4.5: Fases y Movimientos de la Luna
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Objetivos de aprendizaje
Al final de esta sección, podrás:
- Explicar la causa de las fases lunares
- Entender cómo la Luna gira y gira alrededor de la Tierra
Después del Sol, la Luna es el objeto más brillante y obvio del cielo. A diferencia del Sol, no brilla bajo su propio poder, sino que simplemente brilla con la luz solar reflejada. Si tuvieras que seguir su progreso en el cielo durante un mes, observarías un ciclo de fases (diferentes apariencias), con la Luna empezando a oscurecer y cada vez más iluminada por la luz solar en el transcurso de unas dos semanas. Después de que el disco de la Luna se vuelve completamente brillante, comienza a desvanecerse, volviendo a la oscuridad unas dos semanas después.
Estos cambios fascinaron y descifraron a muchas culturas tempranas, a las que se les ocurrieron maravillosas historias y leyendas para explicar el ciclo de la Luna. Incluso en el mundo moderno, mucha gente no entiende qué causa las fases, pensando que de alguna manera están relacionadas con la sombra de la Tierra. Veamos cómo las fases pueden ser explicadas por el movimiento de la Luna relativo a la fuente de luz brillante en el sistema solar, el Sol.
Fases Lunares
Si bien sabemos que el Sol se mueve 1/12 de su trayectoria alrededor del cielo cada mes, para fines de explicar las fases, podemos suponer que la luz del Sol proviene aproximadamente de la misma dirección durante el transcurso de un ciclo lunar de cuatro semanas. La Luna, en cambio, se mueve completamente alrededor de la Tierra en ese tiempo. Al observar la Luna desde nuestro punto de vista sobre la Tierra, la cantidad de su cara que vemos iluminada por la luz solar depende del ángulo que haga el Sol con la Luna.
Aquí hay un experimento simple para mostrarte lo que queremos decir: pararte a unos 6 pies frente a una luz eléctrica brillante en una habitación completamente oscura (o al aire libre por la noche) y sostener en tu mano un pequeño objeto redondo como una pelota de tenis o una naranja. Tu cabeza puede entonces representar la Tierra, la luz representa el Sol, y la bola la Luna. Mueve la pelota alrededor de tu cabeza (asegurándote de que no provoques un eclipse bloqueando la luz con tu cabeza). Verás fases igual que las de la Luna en la pelota. (Otra buena manera de conocer las fases y movimientos de la Luna es seguir nuestro satélite en el cielo durante uno o dos meses, registrando su forma, su dirección desde el Sol, y cuándo se levanta y se pone.)
Examinemos el ciclo de fases de la Luna usando Figura, que representa el comportamiento de la Luna durante todo el mes. El truco para esta figura es que debes imaginarte parado en la Tierra, de cara a la Luna en cada una de sus fases. Entonces, para la posición etiquetada como “Nuevo”, estás en el lado derecho de la Tierra y es la mitad del día; para la posición “Completo”, estás en el lado izquierdo de la Tierra en medio de la noche. Tenga en cuenta que en cada posición de la Figura\(\PageIndex{1}\), la Luna está medio iluminada y mitad oscura (como debería ser una bola a la luz del sol). La diferencia en cada posición tiene que ver con qué parte de la Luna mira hacia la Tierra.
Se dice que la Luna es nueva cuando está en la misma dirección general en el cielo que el Sol (posición A). Aquí, su lado iluminado (brillante) se aleja de nosotros y su lado oscuro se vuelve hacia nosotros. Se podría decir que el Sol está brillando en el lado “equivocado” de la Luna desde nuestra perspectiva. En esta fase la Luna es invisible para nosotros; su superficie oscura y rocosa no desprende ninguna luz propia. Debido a que la luna nueva está en la misma parte del cielo que el Sol, se levanta al amanecer y se pone al atardecer.
Pero la Luna no permanece en esta fase mucho tiempo porque se mueve hacia el este cada día en su trayectoria mensual a nuestro alrededor. Dado que tarda unos 30 días en orbitar la Tierra y hay 360° en un círculo, la Luna se moverá aproximadamente 12° en el cielo cada día (o aproximadamente 24 veces su propio diámetro). Un día o dos después de la nueva fase, aparece por primera vez la delgada media luna, ya que comenzamos a ver una pequeña parte del hemisferio iluminado de la Luna. Se ha movido a una posición en la que ahora refleja un poco de luz solar hacia nosotros a lo largo de un lado. La media luna brillante aumenta de tamaño en días sucesivos a medida que la Luna se mueve cada vez más alrededor del cielo alejándose de la dirección del Sol (posición B). Debido a que la Luna se mueve hacia el este alejándose del Sol, se levanta más tarde y más tarde cada día (como un estudiante durante las vacaciones de verano).
