Encuentra un horizonte y saborea la flexión de la luz

Luna

Por: Bob King 1 de junio de 2023 5

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La Luna de Fresa llena del 3 de junio nos invita a experimentar el poder refractivo de la atmósfera terrestre.

El 3 de junio, la Luna de Fresa se elevará unos pocos grados al este de Antares, de color fresa, en la constelación de Escorpio, alrededor del atardecer. Puede que sea un observador empedernido del cielo profundo y de los cometas, pero todos los meses espero ver salir la Luna llena e inundar el cielo de luz. Afortunadamente, vivo cerca de un lago con una gran vista hacia el este y un asiento de primera fila garantizado para esta vista recurrente y siempre conmovedora. Durante una buena parte del año, la Luna sale directamente del agua, sin obstáculos de árboles o colinas en primer plano, circunstancias ideales para ver la destreza prismática de la atmósfera de la Tierra.

La refracción, o la capacidad de la luz para doblarse, está siempre presente. Pinta arcoíris, hace brillar las estrellas y entrega la preciosa luz de galaxias distantes a nuestros ojos cuando miramos a través de un refractor. La visión humana sería imposible sin ella.

El principio es simple. Cuando un haz de luz pasa de un medio a otro, su velocidad y dirección cambian. La luz se ralentiza cuando entra en un medio más denso y se acelera cuando entra en un medio menos denso. El cambio de velocidad altera la dirección del haz. Cuando la luz de una estrella incide en la atmósfera terrestre en cualquier ángulo que no sea 90° (directamente sobre la cabeza), su trayectoria se curva hacia arriba desde el horizonte en dirección al cenit.

La luz de una estrella situada directamente sobre su cabeza no experimenta refracción. Si ves una estrella en el cenit, ahí es donde está. Pero baje gradualmente su mirada hacia el horizonte, y la refracción entra cada vez más en juego.

Comienza sutilmente. La posición de una estrella a una altitud de 45° se desplaza apenas 1′ (un minuto de arco) en la dirección del cenit o hacia arriba. Incluso a 10° de altitud, la diferencia es de solo 5,4′ o aproximadamente una quinta parte del diámetro aparente de la Luna llena. Pero la refracción aumenta rápidamente a 9,7′ a 5°, 21,8′ a 1°, 25′ a 0,5° y 33,7′ (más grande que la Luna llena) en el horizonte. Ahí es donde comienza la diversión.

La refracción aumenta con la densidad del medio. La cantidad de aire directamente sobre la cabeza es 1 masa de aire por definición. A 30° sobre el horizonte, aumenta a 2 masas de aire con un efecto mínimo. Pero a lo largo del horizonte estamos mirando a través de 40 masas de aire, suficiente aire para refractar o "levantar" todo el disco lunar a la vista incluso antes de que salga. En ese instante, si pudieras chasquear los dedos y hacer desaparecer la atmósfera, ¡también lo haría la Luna! En una Tierra sin aire, tendríamos que esperar dos minutos más por cada luna y salida del sol. La refracción también retrasa su tiempo de fraguado en la misma cantidad. Es por eso que la luz del día es en realidad unos minutos más larga que la noche en los llamados equinoccios.

La refracción diferencial explica claramente por qué la Luna se ve como un puf cuando sale y se pone. La refracción atmosférica en el horizonte es de ~34′ pero disminuye a ~25′ solo 0,5° por encima. La parte inferior de la Luna, al estar más cerca del horizonte, es "empujada" hacia la parte superior menos refractada. La diferencia de ~9′ de abajo hacia arriba es igual a casi un tercio de su diámetro.

El aplanamiento es aún más dramático desde la órbita. Los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional ven la puesta de la Luna y el Sol a través de una línea de visión más larga que la vista desde el suelo. Cantidades correspondientemente mayores de refracción aplanan cada cuerpo aún más en caramelos rojos M&M.

