jueves, 24 de diciembre de 2015

Man on the Moon. Un cuento de navidad

Ya se ha convertido casi en una tradición también por aquí, por el blog de La Ciencia de la vida, compartir los bonitos cuentos en forma de vídeo corto, creados como anuncios para la tienda de regalos de John Lewis. En años anteriores aparecían animales en el vídeo, por lo que tenía la excusa perfecta para colocarlos aquí y hablar de dichos animales, pero el de este año no tiene animalitos. Aún así, lo compartiremos en este día especial, y ya que estamos aprovecharemos para dar algunas pinceladas de Ciencia sobre la Luna, sobre todo enfocada y contada para los más jóvenes. Yo mismo aprovecharé la proyección de este cuento, para hablarles a mis niñas, Irene y Marta de algunas curiosidades sobre nuestro satélite, y podré trabajar con este post en mis clases de 1º de ESO.

The Man on the Moon

Os dejo el vídeo después del salto y más adelante lo comentaré, como hemos hecho en ocasiones anteriores. Con ustedes, Man on the Moon, el Hombre de la Luna:




Ver en YouTube.

No negaréis que no es bonito. La historia es muy tierna y la música excelente, como suele ser costumbre en estos vídeos. El vídeo cuenta la historia de la tenaz Lily, una chica que debido a su curiosidad científica, no puede haber otra razón, suele usar el telescopio que tienen en casa para disfrutar observando la cara visible de la Luna. Con este nombre nos referimos al hemisferio lunar que está permanentemente orientado hacia nuestro planeta y que por lo tanto podemos ver con mayor facilidad.

Lily la curiosa

El telescopio de Lily

En el lado opuesto, nos encontramos con la llamada cara oculta de la luna, que corresponde con el hemisferio de nuestro satélite no observable desde la Tierra. Pero, ¿sabéis por qué hay una cara siempre visible y otra siempre oculta? Pues lo vamos a explicar de forma sencilla.

La cara visible de la Luna en el vídeo

Tanto los planetas, por ejemplo el nuestro, como los satélites, por ejemplo la Luna, tienen dos tipos principales de movimientos, que son la traslación y la rotación. En el caso de la Luna, hablamos de movimiento de traslación para referirnos al giro que realiza dicho satélite alrededor de la Tierra, el cual dura unos 28 días aproximadamente. Esto da origen al término "mes lunar", que es el tiempo que tarda la luna en dar una vuelta completa alrededor de nuestro planeta. Hemos dicho 28 días aproximadamente debido a que tarda 27 días 7 horas y 43 minutos si consideramos el giro respecto al fondo estelar, y 29 días 12 horas y 44 minutos si se considera el giro con respecto al Sol, siendo 28 días un valor medio entre estos dos.

Traslación de la Luna alrededor de la Tierra. Fuente

Cuando nos referimos al movimiento de rotación estamos hablando del giro del satélite en torno a su propio eje, tardando 27,32 días en completarlo, por lo que coincide aproximadamente con el movimiento de traslación que comentábamos antes. De esta manera el movimiento de traslación y el movimiento de rotación coinciden en tardar aproximadamente 28 días, lo que produce que siempre veamos la misma cara de la luna. Para comprenderlo aún mejor, podemos fijarnos en el siguiente gif, en la parte izquierda. En la parte derecha se representa un ficticio sistema Tierra-Luna donde ésta no tiene movimiento de rotación, por lo que se pueden ver ambas caras del satélite desde la Tierra.

El sistema Tierra-Luna, con rotación del satélite (izquierda)
y sin rotación de la Luna (derecha). Fuente

Cabe mencionar que el eje de rotación de la Luna tiene una inclinación de 6,68° con respecto al plano de la eclíptica de traslación alrededor de la Tierra, mientras que el eje de rotación de la tierra está inclinado en unos 23,5º con respecto al plano de la órbita que describe alrededor del Sol. El plano de rotación de la Luna alrededor de la Tierra está a su vez inclinado unos 5,14º con respecto al de rotación de la Tierra alrededor del Sol.

