El eclipse nuestro de cada día

Todos los eclipses totales tienen cuatro instantes que los caracterizan. Son los cuatro contactos que ocurren entre los bordes (se llaman limbos) de los dos cuerpos celestes:

En otra época era extremadamente importante registrar con exactitud estos cuatro contactos durante los eclipses de Sol, como el que tendremos el próximo 2 de julio en Argentina y Chile. Los cuatro contactos ocurren en todos los eclipses, tránsitos y ocultaciones. Inclusive el que comienza todos los días con el crepúsculo y termina al día siguiente al amanecer. ¡Son eclipses del Sol ocultado por la Tierra! Son tan banales que ni siquiera prestamos atención. Ni lo llamamos eclipse, lo llamamos noche. Pero si está despejado podemos ver, al anochecer, el curvado borde de la umbra de la Tierra en la que nos sumergimos:

Cuando el cuerpo que pasa por delante tiene atmósfera (como la Tierra, pero no solamente) los contactos no están bien definidos porque la luz del cuerpo ocultado se refracta y se dispersa en la atmósfera. La dispersión produce el color rosado que vemos en la foto, y que se llama cinturón de Venus (o arco anticrepuscular, pero cinturón de Venus es más lindo). Es la luz roja que tiñe los eclipses de Luna, cuando ésta se mete en la umbra, como ocurrió en enero pasado y volverá a ocurrir el 16 de julio.

La refracción distorsiona muchísimo la luz del Sol (no tanto como un agujero negro, eh). Es responsable del elusivo rayo verde, y también de la más fácil de ver deformación del Sol cerca del horizonte. Desde un avión (con el horizonte más lejos, y más atmósfera para atravesar) el efecto puede ser muy impresionante:

A veces nuestros sentido nos engañan. A veces, ¡hasta el Sol parece plano!

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Las fotos son mías. Y el diagrama también, qué embromar.

Para los que se perdieron mi Coloquio del Instituto Balseiro sobre los eclipses, lo puse en mi canal de YouTube:

Arco versus halo

Sigamos con los arcos en el cielo. Hace poco nos horrorizamos por este arcoíris (mal) pintado en una escena de la película Alpha:

Está mal porque los arcoíris dobles tienen los colores invertidos, con los dos rojos en medio de ambos. Ahora miremos esta foto, que es una verdadera foto mía:

¡Ajá! ¡Acá tampoco están los rojos enfrentados! Pero tampoco están los dos del lado externo... ¿qué está pasando aquí? ¿Eh?

Lo que está pasando es que no todo los arcos coloridos en el cielo son arcoíris, nombre que reservamos para los arcos formados por la refracción de la luz en gotas de lluvia. Mi foto está rotada: lo delatan las nubes y los cables que se ven verticales. Acá al lado está derecha y entera.

Estos arcos son el resultado de la refracción en cristales de hielo, mucho más altos que las gotas de lluvia de un verdadero arcoíris. Son los cristales que forman estas nubes altas, llamadas cirrus. El que vemos alrededor del Sol es el halo de 22 grados. El otro, que se encuentra al doble de distancia del Sol, se llama arco circumhorizontal. Los dos son relativamente frecuentes, especialmente en verano. Sólo hay que estar atentos.

El halo de 22 grados forma un círculo a 22 grados del Sol. A veces lo acompaña un arco ovalado un poquito por afuera (que en ocasiones sólo se manifiesta como un par de zonas más brillantes del halo) llamado arco circumscripto. Tampoco es raro ver el halo de 22 grados alrededor de la Luna llena (no confundirlo con la aureola lunar). Yo mostré un halo lunar hace años, aquí.

El arco circumhorizontal sólo es visible cuando el Sol está bien alto en el cielo, a más de 58° de altura. Es muy grande y paralelo al horizonte. En general sólo se ven fragmentos, como en este caso. Por esta razón a veces se lo confunde con nubes iridiscentes. Pero el color de las nubes iridiscentes es menos vibrante, casi un pastel. Ya mostraré alguna foto.

El día 2 de enero pasado se pudo ver, desde la ciudad de La Rioja, un hermoso fenómeno triple: halo de 22 grados alrededor del Sol, círculo parhélico (blanco), y un enorme arco circumhorizontal. La radio local Aire FM (@somosairefm) posteó en Twiter este video hecho por Juan Vergara. Fantástico.

La mejor referencia para averiguar sobre todos estos fenómenos coloridos en el cielo es el sitio Atmosphere Optics, de Les Cowley, a donde apuntan todos los enlaces que puse arriba. Tiene incluso unos simuladores, que permiten hacer un trazado de rayos controlando los parámetros del agua, hielo, polen o polvo presentes en el aire, que modifican la apariencia de los arcos y halos. Por ejemplo, un simulacro de mi foto se ve así, incluso con arcos que yo no alcancé a ver, como el circumscripto y un par de arcos infralaterales, que se curvan hacia arriba alejándose del horizonte.
 

