Nada nos habla con tanta fuerza y claridad del tiempo, ni del devenir de la existencia humana, en relación a la naturaleza; ni tampoco nos relaciona con otros momentos de nuestra civilización de modo tan elocuente, ni nos conecta con tanta curiosidad con otros mundos habitados o inhabitados, para sumergirnos de manera ineludible en un tiempo y espacio de escala infinitamente superior a los de nuestra realidad. ¡Es día de eclipse!
¿Cada cuánto tiempo tenemos un eclipse de sol? Si me pierdo este, ¿cuál es el próximo? ¿Lo verán mis futuros nietos y nietas? ¿Ocurren eclipses en cualquier parte de la Tierra? ¿En la Antártica, por ejemplo? ¿Todos los planetas tienen eclipses de sol?
¿Qué te hace pensar el eclipse a ti?
A mí, además del tiempo, me hace pensar en geometría. Desde el colegio algo sabemos de eclipses. Posiciones de unos respecto de otros, líneas que, trazadas desde el Sol, marcan la sombra y la penumbra sobre la superficie de la Tierra. La Luna se interpone entre el Sol y la Tierra y dejamos de ver el Sol por unos minutos. Para entenderlo, representemos al Sol como una naranja; a la Tierra, como un níspero; y a la Luna, como una bolita de acero.
Sabemos que la Luna es en extremo pequeña, comparada con el Sol (unos 3500 km de diámetro contra casi un millón y medio del Sol). Sin embargo, si se halla lo suficientemente cerca de la Tierra, puede eclipsar al Sol. Y, efectivamente, es así: la Luna está a una distancia tan corta y precisa, que puede verse del mismo tamaño que el Sol y de este modo, puede taparlo casi de manera perfecta.
Siempre hay detalles: cuando la Luna está un poco más lejos de la Tierra (la órbita lunar es elíptica), se ve más pequeña que el Sol, por lo que, en un eclipse total, la Luna no cubre por completo al Sol y queda, en el borde, un anillo visible. Es el eclipse anular.
A veces el eclipse es total, otras parcial. ¿A qué se debe?
Es un problema de ángulo de visión. Si quieres esconderte de mí detrás de un árbol, debes hacerlo en la línea de visión que yo tengo hacia el árbol. Así, para mí, que estés “detrás del árbol”, eclipsado por este, significa que estás en la misma línea de visión que yo tengo del árbol. Pero, otra persona que esté en una posición distinta, respecto del árbol, podrá verte, al menos parcialmente.
Esos son los dos tipos de eclipse: total y parcial, los que reflejan, además, que este acontecimiento se ve distinto desde diversos lugares de la Tierra, porque varían las líneas de visión al Sol.
Si el Sol, la Luna y yo en la Tierra estamos en una misma línea, esto es, todos perfectamente alineados, se observará un eclipse total. Si desde donde miramos hacia el Sol, la línea de visión no incluye a la Luna, el eclipse será parcial, o quizás no habrá eclipse. En este eclipse solar del 14 de diciembre, solo en las regiones sureñas de La Araucanía y Los Ríos, y en una franja este-oeste de unos 100 km de ancho, se apreciará un eclipse total. Geometría pura.
¿En todos los planetas suceden eclipses solares?
Pensemos en la Tierra y la Luna, primero. ¿Podría ser distinta la historia y nunca ocurrir eclipses? De nuevo, es un problema de geometría.
Primero, si la Luna estuviera a una mayor distancia, o fuera más pequeña, la veríamos pasar frente al Sol, como una mancha oscura. Como vemos, por ejemplo, a Venus pasar frente al Sol (Figura 1). No sería un eclipse como lo entendemos; no es el apantallamiento total de la luz del Sol.
Pero, suponiendo que la distancia de la Luna a la Tierra es la óptima, tienen que cumplirse, además, ciertos requisitos geométricos en relación a las posiciones de unos sobre otros. ¿Cuáles son?
La órbita de la Tierra en torno al Sol es una elipse plana, esto significa que toda la trayectoria se encuentra en un plano imaginario conocido como eclíptica. Lo mismo ocurre con la órbita de la Luna respecto de la Tierra: también es una elipse plana. Sin embargo, ambos planos no coinciden y forman un pequeño ángulo de 5 grados entre sí (Figura 2). Hay que advertir que la realidad es un poco más complicada, porque esos planos orbitales oscilan realmente y el ángulo no es siempre el mismo. Pero la diferencia es tan pequeña que omitiremos ese detalle.
