Quando se estuda algum fenômeno que trabalhe com posição dos seus elementos, temos que escolher um sistema de referência que estabeleça como saber as coordenadas de um elemento em um determinado instante. A escolha do sistema de referência é arbitrária, mas se escolhermos um sistema de referência inadequado, a determinação das coordenadas ao longo do tempo, se o objeto estiver se movimentando, pode ser bem complicada. Esta foi a dificuldade que mostrou a Nicolau Copérnico que a Terra e os demais planetas giravam em torno do Sol. Não existe o sistema de referência certo ou errado, mas sim o mais conveniente para a finalidade desejada.
Outro ponto importante é que nossa visão consegue determinar as distâncias relativas de objetos usando o paralaxe que é o deslocamento da imagem que cada um de nossos olhos percebe. Quanto mais próximo o objeto, maior o deslocamento, quanto mais longe menor. Por este motivo, é muito difícil, se não impossível, determinarmos a distância relativa entre objetos muito distantes, como por exemplo as estrelas. Vemos as estrelas como se estivessem em uma esfera gigantesca, todas à mesma distância.
Podemos, então imaginar que o céu que observamos é uma semi-esfera delimitada pelo plano do horizonte do observador. Evidentemente, se uma pessoa estiver no alto de uma montanha muito alta, verá o céu como um pouco mais do que uma semi-esfera, mas em situação normal, podemos dizer que o céu que vemos é uma semi-esfera que chamamos de abóboda celeste.
Sistema de Referência Horizontal
O semicírculo que liga Norte ao Sul é a Linha do Meridiano. O ponto mais alto da esfera é chamado de Zênite. As coordenadas de um objeto são medidas em graus. O Azimute é o ângulo que a projeção do objeto faz no plano horizontal, contado em sentido horário a partir do ponto cardeal Norte, variando portanto de 0° a 359°. Já, a altitude, é também medida em graus, sendo 0° o nível do horizonte e 90° o Zênite. Objetos abaixo da linha do horizonte tem valores de altura negativos. Por curiosidade, o oposto do Zênite é o Nadir.
Uma desvantagem desse sistema de coordenadas é que, como ele é fixo na Terra e no observador, os objetos celestes terão coordenadas variando com o tempo. O observador verá a esfera celeste girando a seu redor.
Sistema Equatorial Celeste Universal
No sistema equatorial, consideramos a esfera celeste fixa, com a Terra girando internamente. É um sistema similar ao de latitude e longitude, mas projetado na esfera celeste. Ascenção Reta é o ângulo (α) medido em sentido anti-horário a partir do ponto que representa a posição do Sol no Equinócio Vernal (γ) no hemisfério norte (20 ou 21 de março). A esfera é dividida em 24 gomos e os ângulos são medidos em horas. Como a Terra leva aproximadamente 24 horas para fazer um giro sobre si mesma, e um círculo possui 360°, temos que cada 15° representam 1h. Na figura a estrela tem uma Ascenção Direta de 2h. Já, a Declinação (δ) é medida em Graus, Minutos e Segundos a partir do plano do Equador Celeste, sendo positivo em direção ao Polo Norte Celeste (+90°) e negativo em direção ao Polo Sul Celeste (-90°). A vantagem é que as coordenadas das estrelas praticamente não sofrem mudanças no curto prazo. O movimento da Terra é decomposto em vários submovimentos. Translação, que é seu giro ao redor do Sol, Rotação em torno de seu eixo, Processão que é o movimento do eixo da Terra que completa um ciclo a cada 26.000 anos e Nutação que é uma oscilação pequena do eixo da Terra. Como o raio da órbita da Terra ao redor do Sol é muito pequeno em relação às grandezas celestes, o movimento de Translação não necessita ser considerado no sistema equatorial. Já a Processão afeta as coordenadas das estrelas e de tempos em tempos as coordenadas das estrelas devem ser corrigidas. Quando se especifica, no sistema equatorial, as coordenadas de um objeto celeste, especifica-se também um dado conhecido como Época. É comum o uso do sistema equatorial época J2000.0. Foge ao escopo deste material entrar em detalhes. Já a Nutação é levada em conta no cálculo das órbitas dos planetas.
A Precessão é um movimento parecido com o de um pião quando está inclinado. O eixo da Terra muda a direção da inclinação voltando à mesma posição depois de 26.000 anos. Isto altera as estações do ano. Quando o eixo tiver girado 180° em relação à posição em que está hoje, o inverno no hemisfério Sul será quando hoje é verão ocorrendo o inverso no hemisfério Norte. Atualmente o calor no verão no hemisfério Sul é amenizado pela enorme quantidade de água dos oceanos ser muito maior que no hemisfério Norte. Nossos invernos são mais amenos porque os oceanos liberam o calor acumulado no verão. Dentro de 13.000 anos este fenômeno não ocorrerá e os invernos e verões serão muito mais rigorosos no hemisfério Sul. Bem, creio que não estarei mais aqui, felizmente.