Algunos datos interesantes. Fuente

Continuando con la historia, un día que Lily está mirando por su telescopio, un ligero reflejo llama su atención y comienza a buscar con mas detalle, ampliando cada vez mas la imagen con su supertelescopio, que tiene un zoom potentísimo, puesto que le permite ver sin ninguna dificultad lo que ocurre en la superficie lunar, hasta el punto de detectar una pequeña casita, de la que sale un hombre mayor con aspecto triste y cansado. Evidentemente, este tipo de telescopio no existe en la actualidad, puesto que desde la Tierra no podemos ver con todo lujo de detalle la superficie de nuestro satélite, debido a la distancia entre ambos astros. La distancia media entre la Tierra y la Luna es de 384400 kilómetros. De la Luna podemos observar sus accidentes geográficos: mares, valles, montes, picos, cráteres, acantilados... pero no llegaríamos a poder ver una casita dentro de un cráter, sin que esta pareciera un simple punto y mucho menos a una persona saliendo de ésta.

Un crater lunar

La casita y el Hombre de la Luna

Saliendo de la casa

Representación a escala de los tamaños y la distancia entre la Tierra y la Luna. Fuente

Cuando nuestra curiosa y joven protagonista, Lily, ve la tristeza que se refleja en los ojos de ese hombre solitario que mira con anhelo desde la Luna hasta la Tierra, como buscando compañía, no puede mas que ponerse a pensar una forma de intentar contactar con él, para simplemente decirle que no se sienta solo, pero no encuentra la forma. Estando en esto llega la Navidad, y el solitario Hombre de la Luna ve como se acerca un paquete envuelto en papel de regalo y atado a un manojo de globos de helio, que lo han conducido desde la Tierra hasta la Luna. En este momento nos encontramos otra licencia poco científica de los creadores de este cuento, puesto que un globo de este tipo, como los que se les escapan a los niños en las ferias y verbenas, solo puede llegar a una altura de unos 10 kilómetros, permaneciendo en el aire por más de 24 horas y pudiendo llegar a recorrer una distancia de hasta 3.000 kilómetros. Aunque los datos son bastante llamativos son a todas luces insuficientes para desplazarse los 384400 km que nos separan de la Luna.  Además hay que tener en cuenta que la vida media de un globo está entre las dos y cinco horas, tiempo también insuficiente para poder llegar a la Luna a la velocidad a la que se desplazarían estos globos, siempre dependiendo de las condiciones meteorológicas y de los vientos. El destino final real de los globos que llevan el regalo del Hombre de la Luna podría ser de dos maneras distintas, pero en ningún caso llegar a la Luna. Lo primero que podría pasar es que el globo se fuera hinchando, siendo incapaz de resistir la diferencia de presión entre su interior y la atmósfera, lo que haría que terminará explotando, o bien, se mantendría flotando durante unas horas a pocos kilómetros de altura hasta ir perdiendo helio y acabar cayendo al suelo.

Los globos llegando a la Luna y la Tierra en el cielo lunar
Esta claro que los globos en la realidad no llegarían, pero de hacerlo, ¿cuánto tiempo deberían tardar? Hay un post completísimo sobre como viajar a la Luna que podemos aplicar a esta pregunta y me refiero al que en su día escribió el gran Daniel Marín en Eureka, un blog de la red Naukas que nadie se debería perder. En cualquier caso a la velocidad que viajarían los globos, insuficiente a todas luces para escapar de la Tierra y llegar allí, se tardarían más de 5 días, bajo determinadas circunstancias muy concretas, en aterrizar en manos del Hombre de la Luna.