Rayos paralelos

Hace algún tiempo comenté el fenómenos de los rayos crepusculares, anticrespusculares y cenitales, que parecen divergir por una ilusión de perspectiva. Pero que se trata, en realidad, de rayos o sombras paralelos, ya que se originan en el Sol, que es una fuente de luz muy lejana (infinitamente lejana a los fines de este fenómeno). En esta foto se ven sombras crepusculares de la silueta característica del Cerro Catedral, proyectadas sobre el polvo y la humedad atmosféricos.

La ilusión de divergencia es tan poderosa, sin embargo, que estoy seguro que más de uno dijo "pst, ¡por favor!...". Bueno, acá está la prueba. Sombras de nubes vistas desde la Estación Espacial Internacional, desde donde el efecto de perspectiva es casi inexistente por la distancia y el punto de vista. Un observador al Este las vería como rayos crepusculares o anticrepusculares (según para dónde mire). Se atenúan y hacen difusas con la distancia por la dispersión en la atmósfera. Pero son paralelas, sí señor.

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La foto es del Earth Observatory, y fue tomada el 18 de octubre de 2011 sobre la India. La foto del atardecer sobre el cerro Catedral es mía.

El próximo sábado: la segunda parte de la serie El enigma de Turing...

Nubeola

En las vacaciones estuve en la Patagonia Austral, costa y cordillera, una experiencia que alcanza para justificar a la Tierra como mi planeta favorito. Desde el color verde del mar, saturado de clorofila, hasta las increíbles agujas de granito de un kilómetro de altura de los macizos Fitz Roy y Torre, pasando por los sorprendentes azules del hielo glaciar que se convierten en verdes en los lagos, vi muchas cosas para contar aquí.

Empecemos hoy con esta nube matinal en forma de ola, asomada detrás del Fitz Roy. ¿No es un encanto de nube? Pensar que esas formas deben estar todo el tiempo en la atmósfera, y las vemos solamente cuando alguna nube, humo o polvo las vuelven visibles. ¡Ah, si las puertas de la percepción estuviesen abiertas!

Estas nubes se llaman nubes de Kelvin-Helmholtz, ya que se producen mediante un mecanismo llamado precisamente inestabilidad de Kelvin-Helmholtz, con el nombre de los dos físicos que analizaron el fenómeno en el siglo XIX. Acá la vemos más de cerca. Es un fenómeno bastante común en la naturaleza, pero yo nunca lo había visto en las nubes (pero si buscan en imágenes de Google van a encontrar montones). Se produce cuando dos capas de fluido adyacentes se mueven una con respecto a la otra sin mezclarse. El caso más conocido, sin duda, es el de las olas del mar: el viento se mueve rápido sobre la superficie del agua, y la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz produce las olas. En el caso de la nube hay un solo fluido, el aire, pero a veces existen capas con distinta temperatura, densidad y velocidad que se mantienen separadas un buen rato, sin mezclarse.

Otro caso de olas de Kelvin-Helmholtz en un mismo fluido ya lo mostré aquí el año pasado. Se trata del encantador diseño que forman las algas microscópicas en el Mar Argentino en primavera y verano. Aquí está la foto (pero vayan a ver la original en toda su resolución). En este caso los dos fluidos son las corrientes de Brasil y de Malvinas, y la inestabilidad se produce lateralmente en lugar de verticalmente.

Hace un año, durante la Tormenta Serpiente en Saturno, pudimos ver vórtices de este tipo en el planeta gigante. En esa ocasión conjeturé que podría tratarse de otro fenómeno de la dinámica de fluidos, la calle de von Kármán, un corredor de vórtices alternados que se forma aguas abajo de un obstáculo. Claro que ¡en Saturno no había obstáculo! Hoy por hoy, me parece más bien que lo que veíamos era este fenómeno de Kelvin-Helmholtz, en la interfase entre bandas de viento de distinta velocidad. En el detalle destacado de esta imagen se ven los vórtices sin la alternancia característica del fenómeno de von Kármán.

