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viernes, 20 de agosto de 2010

La Luna que se encoje

Habrán escuchado hablar o leído sobre la noticia que anuncia el descubrimiento hecho por el Orbitador de Reconocimiento Lunar donde se afirma que la Luna se ha encogido. Bueno algunos medios fueron un poco amarillistas ya que el encogimiento fue de solo 100 metros y durante un periodo de 1000 millones de años es decir 1 cm cada 100,000 años, pero de lo que casi no se escucha es sobre las posibles causas para se encoja (por reducido que sea esto) un cuerpo celeste o sobre como fue que se determinó este cambio de tamaño.


Orbitador de Reconocimiento Lunar, la sonda que tomo la imagen del descubrimiento.

Atendamos primero el segundo punto, sobre la determinación del cambio de tamaño en la Luna. Como se mencionó, esto se descubrió por la sonda Orbitador de Reconocimiento Lunar (ORL). Esta es una sonda que se dedica a estudiar la luna con imágenes de alta resolución y una variedad de instrumentos. En este caso, fue una imagen de unas colinas lo que indicó el posible cambio de tamaño. Estas colinas se forman como arrugas en el terreno al verse sometido a una fuerza de compresión. En la Tierra tenemos muchos casos similares lo que no es de extrañar ya que nuestro planeta es muy activo geológicamente. En cada ocasión en que dos placas tectónicas chocan tienden a comprimirse y se forman arrugas que dan origen a colinas y mas tarde montañas. Pero en la Luna no hay placas tectónicas, o mejor dicho, se fundieron solidificándo y fijándo firmemente hace miles de millones de años, cuando la Luna era aún joven por lo que no se espera una actividad tectónica con fuerza suficiente como para hacer arrugar la superficie de esa forma. Entonces, si las colinas son relativamente nuevas (en un cuerpo tan viejo como la Luna, 1000 millones de años es "joven") deben tener algún origen no-tectónico, ya que en tan poco tiempo no se acumularía suficiente energía. Por lo que la otra opción viable es la reducción en diámetro de la Luna.


Imagen donde se muestra la colina o "arruga" en el terreno lunar donde se muestran pequeños cráteres (flechas blancas) que revelan lo joven que es esta estructura.

Pero como se fijan , esto depende del hecho de que las colinas sean relativamente nuevas, lo que nos lleva a atender la otra pregunta: ¿Como saben que las colinas son recientes? Bien, en la Tierra la edad de las elevaciones del terreno se puede estimar por una serie de métodos, en especial por la erosión que ha sufrido, ya que en periodos largos esta se da de forma casi constante. Pero en la Luna no existe la erosión ¿cierto?...............................¡falso! existe un fenómeno de erosión en la Luna que es de enorme utilidad para determinar la edad de estructuras en el terreno. Esta erosión es causada por polvo transportado, tal como en la Tierra, pero a diferencia de en nuestro planeta, en lugar de que una atmósfera mueva el polvo, son los impactos de cometas y asteroides quienes lo mueven. Imaginen que un pequeño cuerpo impacta en la Luna dejando un nuevo y bien definido cráter. Cuando otro cuerpo se impacte en las cercanías causando un nuevo cráter y levantará una nube de polvo que se depositará en una vasta región. Si parte de ese polvo cae sobre el primer cráter borrará un poco los detalles del mismo, es decir, el borde se redondeará y cualquier detalle pequeño ira desapareciendo. Claro que este proceso es muy lento y toma mucho tiempo borrar un cráter, pero implica que los cráteres solo existirán un tiempo determinado, con los ejemplares pequeños durando menos que los grandes. Gracias a esto, y a que en la fotografía del ORL se aprecia que la colina perturbó cráteres pequeños resulta evidente que la formación de dicha estructura fue reciente, hace tan poco tiempo que los pequeños cráteres no se han borrado. Calculando lo que durarían los cráteres de ese tamaño se obtiene que no tendrán mas de 1000 millones de años.


Imagen tomada por la misión Apollo 15, se ven cráteres de varios tamaños y edades, noten como unos están mas "gastados" es decir, menos definidos que otros.

En cuanto a la razón de que un cuerpo celeste se encoja, se debe al enfriamiento del núcleo. En todo cuerpo sólido sucede esto, aunque en la Luna, con su reducido tamaño es un efecto mas marcado que en la Tierra, digamos, por la reducida cantidad de elementos radioactivos que alberga.

