Eclipse

Un eclipse es un fenómeno astronómico que ocurre cuando un objeto astronómico o una nave espacial se oscurece temporalmente, ya sea al pasar a la sombra de otro cuerpo o al hacer que otro cuerpo pase entre él y el observador. Esta alineación de tres objetos celestes se conoce como sicigia . ^[1] Un eclipse es el resultado de una ocultación (completamente oculto) o de un tránsito (parcialmente oculto). Un "eclipse profundo" (u "ocultación profunda") es cuando un objeto astronómico pequeño está detrás de uno más grande. ^{[2] [3]}

El término eclipse se utiliza con mayor frecuencia para describir un eclipse solar , cuando la sombra de la Luna cruza la superficie de la Tierra, o un eclipse lunar , cuando la Luna se mueve hacia la sombra de la Tierra. Sin embargo, también puede referirse a eventos de este tipo que se producen más allá del sistema Tierra-Luna: por ejemplo, un planeta que se mueve hacia la sombra proyectada por una de sus lunas, una luna que pasa hacia la sombra proyectada por su planeta anfitrión o una luna que pasa hacia la sombra de otra luna. Un sistema estelar binario también puede producir eclipses si el plano de la órbita de sus estrellas constituyentes intersecta la posición del observador.

En el caso especial de los eclipses solares y lunares, estos solo ocurren durante una " temporada de eclipses ", las dos épocas de cada año en las que el plano de la órbita de la Tierra alrededor del Sol se cruza con el plano de la órbita de la Luna alrededor de la Tierra y la línea definida por los planos que se cruzan apunta cerca del Sol. El tipo de eclipse solar que ocurre durante cada temporada (ya sea total, anular, híbrido o parcial) depende de los tamaños aparentes del Sol y la Luna. Si la órbita de la Tierra alrededor del Sol y la órbita de la Luna alrededor de la Tierra estuvieran en el mismo plano entre sí, entonces habría eclipses cada mes. Habría un eclipse lunar en cada luna llena y un eclipse solar en cada luna nueva. Es debido a las diferencias no planares que los eclipses no son un evento común. Si ambas órbitas fueran perfectamente circulares, entonces cada eclipse sería del mismo tipo cada mes.

Los eclipses lunares pueden verse desde toda la mitad nocturna de la Tierra, pero los eclipses solares, en particular los eclipses totales que ocurren en un punto determinado de la superficie terrestre, son eventos muy poco frecuentes que pueden ocurrir con muchas décadas de diferencia.

El término se deriva del antiguo sustantivo griego ἔκλειψις ( ékleipsis ), que significa 'el abandono', 'la caída' o 'el oscurecimiento de un cuerpo celeste', que se deriva del verbo ἐκλείπω ( ekleípō ), que significa 'abandonar', 'oscurecer' o 'dejar de existir', ^[4] una combinación del prefijo ἐκ- ( ek- ), de la preposición ἐκ ( ek ), 'fuera', y del verbo λείπω ( leípō ), 'estar ausente'. ^{[5] [6]}

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Para dos objetos cualesquiera en el espacio, se puede extender una línea desde el primero hasta el segundo. El último objeto bloqueará cierta cantidad de luz emitida por el primero, creando una región de sombra alrededor del eje de la línea. Normalmente, estos objetos se mueven entre sí y con respecto a su entorno, por lo que la sombra resultante recorrerá una región del espacio, pasando únicamente por una ubicación particular en la región durante un intervalo de tiempo fijo. Visto desde esa ubicación, este evento de sombra se conoce como eclipse. ^[7]

Normalmente, la sección transversal de los objetos involucrados en un eclipse astronómico tiene forma aproximada de disco. ^[7] La ​​región de la sombra de un objeto durante un eclipse se divide en tres partes: ^[8]

• La umbra (del latín 'sombra'), dentro de la cual el objeto cubre completamente la fuente de luz. En el caso del Sol , esta fuente de luz es la fotosfera.
• La antumbra (del latín ante , 'delante, delante de', más umbra ) que se extiende más allá de la punta de la umbra, dentro de la cual el objeto está completamente frente a la fuente de luz pero es demasiado pequeño para cubrirla por completo.
• La penumbra (del latín paene , 'casi, casi', más umbra ), dentro de la cual el objeto está sólo parcialmente delante de la fuente de luz.