La dinámica de fluidos no es mi especialidad, pero el mecanismo cualitativo de la inestabilidad no es difícil de entender. Imaginemos las dos capas separadas por una interfase plana, como se ve en la parte a) de la ilustración. Si se forma una perturbación en la interfase, una subidita y una bajadita como se ve en b), se produce una inestabilidad. La presión sobre la parte convexa de la interfase es menor que sobre la parte cóncava, de manera que la perturbación crece. La presión es menor por una causa similar al efecto Bernoulli (que provee la sustentación a las alas de los aviones, la aspiración de la nafta en el carburador, la voladura de los techos de las casas cuando pasa un huracán, el choque —tal vez— del Costa Concordia contra  el escollo, etc.). Como la situación es inestable la convexidad crece y el viento la arrastra, formando el rulo. Es fácil imaginar que el fenómeno se puede repetir de manera autosimilar a distintas escalas (salvo mecanismos disipativos que tiendan a estabilizar el perfil), haciendo la ola extremadamente intrincada. El mecanismo de Kelvin-Helmholtz es una de las vías por las cuales el flujo se vuelve turbulento (ver la imagen al final de la nota, por ejemplo).

Dicen los libros que la inestabilidad se produce cuando el número de Richardson es menor que 0,25. El número de Richardson es Ri = g×a /v², donde g es la aceleración de la gravedad, a es la escala vertical y v una velocidad representativa. Tomando g = 9,8 m/s² y a = 100 m (comparando con la montaña), despejando v se obtiene para la velocidad de la inestabilidad unos 60 m/s, o sea algo más de 200 km/h. Guau. Pocos días después, mientras me agachaba para tomar una foto de un témpano en la Laguna Torre, una ráfaga de viento a ras del suelo me derribó. El viento cerca de la cima del Fitz Roy bien pudo moverse a 200 km/h esa mañana.

No puedo irme sin mostrar esta imagen de la Tormenta Serpiente que, creo, no había mostrado en el blog. Aparte de la turbulencia (rulos dentro de rulos), observen en el extremo izquierdo de ambas imágenes, justo debajo del guión de "2011-02": un rulito aislado en una interfase. Otras imágenes de la tormenta, procesadas por mí pero que no mostré aquí, están en mi photostream de Flickr.

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La imagen del fitoplankton es de la NASA, modificada por mí. Las imágenes de Saturno son mías, basadas en imágenes de NASA/Ciclops/JPL/Cassini. El resto son mías. Por favor consulte si quiere usarlas. 

La foto de la nubeola tras el Chaltén fue tomada el 13 de enero de 2012 a las 07:40 (UT-3), desde el pueblo de El Chaltén. 

No se pierdan este "tsunami" de olas K-H filmadas en Alabama el mes pasado.

El cinturón de Venus

Después de un par de semanas de tormenta, con diluvios de agua y nieve, y finalmente con viento del sur que se llevó la ceniza del Cordón Caulle hacia el norte, nos tocó un atardecer de libro de texto. Mi balcón mira al este, de manera que al atardecer veo el punto opuesto al sol poniente, donde suelen aparecer interesantes fenómenos ópticos y atmosféricos. Es el caso de esta hermosa progresión del Cinturón de Venus. Se suele llamar así a la franja rosada que forma un arco en la región anticrepuscular. El color rosado separa el cielo diurno del nocturno, de tonos muy contrastantes, y va subiendo a medida que el Sol se pone. La parte oscura del cielo es la sombra de la Tierra, y en cada atardecer pordemos verla sin necesidad de esperar a un eclipse de Luna. El Cinturón es de color rosado porque la luz del Sol, enrojecida por la dispersión de Rayleigh que tiñe los atardeceres de rojo y los cielos de azul, vuelve a dispersarse hacia atrás.

Los fotógrafos conocen el fenómeno con el nombre de la "hora dorada" o la "hora mágica", famosa por la particular cualidad de la luz: la iluminación es difusa, cálida (en el sentido que aprendimos en la escuela), con sombras largas y no muy profundas. Muchos fotógrafos prefieren esta luz para la fotografía de paisajes. Dice Stephen O'Meara que el influyente artista y escritor Victoriano John Ruskin, en su obra The elements of drawing (1857), popularizó la observación del fenómeno al recomendar estudiarlo atentamente para familiarizarse con las graduaciones de color en la naturaleza.

Las fotos de la secuencia están tomadas cada 5 minutos a partir de las 19 horas del 19 de agosto pasado (click para verla más grande). La imagen de aquí abajo es un panorama del cinturón de Venus fotografiado el 4 de mayo de 2011 a las 19:45. El panorama permite observar la forma de arco del borde de la sombra de la Tierra. Como se sabe, el borde de la sombra de la Tierra es curvo porque... ¡porque la Tierra es redonda! (Es una imagen de miles de pixels de ancho, click para agrandarla si uno tiene un monitor bien grande.)

