Midiendo el tamaño del Sol a partir de un eclipse solar

El efecto llamado ‘Perlas de Bailey’ (Bailey’s Beads) se ve cuando la Luna hace su movimiento final sobre el Sol durante el eclipse solar total del Lunes 21 de Agosto de 2017 sobre Madras, Oregon. La luz del Sol brilla a través de los picos y valles de la Luna durante un eclipse solar total.
Crédito de la foto: NASA / Aubrey Gemignani.

¿Qué tamaño tiene el Sol visto desde la Tierra? Aunque pueda parecer una pregunta simple, es importante para predecir cuándo ocurrirá exactamente un eclipse solar total. Utilizando datos del eclipse solar total de 2017, un grupo de astrónomos aficionados ha recalculado una medición que no se ha actualizado en más de un siglo.

Midiendo la Totalidad  

Los eclipses solares brindan una oportunidad única para estudiar las capas externas del Sol (que generalmente están ocultas), la estructura de la Luna e incluso la relatividad general. Determinar el momento preciso en que ocurrirá un eclipse solar es crucial para estos esfuerzos científicos, y la forma más precisa de predecir cuándo ocurrirá la totalidad es determinando el radio exacto del Sol para saber cuándo estará completamente cubierto por la Luna. 

A finales del siglo XIX, un científico llamado Auwers publicó una medida del radio aparente del Sol desde la distancia de la Tierra de 1 au. A pesar de las mejoras en la precisión de los valores necesarios para el cálculo, el valor se ha mantenido sin cambios y todavía se utiliza para todas las predicciones de eclipses publicadas en la actualidad. Dirigido por Luca Quaglia, en un encuentro de astrónomos aficionados de Australia, el Reino Unido, Grecia e Italia reunidos en Oregón durante el eclipse solar de 2017, obtuvieron un radio solar actualizado del eclipse capturando un video de un eclipse solar y analizando tanto su espectro como su curva de luz.

La trayectoria del eclipse solar total 2017 (Gran eclipse de Norteamérica) al sur de Vale, Oregon. Agrandar imagen.
Crédito:
Quaglia et al. 2021.

Elementos eclipsados 

Aunque el Sol está compuesto principalmente de hidrógeno, hay rastros de otros elementos. Cuando el resplandor abrumador del disco del Sol se bloquea durante un eclipse, las líneas de emisión de estos elementos se vuelven visibles, que surgen de las capas exteriores más débiles del Sol. Las diferentes capas del Sol tienen diferentes abundancias de estos elementos, por lo que un espectro tomado durante un eclipse solar total cambia a medida que la fotosfera, la cromosfera y la corona interna aparecen a la vista.

El espectro de elementos en las diferentes capas del Sol durante el espectro de destellos. El panel (a) muestra los diferentes elementos y (b) muestra a qué capa pertenecen los elementos. Agrandar imagen.
Crédito: Adaptado de Quaglia et al. 2021.

Desde su posición ventajosa al borde de la trayectoria del eclipse, Quaglia y sus colaboradores capturaron un video del eclipse y extrajeron un espectro de los momentos, segundos antes y después de la totalidad, cuando la cromosfera se vuelve brevemente visible. A partir del video, detectan cuándo aparece y desaparece el espectro de la fotosfera y lo usan para estimar cuánto tiempo está el Sol en la sombra de la Luna, lo que ayuda a estimar el radio. 

Curvas de luz lunares 

Después de observar el espectro, el equipo empleó otro método para calcular el radio solar del eclipse: utilizar las curvas de luz obtenidas durante el eclipse solar y compararlas con modelos. Los cálculos precisos de eclipses dependen no solo del radio del Sol, sino también de obtener las posiciones de la Tierra, la Luna y el centro del Sol utilizando las últimas efemérides y modelando correctamente la superficie de la Luna. 

La Luna no es totalmente lisa, por lo que la luz del Sol debe atravesar las montañas y los valles de la Luna, que son los que hacen que la cromosfera brille brevemente justo antes y después de la totalidad. Para modelar con precisión la superficie, utilizaron datos del altímetro láser del Lunar Orbiter (LOLA), que mide la topografía y las elevaciones lunares, y pudieron modelar el momento exacto en que aparecería la cromosfera.   

