Figura 1: Fotografía del eclipse parcial solar del 16 de octubre del 2023, tomada a través de un telescopio con filtro por Luis Aldama.
Luis Aldama y Primož Kajdič
Los eclipses solares y lunares son unos de los fenómenos de naturaleza más espectaculares. Desde los tiempos antiguos, los pueblos han creado sus propios mitos para explicar estos acontecimientos, ya que se solía creer que tales eventos celestes tenían un origen divino.
Sin embargo, a lo largo de la historia de la humanidad también existían individuos, cuyo gran intelecto les permitió ver la verdadera naturaleza de los cuerpos celestes y los fenómenos relacionados a ellos. Estas personas incluso han sido capaces de usar estos eventos para realizar descubrimientos científicos y, de esta forma, expandir de manera importante nuestro conocimiento sobre el Universo.
En la continuación describimos siete descubrimientos realizados en el transcurso de más de 2000 años de la historia de la humanidad.
Es la sombra de la Luna: Anaxágoras de Clazómenas
Anaxágoras fue un filósofo griego que durante un eclipse solar del 17 de febrero del 478 ANE tuvo una revelación fundamental. Este pensador fue el primero en darse cuenta de que los eclipses solares no son provocados por transformaciones del Sol, como se pensaba en la época, sino que son causados por la sombra de la Luna. No sabemos cómo fue que este erudito llegó a tal conclusión. Los historiadores modernos piensan que los testimonios de los pescadores y navegadores griegos sobre el hecho de que los eclipses sólo se observan desde ciertas regiones en la Tierra, contribuyeron a este descubrimiento.
Figura 2: Anaxágoras (c. 1888), fragmento del mural pintado por Eduard Lebiedzki sobre un dibujo de Carl Rahl, en la Universidad de Atenas. Fuente: Wikipedia.
Eclipse lunar de Aristarco de Samos
Aristarco de Samos (310 ANE – 230 ANE) intentó determinar el tamaño del Sol y la Luna y sus distancias durante un eclipse lunar total. Aunque su razonamiento fue completamente correcto, sus resultados todavía no se acercaban del todo a los valores modernos.
Por ejemplo, aunque Hiparco estimó que el radio de la Luna es entre tres y cuatro veces menor al de la Tierra, lo cual es muy acertado, sus cálculos también mostraban que el Sol era tan solo entre seis y siete veces mayor que nuestro planeta. Sus métodos fueron utilizados más tarde por Ptolemeo e Hiparco, quienes obtuvieron valores más precisos.
Anaxágoras también intentó estimar los tamaños de la Luna y del Sol, sin embargo, esta vez obtuvo poco éxito. Según sus cálculos, el tamaño de la Luna era parecido al de la península de Peloponeso, mientras que del tamaño del Sol predijo únicamente que tenía que ser mucho mayor.
El eclipse de Hiparco, 189 ANE
Es muy probable que Hiparco de Nicea fue el primero en calcular la distancia de la Luna usando un eclipse solar que podía observarse tanto en la ciudad de Alexandría en Egipto, como también en la región Helesponto en Grecia. Los cálculos modernos indican que se trataba del eclipse del 14 de marzo de 189 ANE.
Hiparco estimó la distancia de nuestro satélite en 429.000 kilómetros, lo cual es solamente un 11 % mayor a la distancia real.
Figura 3: El mapa corregido del eclipse del 1715 hecho por Edmund Haley. Fuente: Institute of Astronomy Library /University of Cambridge.
Eclipse de Halley, 1715
Aunque fue el astrónomo alemán Johannes Kepler el primero en desarrollar las bases científicas modernas para el entendimiento de los eclipses, fue Edmund Halley el primero en realizar predicciones científicas relacionadas a estos fenómenos. En 1715 Halley publicó predicciones sobre el camino de la sombra de la Luna durante el eclipse solar que iba a ocurrir el 3 de mayo de aquel año, basándose en la teoría de la gravedad desarrollada por Sir Isaac Newton.
Para poder mejorar el conocimiento de la órbita de la Luna y las predicciones de los eclipses futuros, Halley por primera vez realizó algo, que hoy en día llamamos la ciencia ciudadana. Este científico pidió a las personas de todo el país usar sus relojes de péndulo para medir la duración del fenómeno en diferentes partes del Reino Unido y mandarle los resultados por correo.
Halley también fue el primero en observar a las llamadas perlas de Baily. Este es un fenómeno de muy corta duración cuando la Luna está tapando el disco solar casi por completo, sin embargo, algunos rayos del Sol todavía alcanzan llegar a la Tierra. Halley correctamente atribuyó las perlas de Baily a la existencia de los valles y cerros en el borde de nuestro satélite natural. Por algunas extrañas razones, el fenómeno lleva el nombre del astrónomo escosec Francis Baily que documentó el mismo fenómeno durante un eclipse en 1836.