Luz de luna

El sábado pasado estuve invitado en el programa Palabras Sueltas, de FM Bariloche, conducido por Laura García y Vanina Wiman (nota y audio aquí). Esta semana se cumplió un nuevo aniversario del viaje del Apollo 11 y lo celebramos charlando sobre el tema y revisando mi vieja colección de ejemplares de La Prensa cubriendo el evento. Charlamos también sobre las teorías conspirativas que sostienen que jamás se realizaron esos viajes, y que lo que vimos fue un simulacro al estilo de Capricornio Uno. Diré de entrada que todos los argumentos de los negadores son fácilmente refutables. Se podrían llenar libros con estas refutaciones, pero tengo el presentimiento de que se venderían mucho menos que los libros que sostienen la conspiración. De todos modos, el tema me viene fenómeno porque uno de los argumentos se relaciona con algo que tenía ganas de contar aquí.

Hold it, Buzz
Estamos parados en la superficie de otro mundo. Frente a nosotros está nuestro compañero de viaje, enfundado en su traje espacial, con el Sol a sus espaldas. Justo la posición que siempre nos dicen que evitemos al sacar una foto en la playa, para que el sujeto no salga oscuro. Pero mucho tiempo no tenemos, así que con cierta dificultad manipulamos la legendaria Hasselblad 500. No tiene visor, así que apuntamos con el cuerpo, la cámara rígidamente sujeta a nuestro traje en el pecho. Click. Prrr (menos mal que le pusieron un motorcito para avanzar la película). Una foto más, de cientos. Le tengo que prestar la cámara, así salgo yo en alguna...

La foto salió bien. De hecho, salió muy bien, convirtiéndose con justicia en una de las fotos más famosas del viaje y de la Historia (como siempre, click para verla pulenta). Todos la hemos visto muchas veces y tal vez hayamos perdido la capacidad de asombrarnos, pero: el tipo está parado en la Luna. Es Buzz Aldrin, y la foto fue tomada por Neil Armstrong, cuyo reflejo se ve en el visor del casco. El Sol está fuera del cuadro, iluminando a Aldrin desde atrás, de manera que el frente del astronauta está en sombras. Y a esto quería llegar: los negadores dicen que esa imagen no puede haber sido tomada en la Luna. Evidentemente hay otra fuente de luz aparte del Sol, ergo la foto está tomada en un estudio. ¿No?

¡No!

Es verdad que el cielo es negro en la Luna, pero hay otra fuente de luz difusa: ¡el propio suelo lunar, brillantemente iluminado por el Sol!

Yo pienso en mi jardín
El suelo lunar, como el de muchos otros cuerpos sólidos sin aire del sistema solar, refleja la luz de una manera muy particular. No se comporta como una superficie reflectora difusa (lo que llamamos una superficie mate o satinada) sino —parcialmente— como un retrorreflector. Un fenómeno similar puede observarse en la Tierra sobre un jardín cubierto de rocío a la mañana. Mirando hacia el césped de espaldas al Sol podemos ver, alrededor de la sombra de nuestra cabeza, un halo brillante (se llama Heiligenschein, por su nombre en alemán). Las gotitas del rocío dispersan la luz del sol preferentemente hacia la dirección de donde ésta proviene, es decir hacia atrás, de vuelta hacia el Sol. Un retro-reflector.

El Señor de los Anillos
No sólo el suelo polvoriento de los planetas sin aire se comporta así. Los helados anillos de Saturno hacen algo parecido, llamado opposition surge. En esta encantadora foto tomada por el robot Cassini se puede ver como un punto brillante iridiscente. Los colores se deben a que la nave se movió durante las tres exposiciones necesarias para sacar la foto en colores naturales. El polvo que envuelve a todo el sistema solar también hace algo parecido, pero es muy difícil de ver. Tiene un nombre también en alemán: Gegenschein. Los mecanismos en cada caso son ligeramente distintos, pero todos logran el mismo efecto.

Ojos de gato
No hace falta irse hasta Saturno o aprender alemán. La retrorreflexión se usa en dispositivos y pinturas especiales muy familiares, cuyo propósito es que sean bien visibles de noche al ser iluminados por un auto. Me refiero a los ojos de gato de las bicicletas, las tiras brillantes de las zapatillas y otra ropa de correr, la pintura de las señales viales, etc. Cuando las iluminan los faros de un auto reflejan fuertemente hacia la dirección del auto (en lugar de hacerlo difusamente, o especularmente alejando la luz de la fuente y de la vista del conductor).

Para verte mejor
Hay animales que tienen retrorreflectores naturales. No sé si el nombre "ojos de gato" de los reflectores de la bici les hacía sospechar algo... La retina de los gatos tiene, por detrás, una capa retrorreflectora llamada tapetum. La luz que atraviesa la retina se refleja en este tejido y vuelve a atravesar la retina, mejorando la eficiencia de la visión nocturna. Unos cuantos animales, especialmente nocturnos, tienen este retrorreflector incorporado. Los primates no. Nosotros no tenemos estos ojos de gato. No, Angelina Jolie tampoco los tiene.