La órbita de transferencia de Hohmann podría ayudar a que los globos llegaran a la Luna. Fuente

Pero en nuestro cuento, los globos llegan exactamente a su destino, y el Hombre, asombrado, abre su regalo para descubrir en su interior un bonito catalejo, con el que mira hacia nuestro planeta para descubrir quien es el extraño que le ha mandado ese maravilloso regalo. No tarda en descubrir a la pequeña Lily mirando a su vez por su telescopio, y no puede evitar derramar una lágrima de alegría por saber que hay gente en la Tierra que se preocupa por él y así se siente un poquito menos solo en nuestro inhóspito y solitario satélite. Está claro, y sobra decir, que si el telescopio no daba para ver la superficie de la Luna desde la Tierra, con el catalejo, que es mucho más pequeño y menos potente, mucho menos se podrá ver lo que ocurre aquí abajo desde allá arriba.

El Hombre de la Luna con su catalejo

En cuanto a las fases de la Luna, podemos ver que en el vídeo, en algunos momentos, Lily desde la Tierra observa una bonita y luminosa Luna llena el día de Navidad. Buscando el calendario de fases lunares de este año 2015, esperaba encontrar para el mes de diciembre una fecha distinta al día de Navidad que sale reflejado en el vídeo, pero cual fue mi sorpresa, que, no sé si lo han hecho a posta o no, resulta que el 25 de diciembre hay Luna Llena, por lo que el vídeo es científicamente correcto en este punto. ¡Genial!

Casi la Luna Llena

Cuarto menguante en el Hemisferio Norte

Luna Llena
Fases de la Luna en el Hemisferio Norte. Fuente

¿Pero que son las fases de la Luna? Cuando hablamos de fases de la Luna nos referimos al cambio aparente de la parte visible iluminada por el Sol, que podemos ver desde la Tierra, debido a su cambio de posición respecto a nuestro planeta y al Sol. El ciclo completo se llama lunación y coincide con el periodo de traslación que hemos mencionado anteriormente, con 28 días de media. Durante este tiempo la Luna pasa por cuatro fases diferentes: Partiendo de la Luna Llena, que es cuando la vemos completamente iluminada, por estar enfrentada al Sol, pasamos a Cuarto Menguante, dejándose ver cada vez menos porción de ésta (observándose desde la Tierra con forma de C), durante unas dos semanas. Tras ellos la fase entra en Luna Nueva, cuando está completamente opuesta al Sol y la vemos con poca iluminación, para, a partir de aquí, y durante otras dos semanas entrar en Cuarto Creciente (observándose con forma de D) hasta completar su ciclo y llegar de nuevo a Luna Llena. La forma de C para el cuarto menguante y de D para el creciente, sería en el Hemisferio norte, y como bien nos indica Alucard Saeba en los comentarios, en España se suele decir que "La Luna es mentirosa", en referencia a que cuando crece dice que "decrece" (D), mientras que cuando mengua dice que "crece" (C).


Fases de la Luna vistas desde el hemisferio norte y un extraño bamboleo... Fuente

El extraño bamboleo que podemos ver en el gif anterior corresponde con el movimiento conocido como libración, que hace referencia a la oscilación que presenta la Luna con respecto a un observador ubicado en la Tierra. Esto ocurre por la suma de tres efectos: 

  - La libración en longitud, debida a que la órbita de la Luna es un poco excéntrica, lo que quiere decir que la Tierra no está exactamente en el centro de la órbita lunar. Por ello, la Luna acelera su velocidad cuando está más cerca de la Tierra, y se frena cuando está más lejos, mientras el giro sobre sí misma se mantiene constante, por lo que ambos movimientos se desajustan.

  - La libración en latitud, que es consecuencia de la inclinación del eje de rotación de la Luna con respecto al plano de su órbita alrededor de la Tierra.

  - La libración diurna, que es consecuencia de la rotación de la Tierra, haciendo que un observador se encuentre primero a un lado y luego al otro de la línea de unión entre el centro de la Tierra y el centro de la Luna, lo que permite la observación primero de un lado del satélite y luego del otro.

Como curiosidad cabe destacar que debido a la combinación de todas estas libraciones, un observador ubicado en la Tierra puede ver más de la mitad de la esfera lunar, que sería lo esperado logicamente, llegando a verse un 59% del globo lunar aproximadamente. Estos movimientos ya fueron observados por Galileo, Brahe y Kepler, y el primero les dio el apropiado nombre de "titubeo".

