Eclipses Lunares

Como muchos ya sabrán, y más si aman el mundo de la astronomía, durante los próximos meses sucederán 4 eclipses lunares, lo que se conoce como tétrada. Aprovechando la ocasión, he decidido escribir una entrada sobre los eclipses lunares.

¿Cuándo y cómo se produce un eclipse lunar?

Un eclipse de Luna se produce cuando el Sol, la Tierra y la Luna se alinean en ese orden. Para que ocurra, nuestro satélite debe estar en fase de Luna Llena. Debido al mayor tamaño de la Tierra con respecto de la Luna, nuestro planeta "hace sombra" a nuestro satélite, bloqueando los rayos solares y produciéndose el eclipse, como vemos en esta imagen:

Esquema de un eclipse lunar

Según observamos en la imagen, se crean dos zonas de sombra: la zona de "penumbra", donde solo llegan algunos rayos solares; y la zona de "umbra", donde la oscuridad es total ya que la Tierra bloquea la luz solar. Dependiendo de la zona en la que se encuentre la Luna durante el eclipse, clasificamos estos de tres maneras:

• Eclipse Penumbral, en el que la Luna atraviesa la zona de penumbra.
• Eclipse Parcial, en el que nuestro satélite pasa por las dos zonas.
• Eclipse Total, en el que la Luna se encuentra en su totalidad en la zona de umbra.

Así, desde la superficie de la Tierra, podemos ver dos zonas: La zona más roja de la imagen coincide con el lugar donde podemos observar la umbra, y por tanto el eclipse es total. La zona menos roja corresponde con la penumbra, donde el eclipse es parcial o penumbral, y la zona no teñida de rojo son los puntos donde el eclipse no es observable. En la imagen superior, el eclipse total es visible desde el océano Pacífico y la zona oeste del continente americano. En los límites del eclipse (en este caso China, Francia...) podríamos ver la Luna poniéndose por el horizonte mientras sale el Sol por el lado contrario.

Así evoluciona la Luna durante un eclipse:

El momento en el que la luna se encuentra en tonos rojizos corresponde cuando atraviesa la zona de umbra, y cuando la luna adquiere tonos grises significa que se encuentra en la zona penumbral. 

Desde la Tierra, la zona de umbra y penumbra ocupan un lugar en el espacio semejante al de la siguiente imagen:

Si durante un eclipse la Luna se encuentra en la umbra, el eclipse es total y la luna se tiñe de rojo. Si se encuentra en la Penumbra, el eclipse es parcial o penumbral y se tiñe de gris.

Ahora que ya tenemos una mayor noción sobre los eclipses de Luna, pasaremos a entender por qué la Luna se colorea de rojo durante un eclipse.

¿Por qué durante el eclipse vemos la Luna roja?

La razón, una vez más, se debe a la refracción de la luz. En varias entradas he explicado la refracción, como en La radiación de Cherenkov o en ¿Por qué el cielo es azul?

La luz cambia de velocidad al pasar de unos medios transparentes a otros. Como consecuencia de ese cambio de velocidad, se produce una curvatura de los rayos luminosos, tal como vemos en la imagen inferior:

Ese grado de curvatura aumenta con la frecuencia. Vemos que los rayos más desviados (azul, violeta...) son aquellos con frecuencias más altas. Como c=λv, siendo c la velocidad de la luz en el vacío, λ la longitud de onda y v la frecuencia, a mayor frecuencia la longitud de onda es menor. De esta manera obtenemos que la luz que menos se curva es la que tiene mayor longitud de onda.

La velocidad de la luz en el vacío es la misma para todas las longitudes de onda, pero en otros medios transparentes esto no es así. Los colores con una longitud grande (rojo) reducen menos la velocidad que los que poseen longitudes más pequeñas (azul). Entonces el índice de refracción del color azul es mayor que el índice de refracción de la luz roja. De este modo, el azul se desviará más que el rojo al pasar de un medio a otro, como veíamos en la imagen de arriba.

Los rayos solares se refractan al pasar por la atmósfera. Como podemos ver en la imagen, los rayos rojos se curvan menos que los azules (y que el resto). De este modo, durante un eclipse lunar, la única luz que puede llegar a la Luna es la roja, que se refleja y nosotros observamos.

Esta es la explicación de por qué durante los eclipses lunares vemos la luna de color rojizo.

El próximo eclipse Lunar tendrá lugar el 15 de abril de 2014, a las 7:48 UTC. El siguiente el 8 de octubre de 2014 a las 10:54 UTC. Ambos son eclipses totales, que podrás ver online y en directo gracias al Proyecto Europeo Gloria, liderado por un astrónomo del Instituto Astrofísico de Canarias. El enlace a la página es el siguiente: http://live.gloria-project.eu/. También podrás verlo desde aquí: Eclipse en Vivo

Para unite a una videoconferencia en directo desde California, clic aquí: Hangouts Lunar Eclipse Live.

