17/08/2019

Tiene coronita

Durante el eclipse solar total hice múltiples fotos con distintos tiempos de exposición, para lograr captar el gran rango dinámico de la corona solar, esa atmósfera extensa y eléctrica que envuelve a nuestra estrella a un millón de grados, y donde nace el viento solar. Las partes más interiores (que se ven en la foto de aquí al lado), si bien son un millón de veces más tenues que el disco brillante del Sol (y por eso vemos la corona sólo durante el eclipse total), son a su vez miles de veces más brillantes que las exteriores, así que una exposición única no alcanza.

Mi plan era abarcar un factor 1024 de intensidad (10 stops, en jerga fotográfica). Programé la exposición más rápida en 1/500s a ISO100, basado en la calculadora de Xavier Jubier corregida para un eclipse tan bajo. A 10 stops de distancia, manteniendo el ISO, la foto más lenta me daba 2 segundos. Con la cámara fija y una longitud focal de 400 mm, 2 segundos era demasiado tiempo, la foto saldría movida. Pero llevando el ISO a un razonable valor de 800, la misma exposición se obtiene en 1/4 de segundo, perfectamente aceptable.

La foto que compartí en la primera nota era una exposición única, balanceada para mostrar un rango razonable de corona (1/30 a ISO 200, a mitad de camino de la secuencia). Pero la idea de abarcar un gran rango de brillo es tratar de combinar las fotos, balanceándolas de manera de poder representar tanto las partes brillantes como las oscuras, con detalles en todas. El ojo y el cerebro humanos son mucho mejores que la fotografía para apreciar imágenes de este tipo, de manera que para hacer algo similar de manera fotográfica hay que combinar exposiciones individuales. Hacerlo con 10 stops fotográficos es un poco ambicioso (usualmente se hace con 2 o 3 stops para lograr un aspecto "natural"). Después de un par de intentos poco satisfactorios en Photoshop se lo comenté a mi amigo Enzo De Bernardini, de SurAstronómico, quien me ofreció procesar mis fotos en PixInsight, un fantástico software de procesamiento de imágenes especialmente diseñado para la astrofotografía. Yo no lo domino, así que le mandé las fotos a Enzo, quien me devolvió el resultado y yo las terminé de procesar en Photoshop. Atentos:


Puse la imagen en resolución HD para que puedan descargarla y escudriñarla mejor que en esta columna. Es una belleza de corona solar. Tiene dos grandes pétalos, distintos, extendiéndose horizontalmente (en el ecuador del Sol). Cada uno de ellos se aprecia compuesto por varias partes superpuestas (hay que imaginar una estructura tridimensional). Hacia las latitudes altas, tanto al norte como al sur solares, la corona se convierte en manojos de filamentos lineales. En la parte más brillante, junto a la silueta de la Luna, podemos ver el brillo rojo de la cromósfera y sus protuberancias (las más notables están "a las 2", "a las 4" y "a las 7"). La corona, como cualquier atmósfera, es dinámica. Así que el año que viene, en el Gran Eclipse Patagónico, veremos otra estructura. Por último, puede verse la sutil iluminación de la noche lunar, la luz cenicienta que es luz del Sol doblemente reflejada: una vez en la Tierra y una segunda vez en la Luna.

Me gusta también en negativo, que permite ver mejor los detalles de la corona:


Forzando un poco los tonos podemos ver más luz cenicienta. Si nunca habías visto la luna nueva, acá tenés. Éste es el verdadero lado oscuro de la Luna:


Abajo y a la derecha se coló una estrella de magnitud 5.6, de la constelación de Géminis, que es la más brillante del campo como muestra esta carta. Está a 1 grado del borde del Sol, donde la deflexión de su luz por acción de la gravedad solar es de menos de medio segundo de arco. Ninguna otra estrella es visible en mi foto, al menos tal como la hemos procesado aquí. Si quisiéramos fotografiar estrellas más cercanas al disco solar, para verificar la Relatividad General, evidentemente hay que hacer otra cosa. Ya se verá.


