Tierra y Sol
El terminador
MapPlanet puede mostrar la frontera entre la parte iluminada y la parte oscura de la Tierra. Esa línea se llama terminador. Durante el día se desplaza con la rotación terrestre y a lo largo del año cambia de forma por la inclinación del eje de la Tierra.
Terminador día-noche interactivo en mapamundi y globo
Mapa interactivo de día y noche de la Tierra: mueve la fecha y la hora o cambia al globo para ver cómo varía el terminador durante el día y las estaciones.
El desplazamiento lateral a lo largo del año no es un error de programación, sino parte del analema. Se debe a la inclinación del eje terrestre y a la órbita elíptica de la Tierra.
El terminador es un círculo máximo
En una Tierra esférica, el terminador es geométricamente un círculo máximo. Su plano pasa por el centro de la Tierra y es perpendicular a la dirección del Sol. Todos los puntos de ese círculo máximo tienen algo en común: allí el Sol está exactamente en el horizonte.
En un mapa del mundo, sin embargo, ese círculo no parece un círculo. La proyección equirectangular de MapPlanet lo deforma, a veces de forma notable según la época del año y su orientación respecto al eje terrestre. La forma poco habitual que se ve en el mapa no procede de una frontera complicada sobre la Tierra, sino de proyectar un círculo máximo sencillo sobre un plano.
Tres ángulos determinan la posición del Sol
Bastan tres ángulos para describir la posición del Sol en un lugar y un instante concretos: latitud geográfica φ, declinación solar δ y ángulo horario H.
φ - latitud geográfica
Indica cuánto se encuentra un lugar al norte o al sur del ecuador: 0° en el ecuador, +90° en el Polo Norte y −90° en el Polo Sur.
δ - declinación solar
Indica sobre qué latitud está el Sol en el cenit. A lo largo del año, δ se mueve aproximadamente entre −23,44° y +23,44°.
H - ángulo horario
Describe la rotación de un lugar respecto al mediodía solar local. El esquema muestra una vista desde el Polo Norte: los meridianos se abren radialmente y H es el ángulo entre el meridiano del lugar y el del mediodía solar.
De los tres ángulos a la frontera día-noche
La altura h del Sol sobre el horizonte se calcula así:
- φ es la latitud del lugar.
- δ describe la posición norte-sur del Sol a lo largo del año.
- H mide la diferencia angular respecto al mediodía solar local.
En el terminador, el Sol está en el horizonte. Por tanto, h = 0° y sin h = 0.
Despejando φ:
Por ejemplo, en el solsticio de junio con δ = +23,44° y H = 60°:
Un punto del terminador queda entonces en torno a 49,1° sur. Repitiendo el cálculo para muchos ángulos horarios se obtiene la línea del mapa.
¿Por qué cambia la línea a lo largo del año?
La magnitud decisiva es la declinación solar δ. En los equinoccios de marzo y septiembre está cerca de 0°. Al mediodía solar, el Sol está entonces en el cenit sobre el ecuador y el terminador pasa por ambos polos.
En el solsticio de junio, δ llega a unos +23,44°. El Sol está en el cenit sobre el trópico norte. En el solsticio de diciembre, δ es de unos −23,44° y el punto subsolar se sitúa sobre el trópico sur.
Para el día N del año puede usarse la aproximación δ ≈ −23,44° · cos(360° / 365 · (N + 10)). Describe bien el ciclo anual; MapPlanet utiliza una aproximación astronómica más precisa para el cálculo real.
Wikipedia: declinación solar
La declinación a lo largo del año
Mueve el control. La Tierra recorre su órbita alrededor del Sol mientras su eje de rotación conserva casi la misma dirección en el espacio. Debajo, δ se representa como el ángulo entre el plano ecuatorial y la dirección hacia el Sol.
Esquema simplificado; tamaños y distancias no están a escala.