La refracción atmosférica no es una constante sino que varía según la temperatura, la humedad y la presión barométrica. Es por eso que nunca verá las horas de salida y puesta del sol enumeradas al segundo. En las circunstancias adecuadas, la refracción a temperaturas y presiones extremas puede aumentar la refracción en 2° o más. En su libro South!: The Story of Shackleton's Last Expedition 1914–917, el explorador polar Sir Ernest Shackleton describe la reaparición del Sol después de la fecha prevista de su última aparición:

"El sol, que había hecho 'positivamente su última aparición' siete días antes, nos sorprendió al levantar más de la mitad de su disco sobre el horizonte el 8 de mayo [1915]. Un resplandor en el horizonte norte se transformó en el sol a las 11 a.m. Un cuarto de hora más tarde, el visitante no estacional volvió a desaparecer, solo para salir de nuevo a las 11.40 am, ponerse a la 1 pm, levantarse a la 1.10 pm y ponerse lentamente a la 1.20 pm Estos curiosos fenómenos se debían a la refracción, que equivalía a 2° 37′ a la 1:20 pm La temperatura era de 15° bajo cero Fahr., y calculamos que la refracción era 2° por encima de lo normal, es decir, el sol se veía 120 millas más al sur de lo que las tablas de refracción le daban derecho a ser."

No he buscado específicamente cambios en el grado de refracción en el horizonte de una luna llena a la siguiente, pero tengo curiosidad por saber si la observación de rutina y el momento cuidadoso de las sucesivas salidas de la luna (o amaneceres) podrían exponer esta variabilidad. Incluso una diferencia de medio grado debería ser fácilmente perceptible a simple vista. ¿Alguien más ha visto esto?

Además de los grandes efectos de la refracción en la salida de la luna y el amanecer, las capas de aire de diferente temperatura y densidad a lo largo de la línea de visión del observador también entran en el acto de refracción. Cada capa desvía la luz en un grado variable que puede deshilachar los bordes de la Luna, crear ondas en movimiento a lo largo de su cara y distorsionar en gran medida su forma. Los espejismos también pueden estar presentes.

En la Luna llena, que ocurre el sábado 3 de junio a las 11:42 p. m. EDT (3:42 UT del 4 de junio), también tenemos la oportunidad de presenciar la sombra de la Tierra y el Cinturón de Venus alineado con la Luna ascendente.

Tenga en cuenta, sin embargo, que desde muchos lugares de EE. UU., Strawberry Moon se elevará muy cerca de la puesta del sol, lo que disminuirá su contraste con el cielo circundante. Espero que también tengas una cita con la Luna en las noches siguientes, cuando la gibosa menguante se eleve en un cielo mucho más oscuro. Encuentre un lugar con un horizonte sureste sin obstrucciones y espere a que la Luna pierda su forma.

antonio barreiro

1 de junio de 2023 a las 5:52 pm

Gracias. ¡Esto es fascinante!

En la navegación celeste se empieza midiendo el ángulo sobre el horizonte de un objeto celeste (el Sol o la Luna durante el día; un planeta, una estrella o la Luna durante el crepúsculo) y se anota la hora, luego se utiliza la información del Almanaque Náutico para calcule el punto en la superficie de la Tierra donde el objeto estaba directamente sobre su cabeza en el momento de su observación. La trigonometría esférica adicional le permite calcular su posición relativa a ese punto. Todo depende de la precisión de la altura observada del objeto sobre el horizonte, y ese ángulo siempre se ve afectado por la refracción atmosférica. Por lo tanto, debe ajustar cada observación para la refracción atmosférica, generalmente con una tabla estándar, a veces con correcciones adicionales para la temperatura y la presión atmosférica en condiciones más extremas. Una regla general es usar siempre objetos que estén muy por encima de los 10 grados sobre el horizonte; por debajo de esa refracción es demasiado extrema y variable para proporcionar una posición precisa.

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