Un eclipse total ocurre cuando el observador está dentro de la umbra, un eclipse anular cuando el observador está dentro de la antumbra, y un eclipse parcial cuando el observador está dentro de la penumbra. Durante un eclipse lunar solo son aplicables la umbra y la penumbra, porque la antumbra del sistema Sol-Tierra se encuentra mucho más allá de la Luna. Análogamente, el diámetro aparente de la Tierra desde el punto de vista de la Luna es casi cuatro veces el del Sol y, por lo tanto, no puede producir un eclipse anular. Los mismos términos pueden usarse análogamente para describir otros eclipses, por ejemplo, la antumbra de Deimos cruzando Marte , o Fobos entrando en la penumbra de Marte.

El primer contacto ocurre cuando el disco del objeto eclipsante comienza a incidir en la fuente de luz; el segundo contacto es cuando el disco se mueve completamente dentro de la fuente de luz; el tercer contacto es cuando comienza a moverse fuera de la luz; y el cuarto o último contacto es cuando finalmente abandona por completo el disco de la fuente de luz.

Para los cuerpos esféricos, cuando el objeto ocultador es más pequeño que la estrella, la longitud ( L ) de la sombra cónica de la umbra viene dada por:

${\displaystyle L\ =\ {\frac {r\cdot R_{o}}{R_{s}-R_{o}}}}$

donde R _s es el radio de la estrella, R _o es el radio del objeto que la oculta y r es la distancia entre la estrella y el objeto que la oculta. Para la Tierra , en promedio, L es igual a 1,384 × 10⁶  km , que es mucho más grande que el semieje mayor de la Luna de 3,844 × 10⁵  km. Por lo tanto, el cono umbra de la Tierra puede envolver completamente a la Luna durante un eclipse lunar . ^[9] Sin embargo, si el objeto que oculta tiene una atmósfera, parte de la luminosidad de la estrella puede refractarse en el volumen de la umbra. Esto ocurre, por ejemplo, durante un eclipse de Luna por parte de la Tierra, produciendo una iluminación débil y rojiza de la Luna incluso en la totalidad.

En la Tierra, la sombra proyectada durante un eclipse se mueve aproximadamente a 1 km por segundo. Esto depende de la ubicación de la sombra en la Tierra y del ángulo en el que se mueve. ^[10]

Un ciclo de eclipses se produce cuando los eclipses de una serie están separados por un cierto intervalo de tiempo. Esto sucede cuando los movimientos orbitales de los cuerpos forman patrones armónicos repetitivos. Un caso particular es el saros , que resulta en una repetición de un eclipse solar o lunar cada 6.585,3 días, o un poco más de 18 años. Debido a que este no es un número entero de días, los eclipses sucesivos serán visibles desde diferentes partes del mundo. ^[11] En un período saros hay 239,0 períodos anomalísticos, 241,0 períodos siderales, 242,0 períodos nodicales y 223,0 períodos sinódicos. Aunque la órbita de la Luna no da números enteros exactos, los números de ciclos orbitales son lo suficientemente cercanos a los números enteros como para dar una fuerte similitud para eclipses espaciados a intervalos de 18,03 años.