La superficie lunar promedio (verde) frente al modelo (negro). Las discrepancias en la superficie se amplían 100x para que se puedan resaltar los picos y los valles. Agrandar.
Crédito: Quaglia et al. 2021.

El equipo pudo estimar el valor del radio solar del eclipse en una décima de segundo de arco, lo que demuestra que es un poco más grande que el valor del radio solar estándar utilizado durante los últimos 100 años. Durante el próximo eclipse solar total en 2023 en Australia Occidental, los autores esperan grabar un video de espectro de destellos del Sol de mayor resolución para restringir mejor su estimación.  

Adicional

Vea el video a continuación que muestra el «espectro de destellos» momentáneo capturado por Quaglia y sus colaboradores cuando la cromosfera fue brevemente visible durante el eclipse de Agosto de 2017. 

El paper

“Estimation of the Eclipse Solar Radius by Flash Spectrum Video Analysis,” Luca Quaglia et al 2021 ApJS 256 2.  doi:10.3847/1538-4365/ac1279

Fuente del artículo: AAS NOVA.

Artículo original: Sizing the Sun from a Solar Eclipse‘. Haley Wahl. October 29, 2021.

Material relacionado

Sobre el aporte que pueden hacer los aficionados en la observación del Sol

Agrandar imagen. Las observaciones con pequeños telescopios han proporcionado esta hermosa vista de la Corona Solar durante un eclipse solar en el 2013. Estos datos han ayudado a los investigadores a comprender mejor qué es lo que le da forma a la estructura a gran escala de la Corona. Crédito: Alzate et al., 2017.

Parece que la ciencia está utilizando cada vez más, detectores avanzados en enormes telescopios terrestres y espaciales. Uno podría preguntarse: 

¿queda algo por aprender de las observaciones realizadas con cámaras digitales montadas en telescopios de ~ 10 cm?

El artículo a continuación lo aborda

Sobre el Gran Eclipse de Norteamérica de 2017

Toda la información, ya se trate de  artículos, sitios, libros, videos de meetings, conferencias y charlas públicas, sobre el Gran Eclipse de Norteamérica la encuentra en el apartado ” Material relacionado” del artículo:

Sobre el Eclipse Total de Sol del 20 de Abril de 2023

Ver también:

Próximo eclipse Total en 2021: Antártida

Curiosidades:

¿Por cuánto tiempo más podremos observar eclipses solares totales desde la Tierra?

En este momento, la Luna llena más grande (perigeo) parece más grande que el Sol en el cielo en todas las épocas del año. 
Sin embargo, con el tiempo, la Luna se alejará, lo que hará que su diámetro angular se reduzca. 
Cuando la Luna llena en en el perigeo sea más pequeña que el Sol, ya no podrán ocurrir eclipses solares totales.

Crédito: EHSAN ROSTAMIZADEH DE ASTROBIN.

Los eclipses solares totales son posibles en la Tierra, y ocurren cuando la Luna se alinea con la Tierra y el Sol durante una fase de Luna Nueva, y está lo suficientemente cerca como para que su sombra caiga sobre la Tierra. Esto ha sucedido aproximadamente 3 billones de veces en la historia de la Tierra, pero ¿por cuánto tiempo más sucederá? La respuesta la brinda el excelente artículo:

Ver también:

Nota: Comentario personal sobre el «Gran Eclipse de Norteamérica de 2017»

El Gran Eclipse de Norteamérica, fue por lejos, sin lugar a dudas, el evento astronómico más importante del año 2017. Desde varios años antes se había comenzado a trabajar tanto a nivel profesional como a nivel de maestros y profesores, para concientizar al público norteamericano, desde la escuela a la universidad y al público general, del extraordinario evento que tendría lugar, siendo tal vez la campaña de divulgación astronómica y científica más importante de la que se tenga conocimiento.

Se organizaron varias reuniones (Meetings) y Talleres de trabajo (Workshops), se visitaron todas las escuelas y centros de estudio, se diseñaron proyectos para la participación de aficionados y otros que involucraron a estudiantes tanto de secundaria como de la universidad, se produjeron videos y cursos en líneapodcast webcasts, webinars y presentaciones, se imprimieron varios folletos y libros,mapas y calculadores, se crearon sitios web y se involucró a todos los medios de difusión de una forma efectiva.