Libración y fases de la Luna, desde el hemisferio sur. Fuente

En el vídeo esta Luna Llena de la que hemos hablado, además se ve con un tamaño aparente bastante grande, hecho que todos hemos observado alguna vez en directo. Da la casualidad de que casi siempre que ocurre esto es cuando la Luna está mas cerca del horizonte, y tiene una explicación, ya que es debido a un efecto óptico llamado ilusión lunar. La explicación mas usada a esta ilusión es la llamada Teoría del Contraste de Tamaño, que afirma que el tamaño angular de la Luna percibido es proporcional al tamaño angular de los objetos que hay a su alrededor. Como cerca del horizonte la Luna se ve "al lado" de objetos de un tamaño que conocemos, como son árboles, edificios, vehículos... y dado que es comparable en tamaño a estos objetos familiares, es lógico que nos parezca mayor.

Ilusión lunar en el vídeo

Espectacular ilusión lunar en esta foto del gran Paco Bellido. Fuente

A día de hoy se ha reiniciado el debate para encontrar otra explicación a este fenómeno, y, los investigadores Joseph Antonides y Toshiro Kubota, de la Universidad Susquehanna en Pennsylvania una nueva teoría sobre que la ilusión ocurre debido a la contradicción entre la forma en que el cerebro compara las referencias de distancia del modelo perceptual del mundo y la referencia de la visión binocular. Para más información sobre este interesante tema podéis leer este post de Ciencia Kanija 2.0.

Ilusión lunar. Fuente

Otra cuestión que podríamos comentar con respecto a esta historia es el hecho de que haya un señor en la Luna sin traje espacial ni botellas de oxígeno ni nada, respirando como si tal cosa en la atmósfera de la Luna. Lógicamente esto no es posible, a no ser que este señor sea un extraterrestre selenita o un ser mágico, pero ninguno de los dos existe, así que lo asumiremos como parte de las licencias que se toman los cuentos. La atmósfera de la Luna nada tiene que ver con la de nuestro planeta, puesto que a efectos prácticos incluso se considera que nuestro satélite no tiene atmósfera o es despreciable, ya que está compuesta por pequeñas cantidades de gases. La densidad de la atmósfera en la superficie de la Luna es comparable a la densidad de las capas más externas de la atmósfera de la Tierra. La composición gaseosa de la atmósfera lunar se puede resumir en que contiene pequeñas cantidades de varios elementos y sustancias como helio, argón y, posiblemente, neón, amoniaco, metano y dióxido de carbono, así como sodio y potasio.

Astronauta de una misión Apolo. Fuente

Una de las diferencias fundamentales entre las atmósferas de la Tierra y la Luna la encontramos en el movimiento de las moléculas atmosféricas. En la Tierra, mucho más densa, el movimiento de las moléculas está dominado por las colisiones entre ellas, mientras que la atmósfera lunar es tan tenue, que las moléculas casi nunca chocan y se mueven libremente afectadas levemente por la atracción gravitacional de la Luna. El origen de los gases de la atmósfera de la Luna lo encontramos en la liberación de gases resultantes de la desintegración radiactiva de la corteza y el manto lunar, así como del bombardeo de la superficie por parte de meteoritos y micrometeoritos, y por supuesto del viento solar.

