¿Cómo se mapea el espacio?

Aquí en la tierra, tenemos cuatro direcciones (Este, Oeste, Norte, Sur). Tenemos mapas terrestres que muestran nuestra ubicación exacta desde cualquier otra ubicación en un plano 2D. Pero en el espacio, los planetas y las estrellas están en tres dimensiones, entonces, ¿cómo podemos decir que cierto planeta está en "esta" ubicación en el espacio? Si estamos usando geometría 3D que consta de ejes X, Y, Z, ¿dónde está el centro supuesto de ese modelo? Aquí en la tierra podemos decir que Canadá está en el "NORTE" de EE. UU., ¿cómo decimos que la Tierra está en el "****" de Marte?

Hay muchos, muchísimos , sistemas de dirección en 3D.
Para ser justos, incluso el mapeo de la tierra no es trivial, debido a la curvatura y los polos. La superficie tridimensional de la tierra tiene que ser 'desenvuelta' y proyectada en un plano para hacer esos mapas 2d y hay una amplia gama de proyecciones que se utilizan para varios propósitos.
Podría valer la pena señalar en esta pregunta que la posición de Canadá en relación con la Tierra es constante, mientras que la posición de la Tierra en relación con Marte cambiará. Sin ninguna experiencia en este campo, podría imaginar un modelo de arriba hacia abajo del sistema solar con la tierra a 0 grados y decir que la posición actual de mar forma un ángulo de 120 grados, siendo el sol el vértice. Esto se vuelve infinitamente más complicado cuando comienzas a decir cosas como que la Vía Láctea está en un ángulo de 15 grados con respecto a Andrómeda, con el SMBH en el centro de la galaxia formando el ángulo.
Hay infinitas direcciones en un sistema 3D.
La posición de @Sidney Canada en relación con la Tierra solo es constante con cierto grado de error. La tectónica de placas hace que las cosas sean moderadamente interesantes cuando se necesita una precisión muy alta o durante períodos de tiempo muy largos.

Respuestas (2)

Hay muchos sistemas de coordenadas diferentes (ejes X, Y, Z como se refiere a ellos). El centro de la Tierra se usa a menudo como el "centro" de origen del sistema de coordenadas, al menos para los cálculos relacionados con el espacio en las cercanías de la Tierra. También hay muchos sistemas de coordenadas centrados en la Tierra. En el programa del transbordador espacial usamos a menudo los sistemas inerciales "Mean of 50" y "J2000". Están bien descritos en este artículo .

Aunque no tengo experiencia personal con él, me imagino que para los cálculos planetarios, hay sistemas de coordenadas centrados en el Sol, y otros para cada planeta para los que la gente se preocupa por calcular tales cosas.

Para responder a la última parte de su pregunta, la terminología como "la Tierra está al norte de Marte" se usa solo de manera informal y requeriría algunas definiciones iniciales para que sea significativa.

¡La geocentricidad vive para ver otro día!
@Panzercrisis Me divirtió mucho descubrir que en el simulador trabajé en las posiciones del sol y los planetas se calcularon de esa manera.

¡La respuesta de @OrganicMarble realmente resume bien la situación! Voy a agregar esta información complementaria aquí solo porque no cabe en un comentario.

La documentación de Skyfield analiza la posición baricéntrica, es decir, la posición de las cosas con respecto al centro de masa del sistema solar, que está aproximadamente en el sol, aunque debido a que Júpiter y, en menor medida, Saturno son tan pesados, el sol se mueve un poco. también.

Me gusta mucho este software, porque te da una interfaz de Python muy simple para acceder a algunas cosas muy complicadas. En unas pocas líneas podemos obtener la posición (X, Y, Z) de la Tierra y Marte, en el momento exacto en que @OrganicMarble publicó la respuesta, y luego algunas otras cosas útiles también.

Marca de tiempo de la respuesta

Pero primero (antes de las posiciones reales X, Y, Z) aquí hay una caricatura de las coordenadas baricéntricas. El origen está en el centro de masa del sistema solar, y el eje Z apunta donde apuntó el eje de la tierra en un momento (se desplaza lentamente, por lo que lo congelaron).

caricatura de coordenadas baricéntricas

from skyfield.api import load, JulianDate

data = load('de421.bsp')

earth = data['earth']
mars  = data['mars']

jd = JulianDate(utc=(2016, 4, 7, 12, 19, 52))  # Timestamp of Organic Marble's answer

ep = earth.at(jd).position.km
mp = mars.at(jd).position.km

print "Earth: ", ep   # (X, Y, Z) of Earth at the moment Organic Marble posted the answer!
print "Mars:  ", mp   # ditto for Mars

    Earth:  array([ -1.41969644e+08,  -4.19228367e+07,  -1.81995394e+07])
    Mars:   array([ -1.83099445e+08,  -1.36301780e+08,  -5.75942828e+07])


print earth.at(jd).observe(mars).radec()  # corrected for 6 minute delay of the light from Mars
    (<Angle 16h 25m 47.63s>, <Angle -20deg 56' 19.3">, <Distance 0.736829 au>)

print earth.at(jd).observe(mars).apparent().radec()  # corrected abberation and gravitational delfection of light
    (<Angle 16h 25m 48.53s>, <Angle -20deg 56' 21.5">, <Distance 0.736829 au>)


Houston = earth.topos(29.76, -95.38, elevation_m = 13)


print Houston.at(jd).observe(mars).apparent().radec() # now R.A. and Dec from Houston, not center of Earth
    (<Angle 16h 25m 48.08s>, <Angle -20deg 56' 29.9">, <Distance 0.73681 au>)

print Houston.at(jd).observe(mars).apparent().altaz() # almost 27 degrees above the horizon
    (<Angle 26deg 49' 51.8">, <Angle 221deg 17' 44.6">, <Distance 0.73681 au>)

print Houston.at(jd).observe(mars).apparent().altaz('standard') # corrected for refraction - standard atmosphere
    (<Angle 26deg 51' 48.9">, <Angle 221deg 17' 44.6">, <Distance 0.73681 au>)
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