Así que como ven, nuestro blanco compañero espacial no es tan tranquilo como nos hace creer la constancia de sus correrías nocturnas, sino que es un lugar dinámico, aunque los cambios sucedan con increíble paciencia.


viernes, 30 de octubre de 2009

Librandola con la libración

Un cuerpo dado del sistema solar tiene siempre algún movimiento propio. Y cuando vemos animaciones de los planetas los vemos moviéndose en sus órbitas de manera muy limpia y elegante, rodeando al Sol y trazando unas muy bonitas de bien definidas trayectorias elípticas.

También con los satélites naturales, se les ve moviéndose de manera elegante y muy digna en torno a sus planetas respectivos trazando sus propias elipses. Y por supuesto nuestro satélite, se mueve también en una elipse. Y ya se ha mencionado que la Luna se encuentra en un estado de "amarre" gravitatorio con la Tierra, esto implica que siempre vemos la misma cara de la Luna. Entonces solo podemos ver el 50% ¿verdad?, por lo tanto, si queremos fotografiar la Luna sin que la cámara salga de nuestro planeta solo podemos fotografiar el 50% ¿verdad? Es decir, la Luna ira orbitándo a la Tierra en su respectiva elipse y siempre nos dejará ver solo el 50% de su superficie ¿cierto?... pues no.


Esquema de la órbita de la Luna. Se ve el efecto de la elongación de la órbita en la libración este-oeste (arriba) y de la inclinación del plano orbital lunar en la libración norte-sur (abajo).

Resulta que con un poco de paciencia podemos ver, desde la Tierra, el 59% de la superficie de la Luna. Esto es gracias a que el movimiento de nuestro blanco y cacarizo satélite es mas complejo de lo que se suele pensar.

En primer lugar el plano en el que orbita la Luna no es el mismo que el plano del ecuador, por lo que en ocasiones está "mas hacia el norte" o "mas hacia el sur" por lo que un observador en algún punto de la Tierra verá en ocasiones un poco mas o menos de las regiones polares de la Luna. Y si consideramos que la órbita de la Luna es elíptica entenderemos que habrá fechas en las que la Luna no solo será mas grande o mas pequeña por variar su distancia sino que le veremos un poco de los "costados". Este fenómeno de ver partes adicionales de la Luna por efecto de la órbita es lo que se conoce como "libración lunar". Y es lo que permitiría a un astrónomo amateur armado con paciencia y una cámara fotografiar el 59% de la Luna, inclusive pueden hacer una animación como la inferior:



Animación de la Luna en diferentes fechas, mostrando el efecto de libración lunar, tanto la libración norte-sur como la este-oeste.



jueves, 8 de octubre de 2009

¡Choque de LCROSS contra la luna esta noche!

Esta noche es el impacto de la misión LCROSS contra la luna esta noche a las 4:31 de la madrugada del viernes 9 (tiempo de Hermosillo, Sonora). Para los interesados, estaremos transmitiendo en vivo la región del impacto desde las 4:00 am por televisión en @stroTV en la dirección:

http://cosmos.astro.uson.mx/webtv/bbuson.htm

este será un programa bajo la producción de Miguel Ángel Franco donde estaré junto con Julia Canizales y Julio Saucedo comentando sobre esta misión y su lugar en la exploración espacial y establecimiento de una base permanente en la Luna.

El sitio de la misión LCROSS es:

http://lcross.arc.nasa.gov/

espero nos puedan acompañar.

P.D: ahorita andamos un poco atareados en el Área de Astronomía de la Unison, pero en estos dias meteré otra entrada.

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jueves, 10 de septiembre de 2009

En las sombras.

Es fácil encontrar en la red listas de eclipses que sucederán en este siglo he incluso en siglos venideros. Así que naturalmente una pregunta frecuente entre los astrónomos aficionados es ¿Como predecir estos fenómenos? Para empezar veamos la mecánica de un eclipse.


Geometría de un eclipse solar, el la Luna tapa al Sol en una pequeña región de la Tierra proyectando una sombra, en este caso, sobre África.

Existen dos tipos de eclipses, los solares y los lunares, y ambos tienen relación con alineamientos entre el Sol, la Tierra y la Luna. Cuando la sombra de la Tierra cae sobre la Luna se produce un eclipse lunar y cuando es la sombra de la luna la que cae sobre la Tierra el eclipse es solar. Vemos entonces por qué se requiere de las alineaciones entre los tres cuerpos, es necesario que o la Luna esté entre la Tierra y el Sol (eclipse Solar) o la Tierra esté entre la Luna y el Sol (eclipse Lunar).


Geometría de un eclipse Lunar. La Luna entró en la sombra de la Tierra por lo que los habitantes del lado nocturno la ven oscurecerse.

