12. ¿Para qué observan los astrónomos los eclipses?
Gracias a la casualidad que acabamos de mencionar, la longitud del cono de sombra que permanentemente lleva consigo nuestro satélite, alcanza a veces la superficie de la Tierra (figura 55). A decir verdad, la longitud media del cono de sombra de la Luna es menor que la distancia media de la Luna a la Tierra, y si solo tuviéramos en cuenta las magnitudes medias, llegaríamos a la conclusión de que nunca habría eclipses totales de Sol.
Estos se producen en realidad porque la Luna se mueve alrededor de la Tierra siguiendo una elipse, lo que hace que en algunas partes de su órbita se encuentre 42.200 km más cerca de la superficie de la Tierra que en otras; pues la distancia de la Luna varía entre 356.900 y 399.100 km.
Figura 55. El extremo del cono de sombra de la Luna se desliza por la superficie de la Tierra; en los lugares cubiertos por esa sombra, resulta visible el eclipse de Sol
Conforme se desliza el extremo de la sombra de la Luna sobre la superficie de la Tierra, traza sobre ésta, la “zona de visibilidad del eclipse solar”. Esta zona no tiene más de 300 km de ancho y, por lo tanto, es bastante limitado el número de lugares desde los que se puede admirar el espectáculo del eclipse de Sol. Si a esto se agrega que la duración total del eclipse solar se cuenta en minutos (no más de 8 minutos), se comprende por qué tal eclipse resulta ser un espectáculo extraordinariamente raro. Sucede una vez cada dos o tres siglos, para cada punto del globo terrestre.
Por esta razón, los hombres de ciencia se lanzan literalmente a la caza de eclipses solares, y organizan expediciones especiales a lugares, algunas veces muy alejados, desde donde se puede observar este fenómeno. El eclipse de Sol de 1936 (19 de junio) solo se vio como eclipse total en los límites de la Unión Soviética, y para poderlo observar durante dos minutos, vinieron a nuestro país setenta hombres de ciencia extranjeros, de diez países distintos. Los esfuerzos de cuatro expediciones resultaron vanos debido al tiempo nublado. El esfuerzo desplegado por los astrónomos soviéticos para la observación de este eclipse fue extraordinario. Se enviaron cerca de 30 expediciones soviéticas a la zona del eclipse total.
En el año 1941, a pesar de la guerra, el gobierno soviético organizó una serie de expediciones que se distribuyeron a lo largo de la zona de eclipse total, desde el lago Ladoga hasta Alma-Atá[17]. Y en 1947 una expedición soviética se dirigió al Brasil para la observación del eclipse total de Sol, del 20 de mayo de ese año. El trabajo que se realizó en la Unión Soviética para la observación de los eclipses totales de Sol, del 25 de febrero de 1952 y del 30 de junio de 1954, fue bastante intenso.
Aunque los eclipses de Luna se producen ocasionalmente, una vez y media más que los de Sol, se observan sin embargo mucho más a menudo. Esta paradoja astronómica se explica fácilmente.
Solo se puede observar el eclipse de Sol en nuestro planeta, en la zona circunscrita, en la que la Luna oculta al Sol; en los límites de esta estrecha zona, el eclipse es total en algunos puntos, y parcial en otros (es decir, que el Sol se oculta parcialmente). El eclipse de Sol comienza en momentos diferentes, en distintos puntos de la zona, no por la diferencia que existe en cuanto a las zonas horarias, sino porque la sombra de la Luna se desplaza sobre la superficie de la Tierra y va cubriendo sucesivamente, a distintas horas, los diferentes puntos en los que es visible el eclipse.
El eclipse de Luna transcurre de manera totalmente distinta. Se observa al mismo tiempo, en toda la mitad del globo terrestre en que es visible la Luna en ese momento, es decir, en que la mitad de la Tierra que está sobre el horizonte. Las fases consecutivas del eclipse lunar se producen para todos los puntos de la superficie de la Tierra en el mismo instante; la diferencia entre los lugares en los que es visible, solo está condicionada por sus husos horarios.