Figura 4: Perlas de Bailey documentadas cuatro segundos antes de la totalidad del eclipse solar que ocurrió el 21 de agosto del 2017. Fuente: Wikipedia.
Descubrimiento de helio, 1868
El 16 de agosto de 1868 el astrónomo francés Jules Janssen tomó fotografías del espectro solar durante la fase total del eclipse solar en la ciudad de Guntur al este de la India.
Janssen notó la presencia de una línea de emisión en el espectro que no correspondía a ningún elemento químico conocido hasta entonces. Janssen la atribuyó a la presencia de sodio, sin embargo, unos meses después el astrónomo inglés Norman Lockyer encontró la misma línea en el espectro de la luz del Sol y se dio cuenta de qué veía la firma de un elemento desconocido que él llamó helio, según el dios griego del Sol.
Figura 5: Espectro de la corona solar. Fuente: Aki Takeda, Montana State University.
Aunque el helio es el segundo gas más común en el universo, es muy escaso en la Tierra. Fue encontrado en la Tierra hasta 30 años después por el químico escocés William Ramsay.
Figura 6: Corona solar durante el eclipse solar total del 12 de febrero de 2019 en Novosibirsk, Rusia. Créditos: J.C. Married & D. Lopez – starryearth.com. Shelios 2008.
Corona caliente
Así llegamos al siglo XX. En los años 30 los astrónomos rutinariamente usaban espectrografía para estudiar la composición química de la corona solar. Este método solo se podía usar durante los eclipses solares cuando en el cielo era dominado por la luz proveniente de la corona. En 1939, el astrónomo Walter Grotrian descubrió que varias líneas de emisión atribuidas al elemento químico coronio en realidad fueron causadas por el hierro 13 veces ionizado. Más adelante, el físico Bengt Edlén descubrió otras líneas causadas por el hierro, níquel y calcio muy ionizados que solo pueden existir a temperaturas entre 1 y 5 millones de Kelvin. Así los científicos quedaron sorprendidos de que la corona solar fuera muchísimo más caliente que la superficie de nuestra estrella.
El eclipse solar de Einstein
La teoría de la relatividad fue desarrollada por Albert Einstein entre 1905 y 1915. Las primeras pruebas de su validez se obtuvieron hasta 1919, después de un eclipse solar observado en África y Suramérica.
Aquel año los físicos británicos Frank Watson Dyson y Arthur Eddington organizaron una misión para validar la teoría de Einstein. Ellos viajaron a la isla de Príncipe, al oeste de la costa africana. La segunda expedición viajó al pueblo brasileño de Sobral. El propósito de las expediciones fue realizar mediciones precisas de las posiciones aparentes de las estrellas que durante el eclipse se ubicaban cerca del Sol en el cielo. La teoría de Einstein predecía que estas ubicaciones serían modificadas debido al hecho de que la luz de estas estrellas tenía que pasar cerca del Sol antes de llegar a la Tierra y que el Sol con su gravedad distorsiona el espacio tiempo, afectando las trayectorias de los rayos de luz.
Figura 7: El concepto de las mediciones de Watson y Eddington. Fuente: Jose Wudka, NASA.
La misión de Watson y Eddington pudo medir las distorsiones que estaban de acuerdo con las predicciones de la teoría de la relatividad.
Referencias:
- Here’s What Scientists Have Learned From Total Solar Eclipses, https://www.space.com/36785-solar-eclipse-science-throughout-history.html
- Three times scientists learned something from solar eclipses—and three times they were tricked, https://www.science.org/content/article/three-times-scientists-learned-something-solar-eclipses-and-three-times-they-were
- The science of eclipses, https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/The_science_of_eclipses
- Science With Solar Eclipses, https://www.unco.edu/news/pdf/science_with_eclipses.pdf
- Why Study Solar Eclipses? https://www.exploratorium.edu/eclipse/why-study-solar-eclipses
- What Solar Eclipses Have Taught Us About the Universe, https://time.com/4889158/solar-eclipse-astronomy-universe/
- 10 Solar Eclipses That Changed Science, https://www.livescience.com/59691-solar-eclipses-that-changed-science.html
- Why is the Sun’s corona so hot? Why are prominences so cool?, https://pubs.aip.org/physicstoday/article/70/8/36/939825/Why-is-the-Sun-s-corona-so-hot-Why-are-prominencesHow Edmond Halley Kicked Off the Golden Age of Eclipse Mapping, https://www.atlasobscura.com/articles/eclipse-maps-halley-18th-century-astronomy
- Edmond Halley, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Edmond_Halley