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¿Cómo sabe un planisferio celeste qué estrellas se ven según el día, la hora y el lugar?

Categoría: Espacio y astronomía

Imagina que a las nueve de la noche ves una estrella brillante justo encima de un árbol. Si vuelves a mirar una semana después, a la misma hora, la estrella ya no está donde la dejaste. Un planisferio celeste, ese disco de cartón con una ventana, sabe predecir eso con solo girar dos ruedas.

Aquí vemos qué dos giros combina un planisferio, por qué la hora sola no le basta, por qué cada modelo vale solo para una franja de latitudes y qué pierde un cielo redondo cuando se aplana sobre papel.

Un planisferio junta dos discos: uno con la fecha y otro con la hora

La respuesta corta: un planisferio combina un mapa de estrellas con una tapa que tiene una ventana, y los dos giran sobre el mismo eje. Al hacer coincidir la fecha con la hora, la ventana deja ver justo las estrellas que están sobre el horizonte en ese momento[1].

Las escalas están en los bordes. En el borde de una de las piezas hay una escala de 24 horas, y en el del mapa, las fechas del año. Se coloca la hora que interesa frente al día que interesa[1]. Una guía de AstroAfición lo resume así: hay que «girar la plantilla móvil, hasta hacer coincidir la hora deseada con la fecha deseada»[2].

Después se sostiene el planisferio sobre la cabeza y se orienta para que las marcas de Este y Oeste coincidan con el este y el oeste reales, y el mapa coincide con el cielo de verdad[2]. Lo que sigue es la pregunta clave: ¿por qué hacen falta los dos giros?

Las estrellas salen unos 4 minutos antes cada noche, y por eso hace falta la fecha

Si el cielo volviera a la misma posición cada 24 horas exactas, la hora sería suficiente. No es así. La Tierra tarda 23 horas, 56 minutos y 4,1 segundos en dar una vuelta completa respecto a las estrellas: es el llamado día sidéreo[3].

Pero nuestros relojes no siguen a las estrellas, sino al Sol. Mientras la Tierra gira, también avanza un poco en su órbita, y para volver a quedar de frente al Sol tiene que girar unos cuatro minutos más[3]. Por eso el día de reloj es unos cuatro minutos más largo que el sidéreo. El resultado visible: una estrella que sale a las 9:00 de la noche hoy saldrá hacia las 8:56 mañana y hacia las 8:52 pasado mañana[3].

Esos cuatro minutos parecen poca cosa, pero se acumulan. En un mes son unas dos horas, y en un año suman aproximadamente un giro completo, unas 24 horas y 20 minutos (son cuentas mías: 4 minutos × 30 días y 4 minutos × 365 días). Por eso las constelaciones del invierno no son las del verano.

Así que el planisferio necesita dos datos que se combinan: la hora indica cuánto ha girado el cielo desde una hora de referencia, y la fecha indica dónde empezó ese giro esta noche. Con solo una de las dos escalas, el disco podría quedar en muchas posiciones distintas.

Cada planisferio sirve para una latitud, porque la ventana representa tu horizonte

La ventana del planisferio no es un recorte cualquiera: marca hasta dónde llega el cielo que ves desde un lugar. Y ese límite cambia con la latitud, es decir, con lo lejos que estés del ecuador, al norte o al sur. Por eso, según la descripción de Wikipedia en inglés, la ventana de un planisferio está diseñada para una latitud concreta y funciona bien unos 5° a cada lado: uno hecho para 40° N valdría más o menos de 35° N a 45° N[1]. Esa cifra no la pude contrastar con una fuente académica, así que tómala como orientación.

Una guía de AstroAfición dice lo mismo con un ejemplo: un planisferio para 51° N no le sirve a quien está en España, que necesita uno de unos 40° N[2]. La Universidad de Iowa (Estados Unidos) coincide: sus ruedas de estrellas «están diseñadas para funcionar en una latitud específica», en su caso cerca de 40° N, y el óvalo central muestra las estrellas sobre el horizonte y las direcciones cardinales[4].

Si vives en México, cuyo territorio se extiende aproximadamente entre los 15° y los 32° de latitud norte, o en España, esto significa comprobar la latitud de tu zona y compararla con el número de latitud impreso en la caja antes de comprar. Y quien viaja lejos hacia el norte o el sur debería cambiar de planisferio, no solo de ropa.