Los movimientos del Hombre de la Luna en la superficie del satélite también son bastante naturales, teniendo en cuenta que la gravedad en nuestro vecino es mucho menor que la que hay en la Tierra. En la luna el valor de la aceleración de la gravedad es de 1,622 m/s2, mientras que en la Tierra es de 9,807 m/s2. Todos hemos visto de astronautas pasándolas canutas para moverse por la Luna, por ejemplo los de las misiones Apolo. A pesar del entrenamiento, dominar los movimientos en un lugar con una atmósfera menor que la de la Tierra no es fácil. Estudios recientes han mostrado que el nivel de gravedad necesario para influir en la orientación de una persona, para que esta pueda tener claro donde es arriba y donde abajo, es aproximadamente el 15 % del nivel que hay en la tierra en la Tierra, es decir, muy similar a la gravedad de la Luna (16,6 %). El mismo equipo de investigadores también observó que la gravedad en Marte, el 38 % de la de la Tierra, debería ser suficiente para que los astronautas se orienten y mantengan el equilibrio en las futuras misiones tripuladas a dicho planeta, por lo que allí, los astronautas parecerían más estables, como nuestro Hombre de la Luna.

Por lo menos no tendrá problemas en encontrar agua para beber, aunque sin malgastarla, porque a día de hoy sabemos que hay agua en la Luna, cuando pensábamos que sería imposible, puesto que el ambiente existente en el satélite hace casi imposible la presencia de agua, a no ser que hubiera microcristales cristalizados en las rocas, debido a que en la mayor parte de la superficie lunar, por momentos la temperatura asciende mucho, lo que provocaría la inmediata sublimación del agua. Sin embargo varias misiones detectaron presencia de hidrógeno en los polos lunares, lo que podría explicarse por la presencia de agua en aquellas zonas. En 2009, la NASA anunció la presencia de agua en la Luna, congelada en el interior de los cráteres que no reciben nunca luz solar. Recientemente, en febrero de 2015, científicos de la NASA han cartografiado los niveles de hidrógeno de los depósitos lunares utilizando datos de la sonda espacial Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). Esta investigación ha mostrado unos niveles sorprendentemente altos de hidrógeno en las laderas de cráteres del hemisferio sur de la Luna. Es cierto que hay agua, pero poquita, y de difícil acceso, así que es cuestión de especular y de imaginarnos, como obtiene el agua nuestro querido Hombre de la Luna.


Y colorín colorado, este cuento navideño se ha acabado. Con todos nuestros buenos deseos y con intención de haberos despertado un poquito de curiosidad por la Luna, despedimos este post, deseando una Feliz Navidad y un Feliz Solsticio de Invierno a todos los lectores de La Ciencia de la Vida. Espero que cuando esta noche, o mejor mañana, miréis a la Luna Llena y felicitéis por estas fiestas a vuestros seres queridos penséis tanto en la belleza de nuestro satélite, como en las personas que necesitan de nuestro cariño. ¡FELICES FIESTAS!

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Referencias:

http://www.johnlewis.com/christmas-advert
http://curiosoperoinutil.com/2007/07/10/consultorio-cpi-globos-perdidos/
http://astronomia.net/cosmologia/lec117.htm
https://es.wikipedia.org/wiki/Fase_luna
http://danielmarin.naukas.com/2014/01/03/como-viajar-la-luna/http://danielmarin.naukas.com/2014/01/03/como-viajar-la-luna/
http://www.cienciakanija.com/2013/02/07/ilusion-lunar-por-que-la-luna-parece-mas-grande-cerca-del-horizonte/
http://chasat.blogspot.com.es/p/faq.html
http://www.yunhuanelectronics.com/Meteorological_balloons_manufactured.htm
http://noticiasdelaciencia.com/not/7166/una-atmosfera-en-la-luna/
https://actualidad.rt.com/ciencias/165712-nasa-senales-agua-luna

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Entradas relacionadas:

- El oso y la liebre. Un cuento de Navidad.
- Monty el pingüino. Un cuento de Navidad.


2 comentarios:

Alucard Saeba dijo...

Un apunte:

El cuarto creciente es el que tiene forma de D, y el menguante el que tiene forma de C. Por eso en España se suele decir que "la luna es mentirosa": cuando crece dice que "decrece" (D) y cuando mengua dice que "crece" (C).

Carlos Lobato dijo...

Muchas gracias. No sé como se me pasó. Puse el gráfico correcto del Hemisferio Norte y justo debajo lo escribí mal. Gracias por la corrección! :)

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