Un eclipse que involucra al Sol, la Tierra y la Luna puede ocurrir solo cuando están casi en línea recta, lo que permite que uno quede oculto detrás de otro, visto desde el tercero. Debido a que el plano orbital de la Luna está inclinado con respecto al plano orbital de la Tierra (la eclíptica ), los eclipses pueden ocurrir solo cuando la Luna está cerca de la intersección de estos dos planos (los nodos ). El Sol, la Tierra y los nodos se alinean dos veces al año (durante una temporada de eclipses ), y los eclipses pueden ocurrir durante un período de aproximadamente dos meses en estas épocas. Puede haber de cuatro a siete eclipses en un año calendario, que se repiten según varios ciclos de eclipses , como un saros .

Entre 1901 y 2100 se producen el máximo de siete eclipses en: ^[12]

• cuatro eclipses lunares (penumbrales) y tres eclipses solares: 1908, 2038 .
• cuatro eclipses solares y tres lunares: 1918, 1973 , 2094.
• Cinco eclipses solares y dos lunares: 1934.

Excluyendo los eclipses lunares penumbrales, hay un máximo de siete eclipses en: ^[13]

• 1591, 1656, 1787, 1805, 1918, 1935, 1982 y 2094.

Desde la Tierra, un eclipse solar ocurre cuando la Luna pasa frente al Sol. El tipo de eclipse solar depende de la distancia entre la Luna y la Tierra durante el evento. Un eclipse solar total ocurre cuando la Tierra intersecta la porción de sombra de la Luna llamada umbra. Cuando la umbra no alcanza la superficie de la Tierra, el Sol solo queda parcialmente oculto, lo que da como resultado un eclipse anular. Los eclipses solares parciales ocurren cuando el observador se encuentra dentro de la penumbra. ^[14]

La magnitud del eclipse es la fracción del diámetro del Sol que cubre la Luna. En el caso de un eclipse total, este valor siempre es mayor o igual a uno. En los eclipses anulares y totales, la magnitud del eclipse es la relación entre los tamaños angulares de la Luna y el Sol. ^[15]

Los eclipses solares son fenómenos relativamente breves que sólo pueden verse en su totalidad a lo largo de una trayectoria relativamente estrecha. En las circunstancias más favorables, un eclipse solar total puede durar 7 minutos y 31 segundos y puede verse a lo largo de una trayectoria de hasta 250 km de ancho. Sin embargo, la región en la que se puede observar un eclipse parcial es mucho mayor. La umbra de la Luna avanzará hacia el este a una velocidad de 1.700 km/h, hasta que ya no intersecte la superficie de la Tierra.

Durante un eclipse solar, la Luna puede a veces cubrir perfectamente al Sol porque su tamaño aparente es casi el mismo que el del Sol visto desde la Tierra. Un eclipse solar total es, de hecho, una ocultación, mientras que un eclipse solar anular es un tránsito .

Cuando se observa el Sol desde puntos del espacio distintos a la superficie de la Tierra, otros cuerpos distintos de la Luna pueden eclipsarlo. Dos ejemplos son cuando la tripulación del Apolo 12 observó que la Tierra eclipsaba al Sol en 1969 y cuando la sonda Cassini observó que Saturno eclipsaba al Sol en 2006.

Los eclipses lunares ocurren cuando la Luna pasa a través de la sombra de la Tierra. Esto sucede solo durante la luna llena , cuando la Luna está en el lado opuesto de la Tierra al Sol. A diferencia de un eclipse solar, un eclipse de Luna se puede observar desde casi un hemisferio entero. Por esta razón, es mucho más común observar un eclipse lunar desde una ubicación determinada. Un eclipse lunar dura más tiempo, tardando varias horas en completarse, y la totalidad en sí suele durar en promedio entre unos 30 minutos y más de una hora. ^[16]