Back to the Moon
Volvemos a la Luna. El suelo lunar (le decimos regolito lunar para mandarnos la parte, ejem), cubierto de un polvo finísimo resultado de eones de meteorización y viento solar sin erosión por agua ni aire, tiene propiedades de retrorreflexión. En la foto de Aldrin podemos ver su sombra en el casco. Él tiene el Sol detrás, de manera que alrededor de la sombra de su casco podemos ver el halo brillante del Heiligenschein tal como él lo veía en ese momento. El suelo iluminado en general, ayudado por esta retrorreflexión, ilumina bastante bien su cuerpo en sombras.

Una cuestion de magnitud
Esta propiedad del regolito lunar también explica por qué la Luna llena es tan brillante. Una Luna llena es el doble de grande que una Luna en cuarto. Sin embargo no es el doble de brillante sino casi 15 veces más brillante: la magnitud de la Luna llena es -13 y de la Luna en cuarto -10; una diferencia de 3 magnitudes representa un factor de 2,51³ ≈ 15 de diferencia en el brillo. ¿A qué se debe esto? Cuando la Luna está en cuarto el Sol la ilumina de costado. La retrorreflexión hace que buena parte de la luz del Sol regrese hacia ese lado, sin llegarnos a nosotros. Con la Luna llena, en cambio, tenemos el Sol a nuestras espaldas. La retrorreflexión hace que buena parte de la luz reflejada por la superficie iluminada venga hacia nosotros.

Luz de luna
Hay todavía otra consecuencia fácil de observar. Cuando vemos la Luna llena, no parece una esfera. Parece un disco chato, uniformemente iluminado. Si la superficie de la Luna fuera como cualquier otra superficie que refleja de manera difusa, una bola de madera sin pulir, pongamos por caso, se vería como una esfera. Pero no: parece chata. (Ignoren el relieve visible en el borde superior izquierdo, por favor; es que es muy difícil agarrar a la Luna justo llena).

Reflexiones sobre la reflexión
Por un lado está la reflexión especular, la que aprendemos a calcular en las clases de física en la escuela: el rayo reflejado forma un ángulo con la superficie igual al rayo incidente. Así se comportan los espejos, las superficies pulidas, las pinturas brillantes. Las superficies mate o satinadas se comportan distinto, con una ley de reflexión que normalmente no aprendemos en la escuela. Se llama reflexión difusa o de Lambert, y está ilustrada aquí al lado. Los programadores de juegos de computadora la conocen bien, porque necesitan simular la manera en que se comportan distintas superficies. Si no lo hicieran todo se vería brillante como un espejo en la Playstation.

La Luna simulada
La Luna no es ni una cosa ni la otra. Obviamente no es brillante como un espejo, pero tampoco es lambertiana. Tiene las propiedades de retrorreflexión que decíamos más arriba. Los programas sofisticados de simulación del universo, como Celestia, tienen en cuenta este fenómeno y pueden reproducirlo bastante bien. Aquí al lado hay una luna realista en Celestia, y debajo de ella la misma Luna con reflexión lambertiana pura. La primera se percibe como un disco chato, muy parecida a la que vemos en el cielo. La segunda muestra un oscurecimiento hacia el borde, debido a la inclinación de la superficie lunar vista desde la Tierra, que hace que nuestro cerebro la perciba como una esfera, distinta de la que vemos en el cielo. Los planetas Júpiter y Saturno se ven, a través del telescopio, con este oscurecimiento en el borde y parecen bolitas. Son gaseosos y no tienen expuesta una superficie de roca pulverizada, como tiene la Luna, que es la que actúa como retrorreflector.

Hay que decir que todos estos efectos de retrorreflexión no tienen una única causa en común. Sólo se parecen superficialmente. De hecho, no existe consenso sobre la causa del fenómeno de retrorreflexión del regolito lunar.

De la Tierra a la Luna
Volviendo a la cuestión de los viajes del Apollo,  entre los experimentos dejados en la Luna había, ¡oh, coincidencia! unos retrorreflectores destinados a ser usados desde la Tierra. Se manda un láser hacia ellos y el rayo viene de regreso hacia uno, independientemente del ángulo de incidencia. Midiendo el tiempo que tarda la luz en ir y volver se calcula la distancia a la Luna con precisión de milímetros. No es algo que pueda hacerse desde la terraza de casa (como hacen los chicos de The Big Bang Theory en el episodio The Lunar Excitation) pero es relativamente sencillo, y montones de observatorios del mundo lo han hecho.