Pero luego uno se podría preguntar; Si cada mes la Luna da una órbita completa en torno a la Tierra ¿por que no hay un eclipse de cada tipo al mes? la respuesta es que si bien la Luna órbita la tierra una vez al mes, no siempre pasa justo entre nosotros y el Sol o justo detrás de la Tierra ya que los planos orbitales de la Tierra y la Luna no son iguales sino que el plano orbital de la Luna tiene una diferencia de unos 5 grados y por lo tanto se desplaza hacia el norte y sur de nuestro plano orbital, lo que hace que no siempre este en linea de visión entre la Tierra y el Sol.

La órbita de la luna está inclinada con respecto a la de la Tierra, razón por la cual no siempre que se alinean los tres cuerpos se produce un eclipse.

Bien, ya vimos por qué no se producen eclipses cada mes, pero al pregunta original es ¿Como predecirlos? Pensemos un poco; si se da que los tres cuerpos están en unas posiciones tales que se dé un eclipse, podría predecir el siguiente eclipse si predigo cuando estarán de nuevo los tres cuerpos en la misma posición. Y aquí es donde sale el peine, existe un ciclo, llamado el ciclo Saros que dura 6,585.32 días (18 años 11 días 8 horas). Entonces si se da un eclipse en cierta fecha X, puedo sumarle un ciclo Saros para saber en que fecha se producirá otro eclipse similar.

Nótese que un ciclo Saros no es el tiempo que pasa entre un eclipse y el siguiente, sino entre un eclipse y otro similar, Por ejemplo; se puede dar un eclipse de total de sol en Enero de algún año, con otro eclipse parcial de Luna en Julio del mismo año, estos no están separados por un ciclo Saros (18 años 11 días 8 horas) pero 18 años 11 días y 8 horas después del eclipse de Enero se producirá otro eclipse total de sol e igual, 18 años, 11 días y 8 horas después del eclipse de Julio habrá otro parcial de Luna. Los diferentes tipos de eclipses se dan ya que la distancia entre la Tierra y la Luna no es constante, sino que varía un poco y por lo tanto nuestro satélite se ve de diferente tamaño y en ocasiones no cubre el sol de la misma forma que otras.

Detalle de la diferencia causada por la inclinación de la órbita de la Luna. El plano de la ecliptica representa el plano de la órbita de la Tierra.


Entonces para predecir eclipses me basta con hacer una lista de los eclipses durante unos cuantos años y sumar ciclos Saros para saber cuando habrá mas.

A continuación se expone una lista de eclipses de luna y sus respectivos sucesores después de un ciclo Saros:



Año

Mes

Día

Hora

Saros

2001

Jan

9

20:21:40

134

2001

Jul

5

14:56:23

139

2001

Dec

30

10:30:22

144

2002

May

26

12:04:26

111

2002

Jun

24

21:28:13

149

2002

Nov

20

01:47:40

116

2003

May

16

03:41:13

121

2003

Nov

9

01:19:38

126

2004

May

4

20:31:17

131

2004

Oct

28

03:05:11

136

2005

Apr

24

09:55:55

141

2005

Oct

17

12:04:27

146

2006

Mar

14

23:48:34

113

2006

Sep

7

18:52:25

118

2007

Mar

3

23:21:59

123

2007

Aug

28

10:38:27

128

2008

Feb

21

03:27:09

133

2008

Aug

16

21:11:12

138

2009

Feb

9

14:39:22

143

2009

Jul

7

09:39:43

110

2009

Aug

6

00:40:18

148

2009

Dec

31

19:23:46

115

2010

Jun

26

11:39:34

120

2010

Dec

21

08:18:04

125

2011

Jun

15

20:13:43

130

2011

Dec

10

14:32:56

135

2012

Jun

4

11:04:20

140

2012

Nov

28

14:34:07

145

2013

Apr

25

20:08:38

112

2013

May

25

04:11:06

150

2013

Oct

18

23:51:25

117

2014

Apr

15

07:46:48

122

2014

Oct

8

10:55:44

127

2015

Apr

4

12:01:24

132

2015

Sep

28

02:48:17

137

2016

Mar

23

11:48:21

142

2016

Sep

16

18:55:27

147

2017

Feb

11

00:45:03

114

2017

Aug

7

18:21:38

119

2018

Jan

31

13:31:00

124

2018

Jul

27

20:22:54

129

2019

Jan

21

05:13:27

134

2019

Jul

16

21:31:55

139

2020

Jan

10

19:11:11

144

2020

Jun

5

19:26:14

111

2020

Jul

5

04:31:12

149

2020

Nov

30

09:44:01

116

2021

May

26

11:19:53

121

2021

Nov

19

09:04:06

126

2022

May

16

04:12:42

131



Ya que cada serie de eclipses tiene su propio ciclo, estos se en numeran. Véase que en el 9 de Enero a las 20:21:40 del 2001 se dio un eclipse del ciclo 134, por lo tanto hemos de esperar que en el 2019 se de otro, y podemos que efectiva mente, el 21 de Enero del 2019 a las 05:13:27 se tiene otro eclipse del ciclo 134.

