Brillo planetario

El brillo planetario es la iluminación tenue, causada por la luz solar reflejada desde un planeta , de todo o parte del lado oscuro de cualquier luna que orbite alrededor del cuerpo. La luz planetaria es el reflejo difuso de la luz solar de un planeta, cuyo albedo se puede medir.

El ejemplo más conocido y observado de brillo planetario es el brillo ceniciento en la Luna , que es más visible desde el lado nocturno de la Tierra cuando la fase lunar es creciente o casi nueva , ^{[1] sin el} brillo atmosférico del cielo diurno . Por lo general, esto hace que el lado oscuro de la Luna quede bañado por una luz tenue.

El brillo de los planetas también se ha observado en otras partes del Sistema Solar . En particular, la sonda espacial Cassini utilizó el brillo de Saturno para obtener imágenes de partes de las lunas del planeta , incluso cuando no reflejan la luz solar directa. La sonda espacial New Horizons utilizó de manera similar el brillo de Caronte para descubrir variaciones del albedo en el lado oscuro de Plutón . ^[2]

Aunque utilizó un modelo geocéntrico en el año 510 d.C., el matemático y astrónomo indio Aryabhata fue el primero en explicar correctamente cómo los planetas y las lunas no tienen luz propia, sino que brillan debido al reflejo de la luz solar en su Aryabhatiya . ^[3]

La luz cenicienta es la luz terrestre visible reflejada desde el lado nocturno de la Luna . También se la conoce como el resplandor ceniciento de la Luna o como "la Luna nueva con la Luna vieja en su brazo". ^[4]

La luz cenicienta es más visible desde unas noches antes hasta unas noches después de la luna nueva , durante la fase creciente (o menguante). Cuando la fase lunar es nueva, vista desde la Tierra , la Tierra parecería estar casi completamente iluminada por el sol desde la Luna. La luz del sol se refleja desde la Tierra hacia el lado nocturno de la Luna. El lado nocturno parece brillar débilmente y todo el disco de la Luna está tenuemente iluminado.

Leonardo da Vinci explicó el fenómeno a principios del siglo XVI cuando se dio cuenta de que tanto la Tierra como la Luna reflejan la luz solar al mismo tiempo. La luz se refleja desde la Tierra hacia la Luna y de regreso a la Tierra en forma de luz cenicienta.

La luz cenicienta se utiliza para determinar el albedo actual de la Tierra. Los datos se utilizan para analizar la cobertura de nubes global , un factor climático. Los océanos reflejan la menor cantidad de luz, aproximadamente el 10 %. La tierra refleja entre el 10 % y el 25 % de la luz solar, y las nubes reflejan alrededor del 50 %. Por lo tanto, la parte de la Tierra donde es de día y desde donde se ve la Luna determina cuán brillante se ve la luz cenicienta en la Luna en un momento dado.

Los estudios de la luz cenicienta pueden utilizarse para mostrar cómo varía la cobertura de nubes de la Tierra a lo largo del tiempo. Los resultados preliminares muestran una caída del 6,5% en la cobertura de nubes entre 1985 y 1997 y un aumento correspondiente entre 1997 y 2003. Esto tiene implicaciones para la investigación climática, especialmente en lo que respecta al calentamiento global . Todas las nubes contribuyen a un aumento del albedo, sin embargo, algunas nubes tienen un efecto neto de calentamiento porque atrapan más calor del que reflejan, mientras que otras tienen un efecto neto de enfriamiento porque su albedo aumentado refleja más radiación de la que atrapa calor. Por lo tanto, aunque el albedo de la Tierra está aumentando de forma mensurable, la incertidumbre sobre la cantidad de calor atrapado significa que el efecto general sobre la temperatura global sigue sin estar claro. ^[5]

Las características de la Tierra , la Luna y algunos otros cuerpos tienen, hasta cierto punto, propiedades retrorreflectivas . La luz que llega a ellos se retrodispersa o se refleja de forma difusa preferentemente en la dirección de la que ha venido en lugar de en otras direcciones. Si la luz proviene del Sol, se refleja preferentemente hacia el Sol y en direcciones cercanas. Por ejemplo, cuando su fase es llena, la Luna refleja la luz preferentemente hacia el Sol y también hacia la Tierra, que está casi en la misma dirección. Por lo tanto , vista desde la Tierra, la Luna llena parece más brillante de lo que sería si dispersara la luz de manera uniforme en todas las direcciones. De manera similar, cerca de la luna nueva , la luz solar que ha sido retrodispersada desde la Tierra hacia el Sol y también hacia la Luna, que está casi en la misma dirección, y luego retrodispersada nuevamente desde la Luna hacia la Tierra parece mucho más brillante, vista desde la Tierra, de lo que sería sin los efectos retrorreflectivos.