Por esta razón los astrónomos no tienen que “lanzarse a la caza” de los eclipses de Luna; estos se les presentan en su propia casa. Pero para cazar un eclipse de Sol, algunas veces se hace necesario realizar enormes viajes. Los astrónomos preparan expediciones a islas del trópico, muy remotas, tanto al Este como al Oeste, para poder observar sólo por unos minutos, el ocultamiento del disco solar detrás del disco negro de la Luna.
¿Tiene sentido preparar expediciones tan costosas para realizar tan breves observaciones?
¿No será posible realizar esas mismas observaciones sin esperar el ocultamiento casual del Sol detrás de la Luna? ¿Por qué los astrónomos no simulan artificialmente eclipses de Sol, ocultando en el telescopio su imagen con círculos que les permitan observar esa periferia solar que tanto les interesa durante los eclipses?
Este eclipse solar artificial no permite alcanzar los resultados que se observan durante el ocultamiento real del Sol detrás de la Luna. Porque los rayos del Sol, antes de llegar a nuestros ojos, pasan a través de la atmósfera terrestre y las partículas de aire los dispersan. A esto se debe que veamos el cielo, durante el día, como una cúpula celeste clara y no negra y sembrada de estrellas, como lo veríamos, incluso de día, en ausencia de atmósfera.
Si ocultamos el Sol con una pantalla y dejamos en el fondo el océano de aire, aunque protejamos nuestra vista de los rayos directos del astro diurno, la atmósfera continuará como antes, sobre nosotros, sumergida en la luz solar, y seguirá dispersando los rayos e imposibilitando la visión de las estrellas. Esto no sucede si la pantalla eclipsante se encuentra fuera de los límites de la atmósfera. La Luna es una pantalla de este tipo, por hallarse lejos de nosotros, mil veces más lejos que el límite de la atmósfera. Los rayos del Sol se detienen en esa pantalla antes de penetrar en la atmósfera terrestre, y en consecuencia, no se produce la dispersión de la luz en la zona del eclipse. En realidad, esto no es totalmente cierto; en la zona de sombra penetran siempre algunos rayos dispersos por los territorios iluminados próximos, y ésta es la razón de que el cielo, en un eclipse total de Sol, nunca esté tan negro como en una noche cerrada. En esas circunstancias sólo son visibles las estrellas más brillantes.
¿Qué buscan los astrónomos con la observación del eclipse total de Sol? Señalemos lo más importante. Su primer objetivo es la observación de la “inversión” de las líneas espectrales en la capa exterior del Sol. Las líneas del espectro solar, que se ven oscuras en la franja clara del espectro, se vuelven claras sobre un fondo oscuro, durante algunos segundos, tan pronto se produce el ocultamiento total del Sol detrás del disco de la Luna: el espectro de absorción se transforma en un espectro de emisión.
Se le llama “espectro relámpago”. Este fenómeno, que proporciona valiosos datos para juzgar la naturaleza de la capa superficial del Sol, se manifiesta durante el eclipse de forma tan nítida, que los astrónomos hacen todo lo posible para no perder semejante oportunidad, aunque también se puede observar en las condiciones señaladas y no sólo en el momento en que se presenta el eclipse.
Figura 56. Durante los eclipses totales de Sol, alrededor del disco negro de la Luna aparece la “corona solar”.
Su segundo objetivo es la investigación de la corona solar. La corona es el más importante de los fenómenos observables en un eclipse total de Sol: alrededor del círculo completamente negro de la Luna ribeteada con los salientes ígneos (protuberancias) de la superficie exterior del Sol, brilla una aureola perlada de diversos tamaños y formas en los distintos eclipses (figura 56).
Los rayos de esta aureola, con frecuencia, tienen una longitud varias veces mayor que el diámetro solar, y su brillo, sólo la mitad del brillo de la Luna llena.
