6.6: El Sol Medio

La brillante bola de fuego amarilla (o blanca) que aparece en el cielo y que podrías ver con tus ojos si alguna vez fuiste lo suficientemente tonta como para mirarla directamente es el Sol Aparente. Se mueve hacia el este a lo largo de la eclíptica, y su ascensión recta va en aumento todo el tiempo. En consecuencia, los tránsitos superiores consecutivos a través del meridiano tardan aproximadamente cuatro minutos más que los tránsitos consecutivos de una estrella o del Primer Punto de Aries. El ángulo horario del Sol Aparente podría haber sido llamado la hora solar aparente local, excepto que nos gusta comenzar nuestros días a la medianoche en lugar de al mediodía. Por lo tanto, el Tiempo Solar Aparente Local es el ángulo horario del Sol Aparente más doce horas. Es “local”, porque el ángulo horario del Sol aparente depende continuamente de la longitud del observador. Es la hora indicada por un reloj de sol. Para convertirlo a un tiempo de zona estándar, debemos conocer, entre otras cosas, nuestra longitud.

El Sol Aparente tiene algunos inconvenientes como cronometrador preciso, particularmente porque su ascensión correcta no aumenta a un ritmo uniforme a lo largo del año. El movimiento del Sol Aparente, es, por supuesto, solo un reflejo del movimiento orbital anual de la Tierra alrededor del Sol. La Tierra se mueve bastante más rápido en el perihelio (en o cerca del 4 de enero) que en el afelión (en o cerca del 4 de julio); en consecuencia el Sol Aparente se mueve más rápido a lo largo de la eclíptica en enero que en julio. Aunque esto no fuera así, sin embargo, y el Sol se moviera a un ritmo uniforme a lo largo de la eclíptica, su ascensión derecha no aumentaría a un ritmo uniforme. Esto se debe a que la ascensión derecha se mide a lo largo del ecuador celestial más que a lo largo de la eclíptica. Si el Sol se moviera uniformemente a lo largo de la eclíptica, su ascensión derecha aumentaría más rápido en los solsticios (donde su movimiento es momentáneamente paralelo al ecuador) que en los equinoccios, (donde está el movimiento se inclina\(23^\circ .4\) hacia la eclíptica). Entonces, existen estas dos razones por las que la ascensión correcta del Sol aparente no aumenta uniformemente a lo largo del año.

Para superar estas dos dificultades tenemos que inventar dos soles imaginarios. Uno de ellos acompaña a lo aparente (¡es decir, lo real!) Sol en su viaje alrededor de la eclíptica. Los dos empiezan juntos en el perihelio. Este Sol Dinámico se mueve a un ritmo constante, de manera que el Sol Aparente (que se mueve más rápido en enero cuando la Tierra está en el perihelio) se mueve por delante del sol imaginario. Para cuando la Tierra alcanza el afelio en julio, sin embargo, el Sol Aparente se está desacelerando, y el Sol Dinámico logra alcanzar al Sol Aparente. Después de eso, el Sol Dinámico surge adelante, dejando atrás al Sol Aparente. Pero el Sol Aparente vuelve a ganar velocidad, y vuelve a ponerse al día con el Sol Dinámico en el perihelio en enero. El Sol Aparente y el Sol Dinámico coinciden dos veces al año, en el perihelio y en el afelio.

Ahora imaginamos un segundo sol imaginario —uno bastante importante, conocido como el Sol Medio. El Sol Medio se mueve a un ritmo constante a lo largo del ecuador, su ascensión derecha moviéndose uniformemente durante todo el año. Coincide con el Sol Dinámico en\(\Upsilon\). En este momento, la ascensión correcta del Sol Dinámico está aumentando bastante lentamente, porque se está moviendo a lo largo de la eclíptica, en ángulo con respecto al ecuador. Su ascensión derecha aumenta más rápidamente en los solsticios, y para el momento del primer solsticio se ha puesto al día con el Sol Medio. Después de eso, se mueve por delante del Sol Medio por un tiempo, pero pronto se ralentiza ya que su movimiento comienza a hacer un ángulo cada vez más pronunciado con respecto al ecuador, y el Sol Dinámico y el Sol Medio coinciden de nuevo en el segundo equinoccio. Efectivamente estos dos soles coinciden cuatro veces al año —en cada uno de los equinoccios y solsticios.

El Tiempo Solar Medio Local es el ángulo horario del Sol Medio más doce horas, y la diferencia Tiempo Solar Aparente Local menos el Tiempo Solar Medio Local se denomina Ecuación del Tiempo. La Ecuación del tiempo es la suma de dos funciones periódicas. Una es la Ecuación del centro, que es la diferencia en las ascensiones derechas del Sol Aparente y del Sol Dinámico, y tiene un periodo de un año. El segundo es la reducción al ecuador, que tiene un periodo de medio año. El valor de la Ecuación del tiempo varía a lo largo del año, y puede ascender a poco más de 16 minutos a principios de noviembre. Tiempo Solar Medio Local, mientras que uniforme (o tan uniforme como la rotación de la Tierra) todavía depende de la longitud del observador. Por esa razón, todos los habitantes de una zona en la Tierra aproximadamente entre longitudes\(7^\circ .5\) Este y Oeste acuerdan utilizar un estándar el Tiempo Solar Medio Local en Greenwich, también llamado Greenwich Mean Time, GMT, o Universal Time, UT. Zonas similares de unos 15 grados de ancho se han establecido en todo el mundo, dentro de cada una de las cuales el tiempo difiere en una integral; número de horas desde la hora media de Greenwich.

Discutiremos en el Capítulo 7 pequeñas distinciones entre diversas versiones del Tiempo Universal, así como el Tiempo de Efemérides y el Tiempo Dinámico Terrestre.