6.4 Geocentrismo y heliocentrismo
Todas las explicaciones dadas adoptan un punto de vista geocéntrico. Podríamos repetir aquí todo lo dicho en el apartado final “Antiguos y modernos” del tema 4. El modelo geocéntrico de las dos esferas sigue siendo válido desde el punto de vista de la comprensión y explicación de los movimientos y es muy fácil, cómodo y didáctico. Pero todos sabemos que, en realidad, es la Tierra la que da vueltas alrededor del Sol, como cualquier otro planeta. ¿Por qué, entonces, da lo mismo una visión que la otra?
En la figura 6.16 se muestra la equivalencia visual entre las dos versiones. Si fuera el Sol el que describiese una trayectoria alrededor de la Tierra (izquierda), está claro que veríamos lo que vemos: que va pasando delante de las constelaciones del Zodíaco en su orden habitual recorriendo exactamente la línea central de ese cinturón: la eclíptica.
En realidad, la Tierra describe una órbita en torno al Sol (derecha) situada en el plano de la eclíptica; por lo cual desde ella nos parece ver que el Sol recorre el centro del cinturón zodiacal. En la posición T lo vemos delante de Tauro; en la T’, delante de Cáncer; etc.
La inclinación del Zodíaco respecto al ecuador o, como se dice más técnicamente, la oblicuidad de la eclíptica, es equivalente a la inclinación del eje de la Tierra con respecto al plano de la eclíptica. Todo depende de cómo se realicen los dibujos. En el primero (figura 6.17) se ha situado el ecuador horizontal y el eje de la Tierra vertical, con lo que la eclíptica se representa inclinada.
La figura 6.18 es exactamente la misma, pero vista considerando como referencia horizontal el plano de la eclíptica, con lo que el eje de la Tierra queda ahora inclinado en el mismo ángulo (23º30′) con respecto al dicho plano. Ambos dibujos siguen siendo geocéntricos.
Esta figura, finalmente heliocéntrica, muestra ya a la Tierra dotada de sus dos movimientos principales: el de rotación en torno a su eje en 24 horas y el de traslación alrededor del Sol en un año en el plano de la eclíptica. Es importante advertir que la dirección del eje de la Tierra en el espacio es siempre la misma.
Por eso en la posición V (de todas las figuras) el Sol está por encima del ecuador terrestre, será verano en el hemisferio norte y, por mucho que rote la Tierra en torno a su eje, el Sol estará presente las 24 horas sobre el polo norte y zonas cercanas. En la posición I las tornas han cambiado: será verano en el hemisferio sur y habrá noche de 24 horas en el círculo polar ártico. Al estar dibujada en perspectiva puede dar la impresión de que la Tierra está mucho más cerca del Sol en los equinoccios que en los solsticios. Nada más lejos de la realidad. Si pudiéramos contemplar la órbita de la Tierra desde “arriba” veríamos esto:
Prácticamente circular, la órbita está jalonada por los solsticios (V, I) en los que la proyección del eje de la Tierra (la flecha) apunta hacia el Sol (en el de verano) o en sentido opuesto (en invierno) y equinoccios (ϒ, primavera y Ω el de otoño) en los que esta proyección es tangente a la órbita.
En realidad la órbita terrestre es una elipse de muy poca excentricidad (0,01671) que está dibujada en negro; se ha superpuesto una circunferencia con trazo rojo discontinuo que es absolutamente indistinguible de la trayectoria terrestre.
Lo que sí se aprecia levemente es la posición algo excéntrica del Sol, situado en uno de los focos de la elipse (el otro sería F), que es la causa de que la distancia Tierra-Sol sí varíe algo:
| Mínima | Media | Máxima |
| Perihelio | Afelio | |
| 147.100.000 km | 149.600.000 km | 152.100.000 |
| 4 enero | 4 julio |
La Tierra está un poco más cerca del Sol ¡en enero! que es cuando hace más frío. ¿Pero cómo es posible? Y en julio en cambio estamos más lejos. Al revés de lo que comúnmente se cree.