Aquí Base Tranquilidad

"Claro", dirá el negador, "pero se puede mandar un retrorreflector en una nave automática". ¡Uf! Aquí hay una foto de Base Tranquilidad tomada desde la órbita lunar por el Lunar Reconnaisance Orbiter (resolución de unos 50 cm por pixel). Se ve la plataforma del módulo lunar, con sus cuatro patas, el terreno pisoteado (en forma de líneas y manchones apenas más oscuros), y dos manchitas brillantes. Una de ellas es el sismómetro y la otra es el retrorreflector.

Igual, creo que a un buen negador no lo convencerán fotos como éstas, sin importar la resolución que tengan. Creo que ni siquiera llevándolo a la Luna y mostrándole el hardware que está allí desde hace 40 años se lo convencería. Al volver diría que lo hipnotizamos, o que lo drogamos, o algo por el estilo. Son una causa perdida.

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Notas varias. Una excelente refutación de la infame Moon Hoax es la que hace Phil Plait en su vieja página, así como en su libro Bad Astronomy. También vale la pena el capítulo de Mythbusters sobre el tema. Las fotos del Apollo, de Cassini y del LRO son de la NASA. Las de los ojos de gato son de Wikipedia, y las otras son mías mías mías. "Hold it, Buzz" es lo que le dijo Armstrong a Aldrin para que se quedara quieto para la foto, de acuerdo a un epígrafe que leí hace un par de años en The Big Picture. El número 2,51 es aproximadamente la raíz quinta de 100, que define la escala de magnitudes estelares: una diferencia de 5 magnitudes equivale a un factor 100 en el brillo.

Una perspectiva sobre los rayos paralelos

Ya que estamos con las ilusiones... hay una muy interesante, muy sencilla, de la que no me percaté hasta hace poco. Es la ilusión de los rayos cenitales. Godrays en inglés. Son esos rayos que se ven los días de lluvia, o con nubes gruesas que dejan pasar el sol por algún hueco y con humedad, humo o polvo en el aire. La dispersión de la luz del Sol hace que se vuelvan visibles algunos rayos, que se destacan sobre la sombra del resto de la atmósfera. Se ven, entonces, unos rayos que divergen hacia abajo, hacia la superficie de la Tierra. Hace poco, sin embargo, vi el fenómeno al revés, y me sorprendió bastante. Como se ve en la foto que ilustra este párrafo, los rayos ¡convergen hacia abajo, divergen hacia arriba! Más que rayos cenitales, parecen rayos "nadirales". Más que Godrays, parecen rayos mandados por el Otro, el de abajo...

La de aquí al lado, en cambio, es la visión más común, con los rayos divergiendo desde arriba hacia abajo. Se llaman Godrays porque se parecen a la representación habitual de unos rayos descendiendo del Espíritu Santo en forma de paloma (como en tantas representaciones de la Anunciación, por ejemplo). O tal vez al revés.

Lo curioso de estos rayos es que, a pesar de que parecen divergentes, son  rayos paralelos. Son rayos del Sol, y los rayos del Sol son paralelos ya que su fuente está en el infinito (bueno, a todos fines prácticos). Parecen divergir por un efecto de perspectiva. Como los lados de este tramo de la ruta nacional 25, cruzando la Patagonia. Son tan paralelos como pueden ser los costados de una ruta, pero parecen converger en la distancia. Claro, en este caso sabemos que hay una distancia, un alejamiento, y no nos engaña la perspectiva. De hecho, hasta nos ayuda a percibir una profundidad que nuestra visión binocular no alcanzaría a percibir. En los rayos, que caen más o menos verticales, con unas nubes que no sabemos muy bien dónde están, etc., la perspectiva nos engaña y creemos ver una divergencia donde no la hay.

La ilusión de la primera foto me sorprendió porque ocurrió al atardecer, con nubes en el horizonte del Este (ya se sabe: a donde mira mi balcón). El Sol estaba a mis espaldas, de manera que los rayos paralelos iluminaban desde arriba y atrás mío, y naturalmente convergían como se ve en la foto.

El mismo efecto de convergencia de rayos del Sol es el que se ve en los rayos anticrepusculares, muy comunes en Bariloche: son rayos oscuros que convergen en el punto antisolar al atardecer (o al amanecer, pero mi balcón etcétera). Son sombras de nubes lejanas que se destacan sobre la atmósfera iluminada. Desde un avión la perspectiva puede ser novedosa, ya que se ven tanto de arriba como de abajo, como en este caso. Y nubes cercanas, como esta pequeña nube iridiscente, también producen sombras que parecen divergentes. Todos ellos son rayos paralelos vistos en perspectiva.