Durante el eclipse de 1.936, la corona solar apareció excepcionalmente brillante, más brillante que la Luna llena, lo cual sucede muy raras veces. Los rayos de la corona, bastante largos y un poco borrosos, se extendían a tres y más diámetros solares; en conjunto, la corona tenía la forma de una estrella pentagonal cuyo centro ocupaba el disco oscuro de la Luna.
Hasta la fecha no se ha aclarado la naturaleza de la corona solar. Durante los eclipses, los astrónomos toman fotografías de la corona, miden su brillo y estudian su espectro. Todo esto ayuda a investigar su estructura física.
Su tercer objetivo hace referencia a un planteamiento surgido en los últimos decenios. Se trata de comprobar una de las consecuencias de la teoría general de la relatividad. De acuerdo con la teoría de la relatividad, los rayos de las estrellas que pasan cerca del Sol experimentan la influencia de su gigantesca atracción y sufren una desviación, que debe manifestarse en un desplazamiento aparente de las estrellas cercanas al disco solar (figura 57). Solo se puede comprobar esta consecuencia, durante un eclipse total de Sol.
Figura 57. El Sol desvía la trayectoria de los rayos de las estrellas que pasan cerca de él, por esto, las estrellas cercanas al disco solar sufren una desviación aparente de su posición.
Las medidas efectuadas en los eclipses de 1.919, 1.922, 1.926 y 1.936, no arrojaron resultados decisivos, en sentido riguroso, y aún sigue pendiente la confirmación experimental de esta consecuencia derivada de la teoría de la relatividad [18].
Éstos son los principales objetivos por los que los astrónomos abandonan sus observatorios y se dirigen a lugares alejados, a veces inhóspitos, para observar los eclipses solares. En cuanto al espectáculo del eclipse total de Sol, en nuestra literatura hay una estupenda descripción de este raro fenómeno natural (V. G. Korolenko[19], El eclipse. La descripción se refiere al eclipse de agosto de 1.889; la observación se efectuó a orillas del Volga, en la ciudad de Yuriévets.) Damos a continuación un extracto del relato de Korolenko, con algunas omisiones sin importancia:
“El Sol se sumerge en un instante en una amplia mancha nebulosa y se muestra más allá de las nubes visiblemente reducido…
Ahora se puede mirar directamente, y ayuda a ello el fino vapor que por todas partes humea en el aire y suaviza el brillo cegador.
Silencio. En alguna parte se oye una respiración pesada, nerviosa…
Pasa media hora. El día brilla por doquier igual que antes; algunas nubecillas cubren y descubren el Sol, que boga ahora por el cielo en forma de hoz.
“Entre los jóvenes reina una animación despreocupada, con una mezcla de curiosidad.
Los ancianos suspiran; las ancianas, como histéricas, se quejan a gritos, y algunas incluso gimen y lanzan alaridos como si les dolieran las muelas.
El día comienza a palidecer en forma ostensible. Los rostros toman un tinte de miedo; las sombras de las figuras humanas yacen pálidas sobre la tierra, sin brillo. Un barco que se desliza por la corriente pasa como un fantasma. Sus contornos se hacen vagos, sus colores se vuelven menos definidos. La cantidad de luz, al parecer, disminuye; pero como las sombras densas del atardecer están ausentes y no hay juego de luces reflejadas por las capas inferiores de la atmósfera, este crepúsculo resulta extraño e inusual. El paisaje parece desvanecerse; la hierba pierde su verdor y las montañas toman un aspecto irreal.
Sin embargo, aún se ve un estrecho borde brillante de Sol en forma de hoz, y se tiene la impresión de que el día continúa, aunque muy apagado. Me parece que los relatos sobre la oscuridad que reina durante los eclipses son exagerados. ‘¿Es posible -me dije- que esta ínfima chispa de Sol que aún queda encendida, como una última vela olvidada, sea capaz de iluminar tanto este inmenso mundo?… ¿Acaso cuando ella se extinga va a caer bruscamente la noche?