Entonces, con esta simplificación de planos fijos, lo importante a observar es que la órbita de la Luna cruza en algún momento y lugar el plano de la órbita terrestre. Así, en el momento en que la Luna llega a ese punto de cruce de la eclíptica, denominado nodo de la órbita, tendremos a la Tierra, la Luna y el Sol en el mismo plano. ¿Es el momento de un eclipse?
La respuesta es no. Además de ser necesario que los tres astros se encuentren en un mismo plano, deben hallarse situados en una misma línea, y esto no siempre ocurre. Es lo que muestra la Figura 2, donde puede apreciarse que en el momento en que la Luna llegue al nodo y cruce la eclíptica, Tierra, Luna y Sol no se hallarán alineados. En ese caso, habrá que esperar hasta la próxima vuelta, cuando la Luna vuelva a cruzar la eclíptica y la Tierra se haya movido un poco en su órbita, y el punto de cruce (nodo), se halle alineado con la línea de visión Tierra-Sol. Así, en algún momento, inevitablemente ocurrirá que el nodo coincidirá con la línea que une a la Tierra, la Luna y el Sol: ese será el día y hora del eclipse. En la Figura 3 se presenta esa situación. Esta alineación se produce entre dos y cinco veces al año, donde la ocurrencia de cinco eclipses es un caso muy raro y sucede cada algo más de 200 años.
Si la órbita de la Luna estuviera totalmente contenida en la eclíptica (se cree que en los inicios del sistema solar esto era así), entonces todo punto de la órbita lunar sería un nodo y solamente habría que esperar la alineación. ¿Cada cuánto tiempo habría un eclipse si esa fuera la situación?
Por supuesto, cada vez que hay un eclipse, este será total o parcial, dependiendo si el lugar de la Tierra desde donde se mire al Sol se ubica justo en el lugar de la sombra. Así, habrá más de un eclipse total al año, pero en distintos lugares de la Tierra.
¿Se te ocurre, entonces, qué debe investigarse para tener la respuesta de si habrá eclipses solares en otros planetas?
Todo es geometría. Aunque es necesario que los cuerpos orbiten uno respecto de otro: la Tierra respecto del Sol, y la Luna respecto de la Tierra. Esto último es consecuencia de la gravitación, responsable de que, efectivamente, los cuerpos den vueltas uno en relación al otro. Gravitación y geometría, entonces, se confabulan para producir este hermoso espectáculo donde la Luna se interpone en la línea de visión del Sol.
Cuando ocurre el eclipse, la Tierra se oscurece, y como la Luna tiene el tamaño preciso y se halla a la distancia justa para cubrir la esfera solar, podemos ver la corona del Sol, un verdadero festival, lleno de fenómenos que posibilitan a la ciencia entender cómo se desenvuelve la dinámica tormentosa de ese plasma denso y caliente que resulta de las reacciones nucleares que tienen lugar en el Sol.
Por si fuera poco, en esa oscuridad también es posible ver las estrellas. Después de algunas mediciones, los astrónomos podrán constatar, durante un eclipse, que la luz de algunas de las estrellas que ha pasado cerca del Sol hasta llegar a nosotros, ha seguido una trayectoria curva. Es una medición compleja, que necesita mucha precisión. Gracias a ello comprobamos la increíble predicción de Einstein de que el espacio se curva alrededor del Sol y eso modifica la trayectoria de la luz.
La primera vez que se observó y midió el fenómeno de la curvatura del espacio fue en 1919, convirtiéndose en la primera prueba de que la teoría de la gravitación de Einstein, que corrige la Ley de Newton de la gravitación universal, era correcta. Fue el día en que Einstein saltó a la fama. Esa historia será motivo de otra conversación.
Un dato final: el próximo eclipse total será en diciembre de 2021, y a mitad de año habrá un eclipse anular. ¿Dónde te imaginas que se verá? ¡En la Antártica!
He contestado solo algunas preguntas. Otras te las dejo a ti. De seguro tienes nuevas dudas surgidas a partir de este texto. Y si es así, he logrado mi propósito de despertar tu curiosidad, porque tal como dijo Einstein alguna vez: lo importante es hacerse preguntas.
Luis Huerta Torchio
Jefe División de Investigación y Aplicaciones Nucleares
Comisión Chilena de Energía Nuclear