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Expediciones Científicas
Luz Zodiacal y Gegenschein

Luz Zodiacal y Gegenschein

07.11.2015.

Luz Zodiacal y Gegenschein.

M. Serra-Ricart – mserra@iac.es
Astrónomo Instituto de Astrofísica de Canarias

 

La luz zodiacal es un fenómeno físico en el que la luz solar es reflejada -el término exacto es dispersada- por el polvo interplanetario que se encuentra en el plano eclíptica (plano que define la órbita de la Tierra y donde se encuentran, de forma aproximada, las órbitas del resto de planetas y la Luna). Produce un resplandor en el cielo visible desde la Tierra que puede observarse en la dirección solar al amanecer o atardecer y localizado alrededor del plano de la eclíptica (de hecho su nombre tiene su origen en que se proyecta sobre las constelaciones del zodíaco, situadas, también, a lo largo de la eclíptica). La luz zodiacal puede llegar a ser más luminosa que la Vía Láctea pero, al situarse cerca del horizonte local, nuestra atmósfera -por extinción- dificulta su visibilidad. Cerca del ecuador (ver fig. 1) donde la eclíptica está casi perpendicular al horizonte, la luz zodiacal puede observarse con claridad.

Figura 1.- Luz zodiacal y Vía Láctea desde el P.N. de Sibiloi (Lago Turkana, Kenia) el día 4 noviembre 2013 (expedición  shelios2013 ). Autor J.C. Casado-starryearth . Alta Resolución

Figura 1.- Luz zodiacal y Vía Láctea desde el P.N. de Sibiloi (Lago Turkana, Kenia) el día 4 noviembre 2013 (expedición shelios2013 ). Autor J.C. Casado-starryearth . Alta Resolución

El gegenschein (contraluz, en alemán) tiene el mismo origen que la luz zodiacal, sin embargo el brillo observable es mucho menor. De hecho, éste es tan débil que no puede verse si hay contaminación lumínica, por leve que fuere. Los flujos luminosos provenientes de fuentes naturales, la Luna o algún planeta cercano, o de origen artificial, iluminación urbana, e incluso la proximidad a la Vía Láctea, nos impiden la observación del fenómeno. Sólo en cielos muy oscuros aparece el gegenschein y su detección demuestra la calidad astronómica del lugar. Además de en los Observatorios de Canarias (IAC, Tenerife) también se ha detectado en Cerro Paranal (imagen, ESO, Chile) incluso puede detectarse en lugares con poca contaminación lumínica situados en la España penínsular como el Valle del Jerte (ver figura 3) situado al norte de la provincia extremeña de Cáceres. En el Hemisferio norte uno de los mejores momentos para observar el gegenschein es el mes de octubre pues se encuentra alejado de la Vía Láctea (posición del gegenschein en cualquier fecha).

Figura 2a.- Gegenschein y otros fenómenos -y objetos celestes- atmosféricos entre los que cabe destacar los airglow verde y rojo. La imagen es una suma de 4 fotografías de 30 segundos de exposición tomadas con un objetivo ojo de pez circular para aumentar la relación señal/ruido y capturar detalles con poca luz. La imagen fue obtenida la noche del 14 de febrero 2015 desde el Observatorio del Teide (IAC), en la isla de Tenerife, Islas Canarias. Autor J.C. Casado-starryearth . Alta Resolución

Figura 2a.- Gegenschein y otros fenómenos -y objetos celestes- atmosféricos entre los que cabe destacar los airglow verde y rojo. La imagen es una suma de 4 fotografías de 30 segundos de exposición tomadas con un objetivo ojo de pez circular para aumentar la relación señal/ruido y capturar detalles con poca luz. La imagen fue obtenida la noche del 14 de febrero 2015 desde el Observatorio del Teide (IAC), en la isla de Tenerife, Islas Canarias. Autor J.C. Casado-starryearth . Alta Resolución

El brillo (ver figura 2 y 3) se manifiesta como una región oval (entre 10-15 grados), suavemente resplandeciente, orientada a lo largo del plano de la eclíptica. Mientras la luz zodiacal se observa en la dirección del Sol, al atardecer o amanecer, el gegenschein se ve en la dirección contraria (anti-solar).

Figura 2b.- Figura 2a pero con con indicaciones en cada uno de los fenómenos y objetos celestes. Autor J.C. Casado-starryearth . Alta Resolución

Figura 2b.- Figura 2a pero con con indicaciones en cada uno de los fenómenos y objetos celestes. Autor J.C. Casado-starryearth . Alta Resolución

La primera noticia que se tiene de la observación de un gegenschein es de 1730 (Esprit Pézenas). Pero realmente fue el explorador alemán Alexander von Humboldt, quien popularizó este fenómeno nombrándolo en su lengua materna. Más tarde, el astrónomo danés Theodor Brorsen publicó las primeras investigaciones, en 1854.