Después de aproximadamente una semana, la Luna está a una cuarta parte del recorrido alrededor de su órbita (posición C) y así decimos que está en la fase del primer trimestre. La mitad del lado iluminado de la Luna es visible para los observadores de la Tierra. Debido a su movimiento hacia el este, la Luna se queda ahora aproximadamente una cuarta parte del día detrás del Sol, saliendo alrededor del mediodía y poniéndose alrededor de la medianoche.
Durante la semana posterior a la fase del primer trimestre, vemos cada vez más el hemisferio iluminado de la Luna (posición D), una fase que se llama encerar (o crecer) gibosa (del latín gibbus, que significa joroba). Eventualmente, la Luna llega a la posición E de nuestra figura, donde ésta y el Sol están uno frente al otro en el cielo. El lado de la Luna girado hacia el Sol también se gira hacia la Tierra, y tenemos la fase completa.
Cuando la Luna está llena, está frente al Sol en el cielo. La Luna hace lo contrario de lo que hace el Sol, levantándose al atardecer y poniéndose al amanecer. Tenga en cuenta lo que eso significa en la práctica: la Luna completamente iluminada (y por lo tanto muy notoria) se levanta justo cuando oscurece, permanece en el cielo toda la noche, y se pone a medida que los primeros rayos del Sol se ven al amanecer. Su iluminación durante toda la noche ayuda a los amantes a dar un paseo romántico y a los estudiantes a encontrar el camino de regreso a sus dormitorios después de una larga noche en la biblioteca o una fiesta fuera del campus.
Y ¿cuándo es la luna llena más alta en el cielo y más notoria? A medianoche, una época que se hizo famosa en generaciones de novelas y películas de terror. (Observe cómo el comportamiento de un vampiro como Drácula es paralelo al comportamiento de la Luna Llena: Drácula se levanta al atardecer, hace su peor travesura a medianoche, y debe estar de vuelta en su ataúd al amanecer. Las viejas leyendas eran una forma de personificar el comportamiento de la Luna, que era una parte mucho más dramática de la vida de las personas en los días previos a las luces eléctricas y la televisión.)
El folclore dice que se ve un comportamiento más loco durante la época de la luna llena (la Luna incluso le da nombre al comportamiento loco— “locura”). Pero, de hecho, las pruebas estadísticas de esta “hipótesis” que involucran miles de registros de las salas de urgencias hospitalarias y los archivos policiales no revelan ninguna correlación del comportamiento humano con las fases de la Luna. Por ejemplo, los homicidios ocurren al mismo ritmo durante la luna nueva o la luna creciente que durante la luna llena. La mayoría de los investigadores creen que la verdadera historia no es que ocurra un comportamiento más loco en las noches con luna llena, sino que es más probable que notemos o recordemos tal comportamiento con la ayuda de una brillante luz celeste que está encendida toda la noche.
Durante las dos semanas siguientes a la luna llena, la Luna vuelve a pasar por las mismas fases en orden inverso (puntos F, G y H en la Figura\(\PageIndex{1}\)), volviendo a una nueva fase después de aproximadamente 29.5 días. Aproximadamente una semana después de la luna llena, por ejemplo, la Luna está en el tercer cuarto, lo que significa que está a las tres cuartas partes de la vuelta (no es que esté tres cuartas partes iluminada; de hecho, la mitad del lado visible de la Luna vuelve a estar oscuro). En esta fase, la Luna ahora está levantando alrededor de la medianoche y poniéndose alrededor del mediodía.
Tenga en cuenta que hay una cosa bastante engañosa en Figura\(\PageIndex{1}\). Si miras a la Luna en la posición E, aunque está llena en teoría, parece como si su iluminación de hecho estaría bloqueada por una Tierra grande y gorda, y de ahí no veríamos nada en la Luna excepto la sombra de la Tierra. En realidad, la Luna no está tan cerca de la Tierra (ni su camino es tan idéntico al del Sol en el cielo) ya que este diagrama (y los diagramas de la mayoría de los libros de texto) podrían llevarte a creer.
La Luna está en realidad a 30 diámetros terrestres de distancia de nosotros; La ciencia y el universo: un breve recorrido contiene un diagrama que muestra los dos objetos a escala. Y, dado que la órbita de la Luna está inclinada con relación a la trayectoria del Sol en el cielo, la sombra de la Tierra extraña a la Luna la mayoría de los meses. Por eso regularmente nos tratan con luna llena. Los tiempos en los que la sombra de la Tierra sí cae sobre la Luna se llaman eclipses lunares y se discuten en Eclipses del Sol y la Luna.
astronomía y los días de la semana
La semana parece independiente de los movimientos celestes, aunque su duración puede haber estado basada en el tiempo entre fases de cuartos de la Luna. En la cultura occidental, los siete días de la semana llevan el nombre de los siete “vagabundos” que los antiguos vieron en el cielo: el Sol, la Luna y los cinco planetas visibles a simple vista (Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno).