La retrorreflexión se produce por esferas de material transparente sobre la superficie reflectante. Cuando encuentra una esfera transparente, la luz se refleja y refracta preferentemente en un camino, dentro de la esfera, que sale de ella en la dirección por la que entró. En la Tierra, las esferas son gotitas de agua en las nubes. En la Luna, se encuentran grandes cantidades de esferas sólidas vítreas en la superficie. Se cree que se formaron a partir de gotas de material fundido eyectado , producido por eventos de impacto , que se enfriaron y solidificaron antes de caer de nuevo a la superficie.

El brillo anular se produce cuando la luz del sol se refleja a través del sistema de anillos de un planeta hacia el planeta o hacia las lunas del planeta. Esto se ha observado en muchas de las fotografías tomadas por la sonda Cassini . ^[6]

Los científicos del Programa Navigator de la NASA , especializado en la detección de planetas terrestres, han respaldado el lanzamiento de una misión Terrestrial Planet Finder (TPF). ^[7] TPF detectaría la luz reflejada por planetas que orbitan estrellas para investigar si podrían albergar vida. Utilizaría tecnologías avanzadas de telescopios para buscar marcas de vida en la luz reflejada de los planetas, incluyendo agua, oxígeno y metano.

La Agencia Espacial Europea está considerando una misión similar, llamada Darwin , que también estudiará la luz de los planetas para detectar señales de vida. ^[8]

A diferencia de muchos desafíos astronómicos tradicionales, el mayor desafío para estas misiones no es recolectar suficientes fotones del planeta débil, sino más bien detectar un planeta débil que esté extremadamente cerca de una estrella muy brillante. Para un planeta terrestre, la relación de contraste del planeta con sus estrellas anfitrionas es aproximadamente ~10 ⁻⁶ -10 ⁻⁷ en el infrarrojo térmico o ~10 ⁻⁹ -10 ⁻¹⁰ en el infrarrojo óptico/cercano. Por esta razón, Darwin y Terrestrial Planet Finder-I trabajarán en el infrarrojo térmico. Sin embargo, la búsqueda de planetas terrestres en el infrarrojo óptico/cercano tiene la ventaja de que el límite de difracción corresponde a un ángulo menor para un telescopio de tamaño determinado. Por lo tanto, la NASA también está llevando a cabo una misión Terrestrial Planet Finder-C que buscará y estudiará planetas terrestres utilizando las longitudes de onda ópticas (y del infrarrojo cercano). Mientras que Terrestrial Planet Finder-C tiene como objetivo estudiar la luz de planetas extrasolares, Darwin y Terrestrial Planet Finder-I buscarán luz infrarroja térmica que es reirradiada (en lugar de dispersada) por el planeta.

En preparación para estas misiones, los astrónomos han realizado observaciones detalladas de la luz cenicienta, ya que tiene las características espectroscópicas de la luz reflejada por la Tierra. Los astrónomos han prestado especial atención a si la medición de la luz cenicienta puede detectar el borde rojo , una característica espectral que se debe a las plantas. La detección de una característica espectral similar en la luz de un planeta extrasolar sería particularmente interesante, ya que podría deberse a un organismo que recolecte luz. Si bien el borde rojo es casi con certeza la forma más fácil de detectar directamente la vida en la Tierra a través de observaciones de la luz cenicienta, podría ser extremadamente difícil interpretar una característica similar debido a la vida en otro planeta, ya que la longitud de onda de la característica espectral no se conoce de antemano (a diferencia de la mayoría de las características espectrales atómicas o moleculares).

• André-Louis Danjon
• Luz cenicienta
• Escala de Danjon
• Lista de fuentes de luz reflejada

• Ford, EB, Turner, EL y Seager, S. (2001) Caracterización de planetas terrestres extrasolares a partir de la variabilidad fotométrica diurna Nature, Volumen 412, Número 6850, págs. 885–887. Enlace y preimpresión
• Seager, S., Turner, EL, Schafer, J. y Ford, EB (2005) El borde rojo de la vegetación: una posible biofirma espectroscópica de plantas extraterrestres Astrobiology, volumen 5, número 3, págs. 372-390. (enlace y preimpresión)
• Qiu J; Goode PR; Palle E; Yurchyshyn V; et al. (2001). "El brillo de la Tierra y el albedo de la Tierra: 1. Observaciones del brillo de la Tierra y mediciones de la función de fase lunar para mediciones precisas del albedo de Bond de la Tierra". Journal of Geophysical Research: Atmospheres . 108 (D22): 4709. Bibcode :2003JGRD..108.4709Q. doi : 10.1029/2003jd003610 .

Rush – Earthshine del álbum Vapor Trails (Remasterizado 2013). Música Lee, Lifeson. Letra Peart

• Ciencia@NASA: Brillo de la Tierra
• Imagen astronómica del día de la NASA, 19 de abril de 2002
• La luz de la Tierra está vinculada al ciclo solar y al cambio climático, Space.com
• Los científicos observan el lado oscuro de la Luna para monitorear el clima de la Tierra Archivado el 27 de febrero de 2009 en Wayback Machine , American Geophysical Union
• Galería de imágenes de la luz de la Tierra en SkyTrip.de