Desde casa a veces también veo esto: rayos crepusculares formados por las sombras de las torres del cerro Catedral (esta foto está tomada hacia el oeste al atardecer). Mucha gente los ve, son un lindo espectáculo en Bariloche, donde llueve tanto. Parecen un fantasma de la silueta del cerro. También son rayos paralelos, ilusoriamente divergentes...

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Nota sobre las fotos: Todas las fotos son de Guillermo Abramson. Me dio fiaca ponérselo a cada una... Si quiere usarlas, pídalas amablemente, como de costumbre.

El rayo verde

...¡Un verde que ningún artista podría obtener en su paleta, un verde que no podrían producir ni los variados tintes de la vegetación ni del más límpido mar! Si hay un verde en el Paraíso, no puede ser otro que éste, que es sin duda el verdadero verde esperanza.

Así describe Julio Verne este raro fenómeno en El rayo verde, una novela romántica no muy interesante. Pero, ¿existe el rayo verde? El mito dice que existe, que es muy raro, y que produce una transformación espiritual en quienes lo observan. ¿Qué hay de cierto? Bueno, dos de tres son ciertas: el rayo verde existe, y es muy raro. La situación ideal es con un horizonte bien despejado por el oeste, así que trato de aprovechar cuando viajo, ya que la cordillera, en Bariloche, no colabora. Monte Hermoso, en cambio, es ideal. Esta playa tiene la inusual característica, entre las playas argentinas, de ofrecer el espectáculo de la puesta del Sol sobre el mar. Varios días me quedé observando y fotografiando los hermosos atardeceres. En uno de ellos vi un resplandor verde brillante y purísimo justo antes de desaparecer el Sol. ¡Justo ese no lo fotografié! Pero las fotos de otro ocaso muestran también el fenómeno, si bien menos claramente. Como se ve en la secuencia, la última imagen del Sol sobre el horizonte se ve teñida de verde. (La quinta foto, ya sin el Sol, es la que ilustró la nota sobre el afterglow hace casi un año.)

Qué raro, ¿no? Sí, es muy raro, pero es sencillo de entender, al menos conceptualmente. Es un fenómeno de dispersión de la luz blanca del Sol por efecto de su refracción en la atmósfera. Aunque el índice de refracción del aire es casi igual al del vacío, la pequeña diferencia alcanza a separar los colores. Los rayos del sol se curvan ligeramente siguiendo la curvatura de la Tierra porque las capas inferiores de la atmósfera son más densas que las superiores. El rojo se curva menos, el amarillo un poco más, el verde más, etc. Cuando llegan al ojo, la imagen del Sol en luz roja está un poquito debajo de la imagen en luz verde.

¿Por qué verde, y no azul o violeta? ¡La parte más alta del Sol debería verse azul o violeta! Lo que pasa es que la luz del Sol, al atravesar la atmósfera, pierde casi toda su luz de longitud de onda corta. El fenómeno, llamado dispersión de Rayleigh, es responsable de que el cielo se vea azul, ya que la luz dispersada parece venir de todas direcciones en lugar de venir directamente del Sol. Sin embargo, excepcionalmente, se han visto rayos azules en el Sol poniente. Esta foto, aparecida recientemente en la Astronomy Picture of the Day, muestra magníficos rayos verdes y azules. No se pierdan la APOD, es una fuente de asombro inagotable.

La refracción, entonces, explica que el borde superior se vea más verde y el borde inferior se vea más rojo. Pero es un borde muy finito, imposible de ver a simple vista. Para poder ver el rayo verde es necesario un espejismo (similar al espejismo común en la ruta). Esto produce un estiramiento vertical del borde verde, y lo vemos como un destello verde en la cúspide del Sol poniente. Como se ve en las fotos, más que "rayo" es un "destello" (el nombre en inglés del fenómeno es green flash, pero el término rayon vert de Verne se popularizó y está establecido en nuestra lengua; hay también una película de Eric Rohmer con el mismo nombre). En mi foto se puede ver que las olas parecen exageradamente puntiagudas en el horizonte. Esto también es un estiramiento vertical producido por el espejismo, y suele ser una buena indicación de que se podrá ver un rayo verde. En esta página de Les Cowley que suelo visitar hay lindas fotos e ilustraciones.

¿Por qué sólo al atardecer? ¿No debería también verse al amanecer? Sí, claro. Dicen que es más difícil porque hay que estar mirando justo al lugar donde va a salir el Sol, lo cual es menos fácil de hacer que mirar el Sol a medida que se pone. No sé. En verano, encima, el Sol sale demasiado temprano... En este blog hay una impresionante secuencia de fotos con un rayo verde al amanecer, fotografiado desde el observatorio de Pic du Midi.

