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 del cielo profundo ) a través del meridiano local del observador . [1] Estos eventos también se conocen como tránsitos meridianos , se utilizan en el cronometraje 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 circular en la esfera celeste debido a la rotación de la Tierra que crea 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 alcanza su punto más alto (el momento en que está más cerca del cenit ), y casi doce horas después, es seguido por una culminación inferior , cuando alcanza su punto más bajo (más cercano al nadir ). El momento de culminación (cuando el objeto culmina) se usa a menudo para significar culminación superior. [2] [3] [4]
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 ):
Hay tres casos que dependen de la latitud del observador ( L ) y de la declinación ( δ ) del objeto celeste : [ cita requerida ]
El tercer caso se aplica a objetos que se encuentran en una parte del cielo igual al coseno de la latitud (en el ecuador se aplica a todos los objetos, porque el cielo gira alrededor de la línea horizontal norte-sur; en los polos no se aplica a ninguno, porque el cielo gira alrededor de la línea vertical). El primer y el segundo caso se aplican a la mitad del cielo restante. [ cita requerida ]
El período entre una culminación y la siguiente es un día sideral , que es exactamente 24 horas siderales y 4 minutos menos que las 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 de un día a otro (rotacionales) se ve afectado principalmente por el movimiento orbital propio 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 y no afectado por la precesión . [5] Esto da como resultado que las culminaciones ocurran cada día solar en momentos diferentes, lo que lleva un año sideral (366,3 días), un año que es un día más largo que el año solar , para que vuelva a ocurrir una culminación. Por lo tanto, solo una vez cada 366,3 días solares la culminación vuelve a ocurrir a la misma hora de un día solar, mientras que vuelve a ocurrir cada día sideral. [6] Los pequeños cambios restantes en el período de culminación de un año sideral a otro son causados principalmente por la nutación (con un ciclo de 18,6 años), lo que resulta en la precesión axial de la Tierra en una escala de tiempo más larga (con un ciclo de 26.000 años), [7] [8] mientras que la precesión absidal y otros mecanismos tienen un impacto mucho menor en la observación sideral, impactando significativamente más en el clima de la Tierra a través de los ciclos de Milankovitch . 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 tiene sólo un efecto leve de día sideral no promediado a día sideral, volviendo a su posición aparente original, completando un ciclo en cada órbita, con un ligero cambio adicional duradero en la posición debido a las precesiones. Este fenómeno es resultado del cambio de posición de la Tierra en su trayectoria orbital.
Desde los trópicos y las latitudes medias , el Sol es visible en el cielo en su culminación superior (al mediodía solar ) e invisible (debajo del horizonte) en su culminación inferior (a la medianoche solar ). Cuando se observa desde la región dentro de cada círculo polar 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 está debajo del horizonte en ambas culminaciones.
Suponiendo que la declinación del Sol es +20° cuando cruza el meridiano local, entonces se suma y resta a la latitud del observador el ángulo complementario de 70° (desde el Sol hasta el polo) para encontrar las altitudes solares en las culminaciones superior e inferior, respectivamente. [ cita requerida ]
Desde la mayor parte del hemisferio norte , Polaris (la estrella del norte) y las otras estrellas de la constelación de la Osa Menor giran en sentido contrario a las agujas del reloj alrededor del polo norte celeste y permanecen visibles en ambas culminaciones (siempre que el cielo esté lo suficientemente despejado y 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 sur celeste y permanece visible en ambas culminaciones. [9]
Cualquier objeto astronómico que siempre permanece por encima del horizonte local, visto desde la latitud del observador, se describe como circumpolar . [ cita requerida ] [9]