Existen tres tipos de eclipses lunares: penumbral, cuando la Luna cruza sólo la penumbra de la Tierra; parcial, cuando la Luna cruza parcialmente hacia la umbra de la Tierra ; y total, cuando la Luna cruza completamente hacia la umbra de la Tierra. Los eclipses lunares totales pasan por las tres fases. Sin embargo, incluso durante un eclipse lunar total, la Luna no está completamente oscura. La luz del Sol refractada a través de la atmósfera de la Tierra entra en la umbra y proporciona una iluminación tenue. Al igual que en una puesta de sol, la atmósfera tiende a dispersar más fuertemente la luz con longitudes de onda más cortas, por lo que la iluminación de la Luna por la luz refractada tiene un tono rojo, ^[17] por lo que la frase "Luna de sangre" se encuentra a menudo en descripciones de tales eventos lunares desde que se registran eclipses. ^[18]

Los registros de eclipses solares se han mantenido desde tiempos antiguos. Las fechas de los eclipses pueden utilizarse para la datación cronológica de registros históricos. Una tablilla de arcilla siria , en lengua ugarítica, registra un eclipse solar que ocurrió el 5 de marzo de 1223 a. C. ^[19], mientras que Paul Griffin sostiene que una piedra en Irlanda registra un eclipse el 30 de noviembre de 3340 a. C. ^[20] La postulación de que los astrónomos de la era clásica utilizaron registros de eclipses babilónicos, en su mayoría del siglo XIII a. C., proporciona una explicación factible y matemáticamente consistente ^[21] para el hallazgo griego de los tres movimientos medios lunares (sinódico, anomalístico, draconítico) con una precisión de aproximadamente una parte en un millón o mejor. Los registros históricos chinos de eclipses solares datan de hace más de 3000 años y se han utilizado para medir cambios en la velocidad de giro de la Tierra. ^[22]

La primera persona que dio una explicación científica sobre los eclipses fue Anaxágoras [c500 a. C. - 428 a. C.]. ^[23] Anaxágoras afirmó que la Luna brilla por la luz reflejada del Sol. ^[24]

En el siglo V d. C., los eclipses solares y lunares fueron explicados científicamente por Aryabhata , en su tratado Aryabhatiya . ^[25] Aryabhata afirma que la Luna y los planetas brillan por la luz solar reflejada y explica los eclipses en términos de sombras proyectadas por la Tierra y que caen sobre ella. Aryabhata proporciona el cálculo y el tamaño de la parte eclipsada durante un eclipse. Los cálculos indios fueron tan precisos que el científico francés del siglo XVIII Guillaume Le Gentil , durante una visita a Pondicherry, India, encontró que los cálculos indios de la duración del eclipse lunar del 30 de agosto de 1765 eran cortos por solo 41 segundos, mientras que los gráficos de Le Gentil eran largos por 68 segundos.

Hacia el siglo XVII, los astrónomos europeos publicaban libros con diagramas que explicaban cómo se producían los eclipses lunares y solares. ^{[26] [27]} Para difundir esta información a un público más amplio y disminuir el miedo a las consecuencias de los eclipses, los libreros imprimían folletos explicando el acontecimiento utilizando la ciencia o a través de la astrología. ^[28]

El autor norteamericano Gene Weingarten describió la tensión entre la creencia y los eclipses de esta manera: "Soy un ateo devoto, pero no puedo explicar por qué la luna tiene exactamente el tamaño correcto y se coloca con tanta precisión entre la Tierra y el sol, que los eclipses solares totales son perfectos. Me molesta". ^[29]

El historiador grecorromano Dión Casio , que escribió entre los años 211 y 229 d. C., relata la anécdota de que el emperador Claudio consideró necesario evitar disturbios entre la población romana publicando una predicción de un eclipse solar que caería el día del aniversario de su cumpleaños [1 de agosto del año 45 d. C.]. En este contexto, Dión Casio proporciona una explicación detallada de los eclipses solares y lunares. ^[30]

