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Algunas curiosidades de los eclipses solares

Dr. José L. Alonso, Astrónomo

Universidad de Puerto Rico en Cayey

Este 21 de agosto de 2017 ocurrirá un eclipse del Sol que podrá ser visto a lo largo de Norteamérica y el Caribe. Un eclipse solar ocurre cuando la Luna, en su fase nueva, se alinea entre la Tierra y el Sol, bloqueando la luz solar que de otra manera nos alumbraría. La sombra que produce la Luna se proyecta sobre la Tierra. Esta sombra tiene dos componentes que determinan como las personas ven un eclipse. La zona más oscura y central de la sombra es la umbra. En la superficie de la Tierra la umbra alcanza un diámetro que puede ser entre 50 y 300 millas dependiendo del eclipse.

A medida que la Luna se mueve en su órbita alrededor de la Tierra, la umbra se desplaza desde el Oeste hacia el Este a unas 1,000 mph, dejando un trazo que marca la ruta del eclipse.

La umbra está rodeada por una sombra menos intensa llamada penumbra. La penumbra es mucho más extensa que la umbra y puede alcanzar un diámetro entre 3,000 y 5,000 millas.

El tipo de eclipse que las personas pueden apreciar depende principalmente del tipo de sombra que cubre su región geográfica. Las personas que se encuentran dentro de la umbra verán un Eclipse Solar Total. El proceso, desde que la Luna comienza a bloquear el disco solar hasta que el Sol recupera su forma redonda, puede tomar entre 3 y 4 horas. En el medio del eclipse la Luna y el Sol alcanzan un alineamiento casi perfecto que se caracteriza por la desaparición total del disco solar. Lo anterior viene acompañado por una disminución dramática del nivel del luz y la temperatura en el ambiente. Se oscurece, y si las condiciones atmosféricas lo permiten, se pueden ver estrellas y planetas. Esta fase de oscuridad total se conoce como “totalidad” y tiene una duración que es particular para cada eclipse, pero típicamente es entre 1 y 7 minutos.

Las circunstancias de un eclipse solar dependen de las distancias relativas entre la Luna, la Tierra y el Sol a la fecha del evento. Debido a que las órbitas de la Tierra alrededor del Sol, y la de Luna alrededor de la Tierra, son en forma de elipse (en vez de círculo), cada eclipse se desarrolla en una geometría que es particular. Esta geometría se repite en ciclos de 18 años llamados saros. Cuándo la Luna se encuentra en la parte de su órbita que está más alejada de la Tierra, ésta se ve más pequeña (hasta un 20% en comparación cuando se encuentra en su punto más cercano).  Si ocurre un eclipse solar bajo dichas circunstancias, la Luna no puede cubrir el disco solar en su totalidad y se observa un anillo del Sol alrededor de la Luna. En este caso las personas que se encuentran en la ruta del eclipse verán un Eclipse Solar Anular.

Las personas que se encuentran en la zona de penumbra de un eclipse solar verán el Sol bloqueado parcialmente por la Luna, de aquí el nombre de Eclipse Solar Parcial. El porciento del disco solar que es eclipsado es la magnitud del eclipse. A medida que nos alejamos de la umbra, disminuye la magnitud del eclipse y viceversa.

En el caso del eclipse del 21 de agosto, en Puerto Rico veremos un eclipse parcial en donde el bloqueo del Sol varía entre 84% para la zona norte y 82% para la zona sur. El eclipse comienza a las 2:11 PM, alcanza su punto máximo a las 3:34 PM y termina a las 4:46 PM. La umbra o zona del eclipse total pasará al norte de Puerto Rico unas 500 millas. Para efectos de comparación, el pasado eclipse del 26 de febrero de 1998 fue uno parcial de 90%. En aquella ocasión la umbra pasó a unas 250 millas al sur de la Isla.

La formación de un eclipse requiere un alineamiento entre la Tierra, la Luna y el Sol. Cuando la Luna se interpone entre la Tierra y el Sol, tenemos un eclipse solar. Pero cuando la Tierra es la que se interpone entre la Luna y el Sol, tenemos un eclipse lunar. Usualmente cuando hay un eclipse solar, a las dos semanas ocurre uno lunar y viceversa. En el eclipse solar la Luna se encuentra en su fase nueva y en eclipse lunar en su fase llena.  Una pregunta que surge es ¿por qué no hay eclipses todos los meses en dichas fases? Resulta que la Luna se desplaza en su órbita alrededor de la Tierra en un plano que está inclinado 5o con respecto el plano de la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Estos dos planos se intersecan formando una línea. Los eclipses ocurren cuando la Luna, la Tierra y el Sol coinciden en dicha línea (llamada línea de nodos).  Este alineamiento ocurre típicamente 4 veces al año y esto produce 4 eclipses: dos del tipo lunar y dos del tipo solar. Sin embargo, hay años en donde pueden ocurrir 5 ó 6 eclipses.

Eclipses visibles en Puerto Rico

Una mirada al catálogo o canon de eclipses en NASA, nos permite identificar eclipses solares visibles desde Puerto Rico.  Así encontramos, por ejemplo, que el último eclipse solar total que fue visible en la Isla ocurrió el 26 de junio de 1405.