El objetivo se logró.

¿Por qué todo este esfuerzo?

Porque fue una oportunidad única para acercar nuevas voluntades al ámbito científico, cosa muy dificil de lograr en las sociedades de hoy y en particular en la norteamericana.

En ocasión del eclipse anular de Sol en La Patagonia en Febrero de 2017, se celebró el 2º Workshop Argentino de Educación y Difusión de la Astronomía (WDEA II) en Esquel, Provincia de Chubut, Argentina, en donde tuve la oportunidad de conocer y escuchar de primera mano a tres de los grandes protagonistas de esa monumental campaña:

_el legendario Astrofísico Fred Espenak que fue responsable durante su carrera, del área de eclipses de la NASA en el Centro Goddard de Vuelos Espaciales y editor del conocido sitio “Mr. Eclipse“, hoy retirado pero que igual sigue colaborando con la NASA, divulgador y autor de importantes publicaciones

_el Dr. Prof. Jay Pasachoff del William College, Massachusetts,  Heliofísico y docente especializado, siendo además Presidente del Grupo de Trabajo de Eclipses de la Unión Astronómica Internacional y autor de conocidos libros.

_Los acompañaba Charles Fulco, “Embajador” de la NASA especializado en preparar a los maestros de escuela en cómo enseñarle a los niños, de la manera más sencilla, qué es un eclipse, siendo un conocido divulgador, fue además el coordinador nacional de educación para la Fuerza de Tarea del Eclipse Solar Total 2017, de la American Astronomical Society.

En reconocimiento al enorme esfuerzo e impulso en esta campaña  de divulgación del Dr. Jay Pasachoff  y a sus destacadas contribuciónes a la Física y a la comunicación de ellas a los educadores, la Asociación Norteamericana de Profesores de Física lo galardonó con ”The 2017 Richtmyer Memorial Lecture Award”.

También,  el Dr. Richard Tresch Fienberg, Oficial de Prensa de la Sociedad Americana de Astronomía (AAS) recibió la Medalla al Logro Público Excepcional de la NASA“por un servicio excepcional a la nación por sus incansables esfuerzos para lograr  la observación solar segura por parte del  público durante el eclipse total de Sol del 21 de  Agosto de 2017. 

¿Qué es lo que sigue en eclipses solares visibles desde Norteamérica?

América del Norte y los importantes eclipses solares entre el 2021 y el 2024.
El 10 de junio de 2021, cualquier persona que se encontraban bajo cielos despejados dentro de un camino que atraviesa el remoto Ártico vieron un eclipse anular («anillo»). Fuera de ese camino, se produjo un eclipse solar parcial profundo al amanecer para todos al noreste de una línea que va desde el centro de Alaska hasta la frontera entre Georgia y Carolina del Sur. 
El 14 de octubre de 2023, otro eclipse anular cortará una franja desde Oregón hasta Texas y luego a través de partes de América Central y del Sur. Casi todos en las Américas fuera del camino de la anularidad tendrán un eclipse solar parcial. 
Finalmente, el 8 de abril de 2024, un eclipse solar total se extenderá desde México hasta Texas y las zonas marítimas canadienses, sumergiendo el día en la noche y revelando la magnífica corona solar para cualquiera que tenga la suerte de estar dentro del camino de la totalidad de 125 millas de ancho y bajo cielos despejados. Casi todos en América del Norte tendrán un eclipse solar parcial ese día, si el clima lo permite. 
Cortesía de Michael Zeiler, GreatAmericanEclipse.com.

¡Estados Unidos tiene dos eclipses solares consecutivos el 14 de Octubre de 2023 y el 8 de Abril de 2024! El eclipse solar anular de 2023 atraviesa Estados Unidos desde Oregón hasta Texas. El eclipse solar total de 2024 barrerá América del Norte desde Mazatlán hasta Texas, el Medio Oeste y Nueva Inglaterra, hasta las zonas marítimas canadienses. Y se está trabajando para difundirlos y hacer llegar la información a todo el público, desde el mismo día siguiente al Gran Eclipse de 2017, de la misma forma que se hizo con este último:

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