Por lo general, en la mitología, los eclipses se entendían como una variación u otra de una batalla espiritual entre el sol y las fuerzas del mal o los espíritus de la oscuridad. ^[31] Más específicamente, en la mitología nórdica , se cree que hay un lobo llamado Fenrir que está en constante búsqueda del Sol, y se piensa que los eclipses ocurren cuando el lobo devora con éxito al Sol divino. ^{[32] [ verificación fallida ]} Otras tribus nórdicas creían que hay dos lobos con los nombres de Sköll y Hati que persiguen al Sol y la Luna, conocidos con los nombres de Sol y Mani, y estas tribus creían que un eclipse ocurre cuando uno de los lobos come con éxito al Sol o la Luna. ^[33]

En la mayoría de los tipos de mitologías y ciertas religiones, los eclipses eran vistos como una señal de que los dioses estaban enojados y que el peligro estaba por llegar, por lo que las personas a menudo modificaban sus acciones en un esfuerzo por disuadir a los dioses de desatar su ira. En la religión hindú , por ejemplo, la gente a menudo canta himnos religiosos para protegerse de los espíritus malignos del eclipse, y muchas personas de la religión hindú se niegan a comer durante un eclipse para evitar los efectos de los espíritus malignos. ^[34] Las personas hindúes que viven en la India también se lavarán en el río Ganges , que se cree que es espiritualmente purificador, directamente después de un eclipse para limpiarse de los espíritus malignos. ^[34] En el judaísmo y el cristianismo primitivos , los eclipses se consideraban señales de Dios, y algunos eclipses se consideraban una muestra de la grandeza de Dios o incluso signos de ciclos de vida y muerte. ^[34] Sin embargo, se creía que los eclipses más siniestros, como una luna de sangre, eran una señal divina de que Dios pronto destruiría a sus enemigos. ^[34]

Los planetas gigantes gaseosos tienen muchas lunas y, por lo tanto, presentan eclipses con frecuencia. El más llamativo es el de Júpiter , que tiene cuatro lunas grandes y una inclinación axial baja , lo que hace que los eclipses sean más frecuentes a medida que estos cuerpos pasan por la sombra del planeta más grande. Los tránsitos ocurren con la misma frecuencia. Es común ver las lunas más grandes proyectando sombras circulares sobre las nubes de Júpiter.

Los eclipses de las lunas galileanas por Júpiter se volvieron predecibles con precisión una vez que se conocieron sus elementos orbitales. Durante la década de 1670, se descubrió que estos eventos ocurrían unos 17 minutos más tarde de lo esperado cuando Júpiter estaba en el lado oculto del Sol . Ole Rømer dedujo que el retraso se debía al tiempo que necesitaba la luz para viajar desde Júpiter hasta la Tierra. Esto se utilizó para producir la primera estimación de la velocidad de la luz . ^[35]

El momento en que se producían los eclipses de los satélites joviales también se utilizó para calcular la longitud del observador en la Tierra. Al conocer la hora prevista en la que se observaría un eclipse en una longitud estándar (como Greenwich ), se podía calcular la diferencia horaria observando con precisión la hora local del eclipse. La diferencia horaria proporciona la longitud del observador porque cada hora de diferencia correspondía a 15° alrededor del ecuador de la Tierra. Esta técnica fue utilizada, por ejemplo, por Giovanni D. Cassini en 1679 para volver a cartografiar Francia . ^[36]

En los otros tres gigantes gaseosos ( Saturno , Urano y Neptuno ), los eclipses sólo se producen en determinados periodos de la órbita del planeta, debido a la mayor inclinación entre las órbitas de la luna y el plano orbital del planeta. La luna Titán , por ejemplo, tiene un plano orbital inclinado unos 1,6° respecto al plano ecuatorial de Saturno. Pero Saturno tiene una inclinación axial de casi 27°. El plano orbital de Titán sólo cruza la línea de visión del Sol en dos puntos a lo largo de la órbita de Saturno. Como el periodo orbital de Saturno es de 29,7 años, un eclipse sólo es posible cada 15 años aproximadamente.