Para ver el eclipse desde la página de la NASA: Watch the Total Lunar Eclipse

Espero que hayan disfrutado leyendo esta entrada, y que disfruten más aún con los eclipses que nos aguardan. Un saludo y hasta la próxima!

Radiación de Cherenkov

¿Por qué se suele decir que lo radiactivo brilla? Descúbrelo:

Sabemos que ninguna partícula masiva puede alcanzar, y menos superar, la velocidad de la luz en el vacío. Mientras un cuerpo se mueve a velocidades relativamente pequeñas, podemos calcular su energía mediante la mecánica Newtoniana. Pero técnicamente, cuando una partícula o un cuerpo con masa en reposo m se desplaza con una velocidad v, su masa m' se obtendría de la fórmula m'=m/ß, siendo ß un factor numérico que aumenta en función de la proxímidad a la velocidad de la luz. La masa de una persona de 75 kg en reposo es de 75 kg, pero al caminar, los efectos de la relatividad hacen que esa persona pese 75,00000000001458 Kg. ¡Y LUEGO DICEN QUE CORRER ADELGAZA...!

A bajas velocidades esto no se percibe, pero a medida que nos aproximamos a c (velocidad de la luz en el vacío), su masa tiende a infinito y con ello la fuerza necesaria para acelerarla más y más. Para conseguir mover esa partícula a la velocidad de la luz, necesitaríamos energía infinita. A grandes velocidades necesitaríamos usar la mecánica de Einstein.

Para saber más sobre esto, visita la serie de relatividad especial y la entrada E=mc2.

Ahora bien, en una entrada de hace unos días (donde hablé sobre ¿por qué el cielo es azul?) expliqué lo que era la refracción y el índice de refracción de la luz en medios transparentes. Si te interesa, échale un vistazo dando clic aquí. Básicamente, la luz cambia de velocidad al pasar de unos medios trnsparentes a otros, debido a las propiedades electromagnéticas de ese medio que frenan a los fotones constituyentes de la luz. Por ejemplo, al pasar del aire al agua, un rayo de luz reduce su velocidad refractándose, como ocurre en el arcoiris o al introducir un lapicero en un vaso con agua. 

Imaginemos que tenemos una partícula que se desplaza a una velocidad de 250.000 km/s en el agua, mientras que la luz en el agua se desplaza a 225.000 km/s. Esta hipotética partícula se movería más rápido que la luz, pero solo en ese medio. En ningún momento se contradicen las leyes de Einstein, que impiden que la partícula alcance la velocidad de la luz en el vacío. La partícula no supera c, aunque en ese medio en concreto supere en velocidad a los fotones (debido, como ya dije, a la naturaleza electrostática de los átomos de ese medio).

¿Has oído hablar alguna vez de aviones supersónicos?

Avión supersónico superando la 'Barrera del Sonido'

Cuando un avión de este estilo se desplaza, crea una zona de aire a mayor presión delante suyo (debido a que lo "comprime") y una zona de baja presión tras de sí. Así se generan "ondas de presión". Cuando el avión supera la velocidad del sonido, esas ondas no tienen tiempo de alejarse antes de que la siguiente se produzca, produciéndose una onda de mayor intensidad (típico estruendo al oir a un avión superar la barrera del sonido). Conoce más en el Efecto Doppler.

Algo semejante ocurre con las ondas electromagnéticas. Veamos exactamente qué:

Supongamos que un electrón (carga negativa) se desplaza por un medio no conductor, como el agua destilada, a 250.000 km/s. la luz en ese medio lo hace a 225.000 km/s. Una carga eléctrica en movimiento  (en este caso el electrón) genera un campo magnético, debido a su propio movimiento y al movimiento de los electrones de las cortezas atómicas por repulsión. La partícula "constituyente" del campo magnético es el fotón. Como el fotón en ese medio se desplaza más lentamente que el electrón, ocurre igual que con el sonido (en este caso el avión sería el electrón). 

Dado que los fotones no tienen tiempo de alejarse antes de que se acumulen fotones nuevos, se crean ondas que podemos detectar. Para ello, como he dicho, debe de ocurrir en un medio no conductor. 

Esta radiación de Cherenkov suele ser ultravioleta, aunque si es suficientemente fuerte podemos percibirla con la longitud de onda del azul. Pero, ¿para qué sirve todo esto?

Esta radiación tiene múltiples usos prácticos, como la detección de astropartículas cargadas provenientes del espacio, la detección de partículas subatómicas en colisionadores de partículas o incluso medir la radiación en las centrales nucleares como en la imagen inferior:

Brillo azulado debido a la radiación de Cherenkov

La intensidad de esa radiación está relacionada con los procesos de fisión nuclear: a más rendimiento, más "brilla". Ese brillo no es propio de los elementos radiactivos como solemos oír, si no de la radiación de Cherenkov.

Ahora que sabes un poco más, comenta y comparte esta entrada.
Un saludo! Hasta otra amigos!