Otra cosa a notar es que como la fracción en horas del ciclo Saros (8 horas) es un tercio de día, la Tierra habrá dado un tercio de rotación ademas de los días completos, por lo que el eclipse se producirá a uno 120° mas al oeste que el anterior. Y por lo tanto después de 3 ciclos Saros (aprox. 54 años 34 días) se tendrá de nuevo un eclipse similar en casi el mismo lugar.

Cualquier pregunta la pueden mandar al foro :)



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sábado, 4 de julio de 2009

¿Marte del tamaño de la luna?

Desde hace algunos años ha estado circulando un email donde se asegura que Marte se verá del tamaño de la luna. Y desde entonces la gente me pregunta si es cierto. Curiosamente algunas personas me lo han preguntado todos estos años (la misma persona). Así que veamos de una vez por todas por qué es que Marte NO se verá del tamaño de la Luna, ni este año ni en ningún otro en la historia.

En primer lugar entendamos lo que queremos hacer, ver si Marte podría verse del tamaño angular de la Luna. El tamaño angular es una medida de que tan grande se ve algo, digamos, la distancia angular el horizonte al punto mas alto del cielo (zenit) son 90º (grados), la extensión del cielo completo es 180º. Por lo que un objeto como la Luna o el Sol será de algún tamaño angular dado que dependerá de su tamaño real y su distancia. Por ejemplo, el Sol es mucho mas grande que la Luna, pero como está mucho mas lejos, sus tamaños angulares son casi iguales.

Veamos primero el tamaño de la Luna, en especial queremos ver que tan chica se podría llegar a ver la Luna desde la Tierra. Si consideramos que la órbita de la Luna es elíptica (como todas las órbitas) veremos que en diferentes fechas la Luna podría verse de diferente tamaño. A lo largo de su órbita la luna varia en tamaño angular de un poco menos de 30 a mas de 33 minutos de arco. Por lo tanto el tamaño de la Luna no varia mucho del medio grado.


Diferencia en tamaño de la Luna durante el apogeo y perigeo, los momentos de mayor y menor distancia a la Tierra.

Nota: Un grado (1º) es igual a 60 minutos de arco (60') y un minuto de arco es igual a 60 segundos de arco (60") por lo que 1º=3600" y 0.5º=30'=1800".

Mientras que Marte variará mas de tamaño ya que su distancia a la Tierra cambia mucho mas que en el caso de la Luna. Marte es un planeta exterior, lo que quiere decir que esta mas lejos del sol que lo que está la Tierra, y su distancia promedio al sol es de 1.5 UA (Unidades Astronómicas) mientras que la de la Tierra es 1 UA. Cuando Marte se encuentra mas lejano a nuestro planeta (de hecho, del otro lado del sol) se le llama conjunción, y cuando está mas cercano es la oposición. Por lo tanto, cuando Marte se vea mas grande será durante la oposición.


Diagrama de las órbitas de Marte y la Tierra, mostrando los tamaños comparativos y los puntos de menor y mayor distancia.

De la imagen anterior, vemos que la distancia máxima entre la Tierra y Marte es de 2.5 UA y la mínima de 0.5, por lo que habremos de averiguar de que tamaño se ve Marte a 0.5 UA. Pero como las órbitas de ambos planetas son elípticas, tendremos una variación aún durante las oposiciones. Veamos algunos ejemplos del tamaño angular de Marte en diferentes posiciones.


Comparación del tamaño angular de Marte según se ve desde la Tierra. Oscila entre los 3.5 y 25 segundos de arco.

Como se puede ver, aún durante las oposiciones favorables, como la del 2003 (y 2004) Marte tiene un tamaño angular de unos 25" (25 segundos de arco) es decir menos de la mitad de un minuto de arco, y la Luna al verse mas pequeña no baja mucho de los 30' (minutos de arco).

Por lo tanto, aun cuando sus tamaños son mas parecidos, Marte es 60 veces mas pequeño que la Luna.

Entonces, NO, Marte NO se verá del tamaño de la Luna.


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