En el primer párrafo de esta nota hay algo que parece violar la Segunda Ley de la Termodinámica. A ver quién se da cuenta. (NB: Había un pequeño error de texto en el primer párrafo, ya corregido, que no tiene relación con la pregunta.)

14 comentarios:

  1. Buen día profesor. Usted se refiere a que la foto parece mostrar un intercambio de calor con el sol (éste aparenta en ella estar cerca de la luna), cuando en realidad es una cercanía aparente debido al eclipse?. Saludos.

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    1. Mnnnnno, Elena. Es algo que está en el texto, no en la foto.

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  2. 🤦eso me pasa por no ser cientifica, muchas gracias por su amable respuesta.

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  3. Hola Guillermo! Lo de rango dinámico, me suena a un sistema dinámico, que está en equilibrio. Y si un sistema está en equilibrio (físico o químico) no se puede extraer energía de él. Esa atmósfera eléctrica que envuelve al sol y la generación del viento solar estaría otorgándola un sistema en equilibrio. Será por eso que estaría violando en segundo principio?

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    1. Será por la temperatura?. Según el segundo principio no se puede realizar trabajo a expensas de un solo foco de temperatura, tiene que haber dos focos a diferentes temperaturas. Pareciera que la energía para producir el viento solar la toma desde un solo foco.

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    2. Caaaaaaaasi casi. Mañana pongo la respuesta.

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    3. Aclaración no soy física ni estudiante soy aficionada
      ¿Tendrá que ver con la temperatura que alcanza la corona?
      Dice que envuelve Sol a un millón de grados y que la parte interior, es un millón de veces más tenue que el disco solar.
      Lo que se de termodinamica es a nivel divulgativo pero entiendo que no debería ser tan tenue la corona en relación con el disco solar si esta es tan caliente

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  4. ¡Qué intriga!. Va a ser inevitable seguir pensando en esto hasta mañana. Gracias Guillermo!

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  5. Es la temperatura de la corona, que es mucho más caliente que la superficie del sol y todavía no se sabe por qué.

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  6. En diferentes partes del Sol, la temperatura es distinta. En el disco solar la temperatura es mayor que en la corona, la variación de entropía parece disminuir en las distintas partes. Y suponiendo que el Sol es un sistema irreversible, la variación de entropía para un sistema irreversible, según en segundo principio, no podría disminuir. No sé si esto está bien Guillermo, pero lo intento. :)

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    1. La temperatura del disco solar (la "fotósfera") es de 6000 grados. Es la "temperatura de color" que usan los fotógrafos para una escena iluminada por el Sol. Es muchísimimo menor que la da la corona.

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  7. La Segunda Ley de la Termodinámica (en su formulación original) dice que el calor fluye del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura, y que no puede fluir espontáneamente del de menor temperatura al de mayor temperatura.

    Tal como dijo Joseinda allí arriba, la corona es muchísimo más caliente que la superficie del Sol (la "fotósfera", que forma el disco visible). La superficie del Sol está a 5700 K, y la corona interior a un millón. ¿Cómo hace el calor para "salir" del Sol?

    La clave está en el adverbio "espontáneamente" de la Segunda Ley. El calor puede pasar de una región más fría a otra más caliente, pero necesita ayuda. Alguien tiene que hacer trabajo. En el Sol, se sospecha que es el campo magnético el que hace el trabajo para sacar el calor de la fotosfera a la corona. Pero no se conoce el mecanismo: es uno de los grandes problemas no resueltos de la astrofísica.

    Bueno, se suscitó bastante interés, así que esta breve explicación tendrá que convertirse en una nota más larga. ¡Gracias a todos!

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  8. ¡Gracias a vos Guillermo!. Aprecio mucho las notas del blog, siempre aprendo algo nuevo!. Saludos!

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