En la siguiente tabla mostramos una lista de los eclipses solares visibles en Puerto Rico entre los años 1900 y 2100. En este período todos los eclipses son del tipo parcial. En la tabla solo hemos incluido aquellos eclipses para los cuales el porciento de bloqueo o ocultación (esta es la magnitud del eclipse) es mayor del 50%. Estos son los eclipses que atraen el mayor interés en las personas.

Algunas curiosidades. Notamos que luego del eclipse de 1963, hubo que es esperar 36 años para ver un eclipse solar de envergadura en 1998. Aunque en el 2005 y 2013 hubo eclipses parciales visibles desde Puerto Rico, no generaron mucho interés por la hora a la que se desarrollaron ambos eclipses. El primero ocurrió al anochecer y el segundo al amanecer. En ambos momentos del día el Sol se encuentra cerca del horizonte y las nubes y montañas tienden a restringir su visibilidad y su duración.

Al eclipse del próximo 21 de agosto del 2017 le seguirá otro en el 2023 que ocurre a eso de las 2 PM. El 2038 será un año que se podrán apreciar dos eclipses solares, uno en la víspera del Día de Reyes, y el otro el 2 julio (ambos elipses ocurren entre 7 y 9 AM). Para el eclipse del 5 de enero, la umbra pasará a solo 100 millas al sur de la Isla, esto representa una buena oportunidad para poder trasladarse a un lugar en dónde se pueda ver el eclipse total.

El próximo eclipse solar total que será visible desde Puerto Rico ocurrirá el 17 de octubre de 2153 (recordando que el anterior fue en 1405). A este le seguirá un eclipse anular el 20 de enero de 2186.

Ciencia durante el eclipse

En 1919 Albert Einstein alcanzó su estrellato mundial cuando una expedición, a cargo del astrónomo inglés Arthur Eddington, para fotografiar un eclipse solar en África logró medir la desviación de la luz de varias estrellas por el campo gravitacional del Sol. Esto permitió confirmar una importante predicción de su Teoría General de la Relatividad. En tiempos modernos, los eclipses solares permiten a los astrónomos llevar a cabo importantes investigaciones relacionadas con el estudio de la corona y la cromosfera del Sol. Estas son regiones o capas del Sol que no son visibles con facilidad debido al brillo normal del disco solar. En el 1998 y desde el Observatorio de Arecibo, los científicos utilizaron el eclipse solar para estudiar los cambios en la temperatura de la ionosfera durante un eclipse solar.

Seguridad para ver el eclipse

Los eclipses solares son eventos raros que no se repiten con frecuencia. Por esto debemos aprovechar la oportunidad de ver un eclipse solar y disfrutar de un espectáculo que nos brinda la naturaleza de forma gratuita.El estudio de los eclipses ha sido fundamental para adelantar la astronomía y ha servido para poner aprueba las leyes de la física que gobiernan el movimiento de los cuerpos celestes. Observar el Sol durante un eclipse no es más peligroso para la vista que en un día normal. El peligro es mirar al Sol directamente por un tiempo prolongado (con eclipse o sin eclipse). Por eso se recomienda utilizar lentes o filtros especializados para éstos propósitos. Una forma segura es mirar el eclipse en la pantalla del teléfono celular. Esto también permite fotografiarlo.

Si utiliza binoculares o un telescopio, es necesario utilizar un filtro solar para cubrir sus lentes.

Las matemáticas de los eclipses

 

Vistos desde la Tierra, la Luna y el Sol aparentan tener el mismo tamaño en el cielo. Esta coincidencia, que heredamos de la formación del sistema solar, surge pues a pesar que el diámetro del Sol es aproximadamente 400 veces más grande que el correspondiente de la Luna, éste se encuentra a una distancia de la Tierra que es aproximadamente 400 veces mayor que la distancia a la que se encuentra la Luna de la Tierra.

 

Diámetro Distancia media a la Tierra Diámetro / Distancia Tamaño angular

 

Sol

1,390,000 km 150,00,000 km 0.0093 0.53o 

Luna

3464 km 384,400 km 0.0090 0.52o

La distancia entre la Tierra y la Luna tiene un rango que oscila entre 356,509 km (Punto de Perigeo) y 406,662 km (Punto de Apogeo). Si utilizamos éstos valores en la tabla de arriba, encontramos que el tamaño angular de la Luna tiene un rango durante su órbita mensual de 0.49o a 0.55o.

Una forma de caracterizar un eclipse es comparando el tamaño relativo entre la Luna y el Sol en el punto máximo del evento. Para esto utilizamos la llamada magnitud del eclipse, que se obtiene dividiendo el tamaño angular de la Luna con el correspondiente de Sol. Esta razón, a su vez, provee el porciento de bloqueo o ocultación del eclipse. A partir del análisis anterior, podemos ver que un eclipse solar total tendrá una magnitud entre 1.00 y 1.04. Cuando la magnitud es menor de 1.00 y mayor de 0.92 el eclipse será anular. Finalmente, para magnitudes menores de 0.92 el eclipse será tipo parcial.

 

Algunas referencias:

https://eclipse.gsfc.nasa.gov/eclipse.html

https://eclipse.gsfc.nasa.gov/SEpubs/5MCLE.html

https://www.timeanddate.com/eclipse/in/puerto-rico/san-juan

https://eclipse2017.nasa.gov/sites/default/files/Photographing%20the%20Eclipse%20with%