En inglés, podemos reconocer fácilmente los nombres Sun-day (Sun-day), Luna-day (Monday) y Saturn-day (Saturday), pero los otros días llevan el nombre de los equivalentes nórdicos de los dioses romanos que dieron sus nombres a los planetas. En lenguas más directamente relacionadas con el latín, las correspondencias son más claras. El miércoles, el día de Mercurio, por ejemplo, es mercoledi en italiano, mercredi en francés y miércoles en español. Marte da nombre a martes (martes en español), Júpiter o Jove a jueves (giovedi en italiano), y Venus a viernes (vendredi en francés).
No hay razón para que la semana tenga que tener siete días en lugar de cinco u ocho. Es interesante especular que si hubiéramos vivido en un sistema planetario donde más planetas fueran visibles sin un telescopio, los Beatles podrían haber tenido razón y bien podríamos haber tenido “Ocho días a la semana”.
Visualiza esta animación para ver las fases de la Luna a medida que orbita la Tierra y como la Tierra orbita al Sol.
La revolución y rotación de la luna
El período sideral de la Luna —es decir, el periodo de su revolución sobre la Tierra medido con respecto a las estrellas— es un poco más de 27 días: el mes sideral es de 27.3217 días para ser exactos. El intervalo de tiempo en el que las fases se repiten, digamos, de lleno a completo, es el mes solar, 29.5306 días. La diferencia resulta del movimiento de la Tierra alrededor del Sol. La Luna debe hacer más que un giro completo alrededor de la Tierra en movimiento para volver a la misma fase con respecto al Sol. Como vimos, la Luna cambia su posición sobre la esfera celeste con bastante rapidez: incluso durante una sola tarde, la Luna se arrastra visiblemente hacia el este entre las estrellas, recorriendo su propio ancho en poco menos de 1 hora. El retraso en la salida de la luna de un día al siguiente provocado por este movimiento hacia el este promedia alrededor de 50 minutos.
La Luna gira sobre su eje exactamente en el mismo tiempo que tarda en girar alrededor de la Tierra. Como consecuencia, la Luna siempre mantiene la misma cara girada hacia la Tierra (Figura\(\PageIndex{2}\)). Puedes simular esto tú mismo “orbitando” a tu compañero de cuarto u otro voluntario. Empieza por enfrentarte a tu compañero de cuarto. Si haces una rotación (giro) con los hombros exactamente al mismo tiempo que giras alrededor de él o ella, continuarás enfrentándote a tu compañero de cuarto durante toda la “órbita”. Como veremos en próximos capítulos, nuestra Luna no es el único mundo que exhibe este comportamiento, que los científicos llaman rotación sincrónica.
Las diferencias en la apariencia de la Luna de una noche a otra se deben al cambio de iluminación por parte del Sol, no a su propia rotación. A veces se escucha la parte posterior de la Luna (el lado que nunca vemos) llamado el “lado oscuro”. Esto es un malentendido de la situación real: qué lado es la luz y cuál es la oscuridad cambia a medida que la Luna se mueve alrededor de la Tierra. La parte posterior es oscura no más frecuentemente que la parte frontal. Desde que la Luna gira, el Sol sale y se pone en todos los lados de la Luna. Con disculpas a Pink Floyd, simplemente no hay un “Lado Oscuro de la Luna” regular.
Conceptos clave y resumen
El ciclo mensual de fases de la Luna resulta del ángulo cambiante de su iluminación por el Sol. La luna llena es visible en el cielo solo durante la noche; otras fases también son visibles durante el día. Debido a que su periodo de revolución es el mismo que su período de rotación, la Luna siempre mantiene la misma cara hacia la Tierra.
Glosario
- fases de la Luna
- la diferente aparición de luz y oscuridad en la Luna como se ve desde la Tierra durante su ciclo mensual, de luna nueva a luna llena y de regreso a luna nueva
- mes sideral
- el periodo de la revolución de la Luna sobre la Tierra medido con respecto a las estrellas
- mes solar
- el intervalo de tiempo en el que las fases se repetirán, digamos, de fase completa a fase completa
- rotación sincrónica
- cuando un cuerpo (por ejemplo, la Luna) gira al mismo ritmo que gira alrededor de otro cuerpo