La causa de las estaciones no es la mínimamente variable distancia sino la inclinación con la que los rayos del Sol incidan sobre la superficie terrestre. Imaginemos que por ese cilindro de la figura llegan 100 fotones. Si su posición es vertical esos 100 fotones son los encargados de calentar el círculo central, pero si está inclinado 60º los mismos tienen que ocuparse de una superficie mucho mayor y por tanto la calentarán bastante menos.
El 22 de junio (figura 6.24 izquierda) el Sol cae a plomo sobre D, bastante vertical sobre A y sobre E (donde será verano) pero algo oblicuo en C y casi horizontal en B sumergido en pleno invierno. El polo Norte estará permanentemente iluminado aunque los rayos allí llegan rasantes y el Sur quedará en la oscuridad total.
La situación se invierte el 21 de diciembre (derecha); ahora será invierno en el hemisferio Norte y verano en el Sur. La zona cercana al ecuador siempre recibe la iluminación solar bastante vertical, siempre hará calor y por eso se conocen como tórridas. En los casquetes polares el Sol, cuando está visible, incide muy oblicuamente, nunca calentará mucho y allí hará siempre un frío intenso. Las zonas intermedias experimentan mayores cambios entre una estación y otra y se conocen como templadas.
Este esquema muestra la situación en el solsticio de verano y permite entender cuáles son los paralelos terrestres que destacan de forma natural debido a la oblicuidad de la eclíptica.
Al punto E’ llegan los rayos del Sol tangentes, pero llegan. ¿Cuál es la latitud de E’?
El arco E’PN = 23,5º, así que A’E’ = 90º – 23,5º = 66,5º que será la latitud del paralelo E’E conocido como círculo polar ártico. Marca el límite de la zona terrestre en la que el Sol es visible las 24 horas ese día.
De forma simétrica el paralelo B’B, el círculo polar antártico, tendrá una latitud de 66,5º Sur y en todo el casquete desde ese círculo hacia el Sur el Sol permanecerá totalmente invisible el 22 de junio.
En D los rayos solares inciden perpendicularmente, es decir verán desde allí el Sol en el cenit. Su latitud (el arco AD) tiene que ser 23,5º N. Así se define el trópico de Cáncer, el paralelo D’D desde el que se puede ver el Sol en el cenit. Se llama así porque en esa fecha (22 de junio) nuestra estrella estaría situada en la constelación de Cáncer.
El día 22 de diciembre los rayos del Sol seguirían siendo paralelos pero vendrían ahora desde el lado izquierdo. Y ese día donde el Sol puede verse arriba del todo sería el punto C’, en el hemisferio Sur, y su paralelo C’C es el trópico de Capricornio (porque en ese momento el Sol se situaría delante de esta constelación) cuya latitud es de 23,5º S. Ese día todo el círculo polar antártico (paralelo B’B) estaría completamente iluminado por nuestra estrella.
En este dibujo (figura 6.26) se muestra la Tierra y su órbita vistas desde muy por encima. T es el centro de nuestro planeta, PN y PS son los polos, la línea discontinua marrón que los une es la proyección del eje de rotación y también aparecen el ecuador, el trópico de Cáncer y el círculo polar ártico. La mitad que da la espalda al Sol se muestra sombreada en gris: allí será de noche. Esa posición corresponde más o menos al 20 de octubre. Verás que el círculo polar ártico tiene bastante menos de su mitad en la zona iluminada. Al rotar la Tierra un punto cualquiera de ese paralelo pasará más tiempo sin ver el Sol que iluminado por él, es decir, allí el día durará mucho menos que la noche. El Polo Norte (PN) estará permanentemente en sombra así como toda una pequeña zona circular a su alrededor. El trópico de Cáncer también tiene un poco más de la mitad en la zona donde no da el Sol que en la iluminada, pero esto es difícil de percibir. En cambio el ecuador sí que tiene exactamente una mitad en el día y la otra mitad en la noche.
Utilizamos esta figura en una animación. Cuando la veas fíjate en si el círculo polar está totalmente iluminado o en sombra. Observa también que el ecuador siempre está dividido en dos partes iguales por el segmento que separa la parte iluminada de la nocturna. Esto explica por qué en cualquier punto de latitud φ = 0º el día y la noche duran siempre 12 horas, en cualquier época del año.