Figura 1.- Gegenschein, débil resplandor con forma oval entre los dos brazos de la Vía Láctea, desde el Valle del Jerte, Extremadura. La observación se realizó el 22 de octubre de 2015. Autor J.C. Casado-starryearth . Alta Resolución

Figura 1.- Gegenschein, débil resplandor con forma oval entre los dos brazos de la Vía Láctea, desde el Valle del Jerte, Extremadura. La observación se realizó el 22 de octubre de 2015. Autor J.C. Casado-starryearth . Alta Resolución

Como ya comentamos, tanto la luz zodiacal como el gegenschein se producen debido a la dispersión de la luz solar por el polvo interplanetario situado en el plano de la eclíptica. Mientras el primer fenómeno -luz zodiacal- se origina en todo el anillo de polvo que rodea al Sol -su brillo dependerá de la intensidad de la radiación solar incidente y la densidad de las partículas de polvo- el Gegenschein tiene su origen en las partículas de polvo que se encuentra en los Puntos de Lagrange L4 y L5 del sistema Tierra-Luna. Pero ¿qué son los Puntos de Lagrange?

Puntos de Lagrange
Los puntos de Lagrange son cinco posiciones (ver figura 2) en un sistema gravitatorio de dos cuerpos en el que un objeto pequeño (de masa despreciable frente a M1 y M2 y sólo afectado por la gravedad), puede estar en equilibrio respecto a los dos objetos más grandes, por ejemplo un satélite artificial (cuerpo pequeño) con respecto a la Tierra y la Luna (objetos grandes M1 y M2 en la figura 4). Los puntos de Lagrange marcan las posiciones en las que la atracción gravitatoria combinada de las dos masas grandes ( Tierra y Luna, pongamos por caso) proporciona la fuerza centrípeta necesaria para que un pequeño cuerpo situado en estos puntos (supongamos un satélite) pueda rotar sincrónicamente, en nuestro caso, con la Luna alrededor de la Tierra.
En el sistema Sol-Tierra, L1 es muy útil para satélites solares ya que el Sol nunca es eclipsado ni por la Tierra ni la Luna (por ejemplo SOHO) mientras que L2 es ideal para observaciones nocturnas pues el Sol siempre estará en la misma posición, hecho importante para proteger las ópticas (el futuro telescopio espacial de 6,5m James Webb se situará en L2). Tanto L1 como L2 se encuentran a una distancia aproximada de 1,5 millones de km de la Tierra.

El equilibrio en los puntos L1, L2 y L3 es inestable (aunque es posible encontrar órbitas periódicas estables alrededor de estos puntos) mientras que, L4 y L5 muestran un equilibrio estable (siempre que la razón de las masas M1/M2 sea mayor a 24,96 que es el caso de Tierra-Luna y Sol-Tierra); es decir, si un cuerpo (por ejemplo un asteroide) pasa a una velocidad moderada cerca de estos puntos será “atrapado” y nunca más podrá salir (sólo una gran colisión podría liberarlo). L4 y L5 son atractores o “los basureros” de nuestro sistema solar. L4 y L5 son llamados a veces “puntos triangulares de Lagrange” pues se encuentran aproximadamente a 60 grados por delante y detrás de M2.
¿Qué encontramos en los distintos “basureros” de nuestro sistema solar?

– El sistema Sol-Tierra sólo contiene polvo interplanetario y el asteroide 2010 TK7.
– El sistema Tierra-Luna contiene polvo interplanetario, causante del gegenschein.
– El sistema Sol-Júpiter está ocupado por los asteroides troyanos, esa es la razón por la que a L4 y L5 también se les denomina “puntos troyanos”.

Figura 4.- Puntos de Lagrange (L1, L2, L3, L4 y L5) en un sistema gravitatorio de dos cuerpos (M1-M2 con M1 -por ejemplo la Tierra- mayor que M2 -por ejemplo la Luna-).

Figura 4.- Puntos de Lagrange (L1, L2, L3, L4 y L5) en un sistema gravitatorio de dos cuerpos (M1-M2 con M1 -por ejemplo la Tierra- mayor que M2 -por ejemplo la Luna-).

 

Material audiovisual

Imágenes Luz Zodiacal y Gegenshein.

GCS-Zodiacal Light-Gegenschein

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