 días solares la culminación se repite a la misma hora de un día solar, mientras que se repite cada día sideral. ^{[ 8 ]} Los pequeños cambios restantes en el tiempo del período de culminación de año sideral a año sideral son, por otro lado, causados ​​principalmente por la nutación (con un ciclo de 18,6 años), lo que resulta en la escala de tiempo más larga de la precesión axial de la Tierra (con un ciclo de 26.000 años), ^{[ 9 ] [ 10 ]} mientras que la precesión apsidal y otros mecanismos tienen un impacto mucho menor en la observación sideral, impactando el clima de la Tierra a través de los ciclos de Milankovitch de manera significativamente mayor. Aunque en tales escalas de tiempo las estrellas mismas cambian de posición, particularmente aquellas estrellas que tienen, vistas desde el Sistema Solar , un alto movimiento propio .

La paralaje estelar parece ser un movimiento similar a todos estos movimientos aparentes, pero solo tiene un ligero efecto de un día sideral no promediado a otro, volviendo a su posición aparente original y completando un ciclo en cada órbita, con un ligero cambio adicional y duradero en la posición debido a las precesiones. Este fenómeno es resultado del cambio de posición de la Tierra en su órbita.

Desde los trópicos y las latitudes medias , el Sol es visible en el cielo en su punto más alto (al mediodía solar ) e invisible (bajo el horizonte) en su punto más bajo (a medianoche solar ). Visto desde la región dentro de cualquiera de los círculos polares alrededor del solsticio de invierno de ese hemisferio (el solsticio de diciembre en el Ártico y el solsticio de junio en la Antártida ), el Sol se encuentra bajo el horizonte en ambos puntos de máxima elevación.

El punto subsolar de la Tierra se produce cuando la culminación superior del Sol alcanza el cenit . En este punto, que se desplaza alrededor de los trópicos a lo largo del año, se percibe que el Sol está directamente sobre nuestras cabezas.

Aplicamos la ecuación anterior, A = 90° − L + δ , en los siguientes ejemplos.

Suponiendo que la declinación del Sol es de +20° cuando cruza el meridiano local, entonces se suma y se resta el ángulo complementario de 70° (desde el Sol hasta el polo) a la latitud del observador para hallar las altitudes solares en las culminaciones superior e inferior, respectivamente.

• Desde 52° norte , la culminación superior se encuentra a 58° sobre el horizonte sur, mientras que la inferior está a 18° por debajo del horizonte norte. Esto se calcula como 52° + 70° = 122° (el ángulo suplementario es 58°) para la superior, y 52° − 70° = −18° para la inferior.
• Desde los 80° norte , la culminación superior se encuentra a 30° sobre el horizonte hacia el sur, mientras que la inferior se encuentra a 10° sobre el horizonte ( sol de medianoche ) hacia el norte.

Desde la mayor parte del hemisferio norte , Polaris (la Estrella Polar) y las demás estrellas de la constelación de la Osa Menor giran en sentido contrario a las agujas del reloj alrededor del polo celeste norte y permanecen visibles en ambas culminaciones (siempre que el cielo esté despejado y lo suficientemente oscuro). En el hemisferio sur no hay una estrella polar brillante, pero la constelación de Octans gira en el sentido de las agujas del reloj alrededor del polo celeste sur y permanece visible en ambas culminaciones. ^{[ 12 ]}

Cualquier objeto astronómico que permanezca siempre por encima del horizonte local, visto desde la latitud del observador, se describe como circumpolar . ^{[ 12 ]}

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