¿Y por qué sólo el Sol y no la Luna? ¡Ah, de la Luna saliente sí tengo fotos! Cuando las revisé encontré unos decentes rayos verdes y azules. Además, se ve el fenómeno completo de separación de colores, los bordes. En esta foto de la Luna llena se puede ver que el borde superior es más verde y el inferior más rojo, como en el doble anillo de colores que mostré arriba. El borde irregular de la Luna arriba y abajo es precisamente el efecto del espejismo (cuando es muy marcado se suele llamar "florero etrusco").

Y en esta imagen (algo sobreexpuesta) de la Luna apareciendo detrás del cerro Villegas se ve el borde azul por el lado de arriba. Unos minutos después saqué la siguiente foto (menos expuesta) en la que se ven nuevamente los colores azul por arriba y rojo por debajo, como se ve en los detalles ampliados.

La bibliografía sobre el rayo verde es enorme y abarca más de un siglo. La cantidad de explicaciones variadísima y no todas son correctas. La explicación que di más arriba (refracción más espejismo) es esencialmente correcta. Pero hay algunos detalles adicionales que preferí no mencionar (como ciertos efectos psico-fisiológicos), y cuya importancia no está del todo clara. La mencionada página de Óptica atmosférica es una buena referencia.

Ninguna de mis fotos me deja del todo satisfecho. Así que continuará la búsqueda de un buen rayo verde...

Halo

¿Y esto? ¿Qué es esta aureola alrededor de mi cabeza? ¿San Guillermo?

No. No es una aureola. Es un halo (que en algunos idiomas es sinónimo de aureola). Tampoco es Halo, el videojuego futurista sobre una guerra hiperespacial. Es el halo de 22°, un fenómeno óptico habitual, primo del arcoíris. Se produce cuando el sol brilla a través de cirrus altos y delgados, nubes formadas por cristales de hielo en forma de prisma hexagonal. La luz del sol se refracta en los cristalitos, descomponiéndose en colores al atravesarlos. Las características geométricas del fenómeno hacen que se lo vea como un arco (o un círculo completo) alrededor del sol, a 22° de éste. El cielo por dentro del halo se ve un poco más oscuro que fuera de él, un fenómeno similar al oscurecimiento entre el primer y el segundo arcoíris de los días de lluvia.

El halo es tan intenso que no es infrecuente verlo alrededor de la Luna, como esta misma noche se lo vio sobre Bariloche. Si miran con cuidado (la foto puede clickearse para verla más grande en otra pestaña), sobre la Luna puede verse la forma enroscada y amenazante de la cola del Escorpión, con la estrella Shaula en el aguijón y la estrella doble ζ (dzeta) Scorpii en donde nace la cola (visible cerca de la canaleta del tejado, en la parte superior de la foto). A la derecha de la Luna, también, pueden verse las estrellas que forman la famosa Tetera de la constelación de Sagitario.

Imagino que podría verse un halo alrededor de Venus en épocas como la actual, con el planeta excepcionalmente brillante. Lamentablemente no se me ocurrió observar el día en que tomé estas fotos (mi balcón mira al este y Venus está en el cielo del oeste). Pero vale la pena estar atentos. ¿Alguien vio o fotografió un halo venusino? Un halo posta de 22°, eh!

Ambas fotos fueron tomadas en Bariloche, el 19 de agosto de 2010, dos días después de la nevada más intensa del invierno.

¿Afterglow?

En el verano estuve de vacaciones en Monte Hermoso, en el sur de la provincia de Buenos Aires. Es uno de los pocos balnearios argentinos desde el cual se puede ver la puesta del sol en el mar. En enero esto ocurre a eso de las 20:30, de manera que es un espectáculo habitual si uno se queda tomando mate y comiendo churros en una tarde templada y sin nubes. Un día, minutos después del ocaso, se vio el fenómeno que aquí muestro: un replandor anaranjado, de forma oval, un poco por encima del horizonte. Nunca había visto un fenómeno atmosférico semejante. ¿Alguien sabe qué es? Acompáñeme para ver lo (poco) que encontré en la web.

Rayos y centellas

Más fotos del planeta Tierra por ahora. Un despliegue de electricidad atmosférica inusual en Bariloche: en la noche del 1 de marzo una tormenta arrasó la ribera norte del lago Nahuel Huapi, con profusión de rayos, desplazándose lentamente de oeste a este. Mi balcón del quinto piso mira al este, de manera que mientras veía el resplandor cada vez más cerca de mi campo visual tuve tiempo de prepararme. Estas son mis favoritas. Hágales click para agrandarlas.