Pero he aquí que la chispa desapareció. De pronto, como si se desprendiera con esfuerzo de un apretado abrazo, brilló como una gota de oro y se extinguió. Y entonces se esparcieron sobre la Tierra densas tinieblas. Capté el momento en que la oscuridad completa cayó sobre el crepúsculo. Apareció por el Sur y, como un velo gigantesco, pasó rápidamente, extendiéndose sobre las montañas, sobre los ríos, sobre las praderas, abarcando todo el espacio celeste; nos envolvió por todas partes y en un instante se cerró por el Norte. Yo estaba entonces abajo, en un banco de arena de la orilla, y observaba la muchedumbre. Reinaba un silencio sepulcral… Los hombres formaban una masa oscura… Pero ésta no era una noche como las demás.
Había tan poca luz, que las miradas buscaban involuntariamente el brillo plateado de la Luna que invade la oscuridad azul de una noche normal. Pero por ninguna parte se veían rayos luminosos. Era como si una ceniza liviana, imperceptible para la vista, se desparramara desde lo alto sobre la Tierra, o como si una red de malla muy fina pendiera en el aire. Allá arriba, en las capas superiores de la atmósfera, se adivina un espacio luminoso que penetra en la oscuridad y funde las sombras, a las que priva de forma y densidad. Y por encima de toda una naturaleza asombrada por el milagroso panorama corren nubes que parecen entregarse a una lucha cautivante… Un cuerpo enemigo, redondo y oscuro como una araña, se agarró al Sol ardiente, y ambos corren juntos más allá de las nubes. Un cierto resplandor, que sale en forma de reflejos cambiantes de detrás del escudo de sombras, da movimiento y vida al espectáculo, y las nubes refuerzan aún más la ilusión con su silenciosa e inquieta carrera.”
Los eclipses de Luna no poseen para los astrónomos contemporáneos tanto interés como los eclipses de Sol. Nuestros antepasados veían en los eclipses de Luna un medio cómodo para convencerse de la forma esférica de la Tierra. Recordemos el papel que jugó esta prueba en el viaje de circunnavegación de Magallanes.
Cuando después de largos y agotadores días de viaje por las desiertas aguas del océano Pacífico los marineros cayeron en la desesperación, convencidos de que se alejaban cada vez más de la tierra firme por un mar que no tenía fin, sólo Magallanes conservó el coraje.
“Aunque la Iglesia siempre sostuvo, basándose en las Sagradas Escrituras, que la Tierra es una planicie rodeada por agua -relata uno de los compañeros del gran navegante-, Magallanes extrajo fuerzas del siguiente razonamiento: en los eclipses de Luna la sombra arrojada por la Tierra es circular, y si tal es la sombra, tal debe ser el objeto que la arroja…”
En los libros antiguos de astronomía encontramos también dibujos que explican la relación entre la forma de la sombra de la Luna y la forma de la Tierra (figura 58).
Ahora ya no necesitamos estas demostraciones. Hoy en día, los eclipses de Luna nos dan la posibilidad de conocer la naturaleza de las capas superiores de la atmósfera terrestre, por el brillo y el color de la Luna.
Figura 58. Dibujo antiguo que ilustra la idea de que por la forma de la sombra de la Tierra en el disco de la Luna se puede juzgar la forma del nuestro.
Como bien se sabe, la Luna no desaparece totalmente en la sombra de la Tierra y continúa siendo visible debido a los rayos del Sol refractados dentro del cono de sombra. La intensidad de la iluminación de la Luna en ese momento y sus matices, resultan de gran interés para los astrónomos, y según se ha podido comprobar, guardan una sorprendente relación con el número de las manchas solares. En los últimos tiempos también se aprovechan los eclipses de Luna, para medir la velocidad de enfriamiento de su superficie, cuando se ve privada del calor del Sol. Más adelante volveremos a hablar sobre esto.