Otro detalle de uso es la hora. Algunos modelos piden la hora local del reloj; otros, como el que describe AstroAfición, el Tiempo Universal, al que hay que restar uno o dos horas en España según la estación[2]. Conviene leer las instrucciones de tu modelo antes de la primera noche.

Aplanar el cielo en un papel deforma las constelaciones lejos del centro

El cielo es como el interior de una gran esfera, y un planisferio lo dibuja en un círculo plano. Eso nunca sale gratis. Según Wikipedia, quien diseña uno tiene que escoger entre dos métodos: en uno, las constelaciones cercanas al centro conservan sus proporciones a lo largo de las líneas que salen del centro, pero la distorsión crece hacia el borde (por eso algunos modelos dibujan en una cara el cielo norte y en la otra el sur); en el otro, llamado estereográfico, las formas de las constelaciones se mantienen, pero las zonas del borde salen demasiado grandes. En el texto, Orión llegaría a verse «el doble de alto de lo que debería»[1].

Esa descripción no dice cuál de los dos métodos usan los planisferios actuales en general, así que no lo afirmo. Lo importante es la idea: el planisferio es un mapa para ubicarse, no una foto exacta del cielo. Tampoco sirve para hallar coordenadas precisas; la página de Iowa lo presenta como útil para observar a simple vista o con un telescopio pequeño[4].

El nombre también tiene su historia: según la misma página, el primer mapa estelar con el nombre «planisferio» lo hizo en 1624 Jacob Bartsch, yerno de Johannes Kepler[1].

Cómo comprobarlo tú: mira la misma estrella a la misma hora durante una semana

Con una persona adulta, y desde un lugar seguro como un jardín o junto a una ventana, sin asomarte, elige un punto fijo (el borde de una ventana o un poste) y anota qué estrella brillante ves junto a ese punto, a una hora exacta de la noche. Una semana después, a la misma hora, vuelve a mirar. Si las cuentas están bien, el cielo se habrá adelantado unos 28 minutos (4 minutos × 7 días, cuenta mía), y la estrella estará algo más al oeste.

Si tienes un planisferio, haz antes tu predicción: gira el disco a la fecha de dentro de una semana y mira dónde queda la estrella. Después compara. Tus datos serán pocos y puede que haya nubes, pero es una manera de ver con tus ojos lo que explican los dos discos.

Queda una pregunta abierta, que mis fuentes no responden: cómo se calcula la forma exacta de la ventana para cada latitud. Si te pica la curiosidad, compara dos planisferios de latitudes distintas, por ejemplo en un museo de ciencia o un planetario, y fíjate en cómo cambia el contorno de la ventana.

Fuentes consultadas

  1. Wikipedia (en inglés), «Planisphere». https://en.wikipedia.org/wiki/Planisphere
  2. AstroAfición, «Cómo usar un planisferio celeste» (2 de febrero de 2011). https://astroaficion.com/2011/02/02/como-usar-un-planisferio/
  3. EarthSky, «What is sidereal time?». https://earthsky.org/astronomy-essentials/what-is-sidereal-time/ (en inglés)
  4. Universidad de Iowa, Departamento de Física y Astronomía, página sobre la rueda de estrellas (star wheel). https://itu.physics.uiowa.edu/node/1566 (en inglés)

Lectura de cada fuente: las cuatro páginas las leí solo a través de un resumen automático de su texto, no directamente; la página de Iowa no usa la palabra «ventana», y esa lectura del óvalo central es del resumen. Wikipedia es la única fuente de las cifras de la tolerancia de latitud (unos 5°), de los dos métodos de proyección, del ejemplo de Orión y de Bartsch (1624), y no pude contrastarlas con una fuente académica: por eso las presento como la descripción de esa página. La duración del día sidéreo (23 h 56 min 4,1 s) y el adelanto de unos cuatro minutos vienen de EarthSky, que es divulgación, no una publicación científica; otras búsquedas dan el mismo valor (unos 23 h 56 min 4 s). AstroAfición es un sitio de divulgación en español; de ahí salen el ejemplo de 51° N frente a 40° N, las instrucciones de giro y la hora en Tiempo Universal. La página de Iowa no explica por qué el cielo cambia con la fecha ni habla del adelanto de 4 minutos. Las cuentas de 2 horas al mes, 24 horas al año y 28 minutos en una semana son mías. Los 15° y 32° N de México son un dato general que no sale de estas fuentes.

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