La esfera celeste es una esfera imaginaria de radio indeterminado, cuyo centro es la Tierra, en la que se suponen situados todos los astros. Se considera que la observación realizada desde la superficie terrestre nos da los mismos resultados que si la hiciésemos desde el centro de la Tierra, ya que el valor del radio terrestre (6.500 km) es despreciable frente a las distancias astronómicas.
Para fijar un astro en la esfera celeste necesitamos un sistema de coordenadas, definido por: un plano fundamental, un punto de referencia y un sentido para la medida de ángulos. Las coordenadas más interesantes desde el punto de vista de los relojes de Sol son las horizontales (el plano de referencia es el horizonte) y las ecuatoriales horarias (el plano de referencia es el Ecuador), ya que detectan el movimiento constante del Sol en la bóveda celeste.
Coordenadas horizontales
El punto de referencia es el Sur, y las coordenadas utilizadas son:
Azimut (A), que varía de 0o a 360o. Corresponde a la distancia angular entre el meridiano del lugar y el círculo máximo que pasa por el Cenit y el astro. Se mide en el sentido de las agujas del reloj (sentido horario), desde el Sur, a lo largo del horizonte.
Altura (a), que varía de -90o a +90o (se reserva el signo positivo para ángulos medidos en el hemisferio cenital -hemisferio visible-). Corresponde a la distancia angular desde el plano del horizonte al astro, a lo largo del círculo máximo que contiene a éste y al Cenit.
Las coordenadas horizontales son topocéntricas (el origen de coordenadas se sitúa en el lugar de observación).
Coordenadas ecuatoriales horarias
El punto de referencia es la intersección del Ecuador con el meridiano del lugar. Las coordenadas utilizadas son:
Ángulo horario (h), que varía de 0o a 360o o de 0 a 24 horas (1h = 15o, 1m = 15'). Corresponde a la distancia angular entre el meridiano del lugar y el que pasa por el astro. Se mide en sentido horario, a lo largo del Ecuador.
Declinación (δ), que varía de -90o a +90o (positivo para posiciones por encima del Ecuador, es decir, en el hemisferio Norte). Corresponde a la distancia angular desde el Ecuador al astro, a lo largo del meridiano que lo contiene.
Las coordenadas ecuatoriales horarias son geocéntricas (el origen de coordenadas se sitúa en el centro de la Tierra).
Transformación de ecuatoriales horarias (h, δ) a horizontales (A, a)
Si queremos utilizar la altura y/o azimut para trazar el reloj de Sol, necesitamos convertir las coordenadas ecuatoriales horarias en horizontales. La trigonometría esférica nos procura fórmulas de paso (φ es la latitud):
Observación:
Para calcular la declinación en función del número de día del año (nrodía) en DescartesJS, utilizaremos el algoritmo simplificado de Meeus (resultado en grados).