En Marte , solo son posibles eclipses solares parciales ( tránsitos ), porque ninguna de sus lunas es lo suficientemente grande, en sus respectivos radios orbitales, como para cubrir el disco del Sol visto desde la superficie del planeta. Los eclipses de las lunas de Marte no solo son posibles, sino comunes, y ocurren cientos cada año terrestre. También hay raras ocasiones en las que Deimos es eclipsado por Fobos. ^[37] Los eclipses marcianos han sido fotografiados tanto desde la superficie de Marte como desde la órbita.

Plutón , con su luna Caronte , proporcionalmente la más grande , también es el lugar de numerosos eclipses. Una serie de eclipses mutuos de este tipo se produjeron entre 1985 y 1990. ^[38] Estos eventos diarios dieron lugar a las primeras mediciones precisas de los parámetros físicos de ambos objetos. ^[39]

Los eclipses son imposibles en Mercurio y Venus , que no tienen lunas. Sin embargo, vistos desde la Tierra, se ha observado que ambos transitan frente al Sol . Los tránsitos de Venus ocurren en pares separados por un intervalo de ocho años, pero cada par de eventos ocurre menos de una vez por siglo. ^[40] Según la NASA, el próximo par de tránsitos de Venus ocurrirá el 10 de diciembre de 2117 y el 8 de diciembre de 2125. Los tránsitos de Mercurio son mucho más comunes y ocurren 13 veces cada siglo, en promedio. ^[41]

Un sistema binario de estrellas está formado por dos estrellas que orbitan alrededor de su centro de masas común . Los movimientos de ambas estrellas se encuentran en un plano orbital común en el espacio. Cuando este plano está muy alineado con la ubicación de un observador, se puede ver que las estrellas pasan una frente a la otra. El resultado es un tipo de sistema estelar variable extrínseco llamado sistema binario eclipsante .

La luminosidad máxima de un sistema binario eclipsante es igual a la suma de las contribuciones de luminosidad de las estrellas individuales. Cuando una estrella pasa frente a la otra, se observa que la luminosidad del sistema disminuye. La luminosidad vuelve a la normalidad una vez que las dos estrellas ya no están alineadas. ^[42]

El primer sistema estelar binario eclipsante que se descubrió fue Algol , un sistema estelar en la constelación de Perseo . Normalmente, este sistema estelar tiene una magnitud visual de 2,1. Sin embargo, cada 2,867 días la magnitud disminuye a 3,4 durante más de nueve horas. Esto se debe al paso del miembro más tenue del par por delante de la estrella más brillante. ^[43] El concepto de que un cuerpo eclipsante causaba estas variaciones de luminosidad fue introducido por John Goodricke en 1783. ^[44]

Sol – Luna – Tierra: Eclipse solar | Eclipse anular | Eclipse híbrido | Eclipse parcial

Sol – Tierra – Luna: Eclipse lunar | Eclipse penumbral | Eclipse lunar parcial | Eclipse lunar central

Sol – Fobos – Marte: Tránsito de Fobos desde Marte | Eclipses solares en Marte

Sol – Deimos – Marte: Tránsito de Deimos desde Marte | Eclipses solares en Marte

Otros tipos: Eclipses solares en Júpiter | Eclipses solares en Saturno | Eclipses solares en Urano | Eclipses solares en Neptuno | Eclipses solares en Plutón

• Lista de eclipses solares del siglo XXI
• El eclipse de Mursili
• Tránsito de Venus

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• El rover Curiosity observa a Fobos eclipsando a Marte en YouTube
• Catálogo de ciclos de eclipses
• Busca 5.000 años de eclipses
• Página de inicio de la NASA sobre el eclipse
• Grupo de trabajo sobre eclipses solares de la Unión Astronómica Internacional
• Sitio de mapas interactivos del eclipse
• Demostración en el aula de cómo se produce un eclipse

Galerías de imágenes

• Galería del eclipse del mundo de noche
• Galería de imágenes de eclipses solares y lunares
• Colección de imágenes del eclipse del Williams College