Eclipses: de la armonía de las esferas al baile celestial

Autor: Manuel Pancorbo Castro.

Introducción

La Tríada de Eclipses Ibéricos es una concatenación de tres eclipses de Sol en años consecutivos, cuya zona de mejor visibilidad incluye a la Península Ibérica. Los dos primeros serán totales (12 de agosto de 2026 y 2 de agosto de 2027) y el tercero anular (26 de enero de 2028). Ante la cercanía del primer evento vamos a repasar la mecánica de un eclipse, en particular de los eclipses de Sol y de Luna que podemos admirar desde la Tierra.

Sistema Tierra-Luna

Antes de ver cómo funciona un eclipse tenemos que recordar un poco los movimientos de la Tierra y la Luna.

Movimientos de la Tierra

La Tierra presenta una órbita kepleriana de excentricidad 0.0167 cuyo semieje mayor (radio medio) mide 149.6 millones de kilómetros. El punto más cercano al Sol de la órbita se llama perihelio y el más lejano afelio y durante la órbita el Sol presenta un tamaño aparente que oscila de esta forma: 0.52546 < θS < 0.54323; la cota inferior corresponde al Sol en el afelio y la mayor en el perihelio.

La Tierra también rota sobre sí misma, en el mismo sentido de la órbita, pero el eje de rotación está inclinado  ∼ 23.5 respecto al eje de la órbita. Dos planos se intersectan en una línea llamada genéricamente línea nodal, y en el caso de los planos orbital y rotacional de la Tierra esta línea se llama línea de equinoccios. El eje perpendicular a la línea de equinoccios se llama línea de solsticios e intersecta la órbita en dos puntos que corresponden al inicio del verano boreal (invierno austral) e invierno boreal (verano austral). Véase la Figura 1.

Figura 1. Órbita de la Tierra y estaciones; se ha exagerado la
excentricidad de la órbita para mejor visualización. Adaptado de
Wikipedia.

Obsérvese que el eje de ápsides (perihelio-afelio) no coincide con la línea de solsticios; la última vez que ocurrió esto fue hacia el año 1200 de nuestra era.

El plano de rotación de la Tierra se considera el plano de referencia desde el punto de vista de la Astronomía; el plano orbital se llama también plano de la eclíptica.

La Luna

La Luna sigue una órbita kepleriana alrededor de la Tierra, que es su referencia gravitatoria, con un semieje mayor de 385 000 km y una excentricidad 0.055. Además, la órbita está inclinada  ∼ 5 respecto a la eclíptica, lo que define una línea nodal con sus dos nodos. Casualmente, la relación entre el tamaño de la Luna y su distancia a la Tierra es aproximadamente igual al tamaño del Sol respecto a su distancia a la Tierra; eso significa que ambos astros tienen tamaños relativos similares; el tamaño aparente de la Luna oscila entre apogeo y perigeo: 0.48978 < θL < 0.55800. En la Figura 2 podemos ver el tamaño relativo de ambos astros en las situaciones extremas. Vemos que hay escenarios en que la Luna taparía completamente al Sol si se pusiera delante.

Figura 2. Sol y Luna superpuestos en puntos extremos de las órbitas: a la
izq. el Sol (blanco) en el afelio y la Luna (azul) en el perigeo; a la
dcha. el Sol en el perihelio y la Luna en el apogeo.

La Luna también rota sobre sí misma pero tiene rotación capturada, esto es, su periodo de rotación coincide con el periodo orbital promedio.

Definición de mes

Tomemos como referencia el mes sidéreo, es decir, el tiempo que tarda el eje Tierra-Luna en apuntar al mismo punto del fondo de estrellas; su valor es TE= 27d 7h 49m. Pero el mes que más conocemos es el mes sinódico o lunación que es el tiempo que se necesita para que Tierra, Sol y Luna repitan su posición relativa y es el conocido valor de 29 días y medio: TS= 29d 12h 44m; la razón de estos 2 días extra es porque durante la órbita de la Luna, la Tierra avanza a su vez en su órbita respecto al Sol y al cumplirse el mes sidéreo los tres astros han perdido su posición relativa. Son necesarios algo más de 2 días para recuperar esa posición.

Otra definición interesante es la de mes anomalístico, que es el tiempo entre dos tránsitos por el perigeo; su valor es TA= 27d 13h 19m, es decir, ligeramente superior al mes sidéreo lo que significa que el perigeo avanza sobre la órbita. Para los eclipses es útil definir el mes draconiano, que es el tiempo entre dos tránsitos por el mismo nodo y su valor es TD= 27d 5h 6m, ligeramente inferior al mes sidéreo porque el momento angular del sistema Tierra-Luna precesa en el campo gravitatorio del Sol, por lo que la línea de nodos retrocede y la Luna «llega antes».

Mecánica de los eclipses

Los eclipses son un tipo particular de sizigia, que es una palabra de origen griego que significa «encuentro» y que en Astronomía indica la conjunción de dos o más astros en una misma región del cielo. Los eclipses se producen cuando el tamaño aparente de los astros involucrados es similar, como es el caso en el sistema Tierra-Luna.

Figura 3. Esquema del mecanismo de los eclipses, con las dos estaciones
de eclipse. Por simplicidad, no se considera el retroceso de la línea
nodal. Fuente: Wikipedia.

Para que se produzca un eclipse hace falta que el Sol, la Tierra y la Luna se encuentren alineados. Aparentemente esto ya ocurre todos los meses dos veces, cuando la Luna se encuentra en las fases llena —condición para eclipse de Luna— o nueva –condición para eclipse de Sol—, pero el resultado es que no vemos tantos eclipses. La razón es la inclinación de la órbita lunar, que hace que la Luna no siempre se encuentre sobre el eje Tierra-Sol.

Por tanto es necesaria otra condición: que el eje Tierra-Sol sea coincidente con la línea nodal de la órbita lunar. Los dias alrededor de este suceso astronómico se denominan estación de eclipses y ocurren dos veces al año, con una diferencia de 6 meses. En realidad, dado el retroceso de la línea nodal, el tiempo entre estación de eclipses es algo inferior a 6 meses. La Figura 3 permite entender mejor esta geometría.

En 2026 las estaciones de eclipse tienen lugar en febrero y en agosto. Además, en cada estación de eclipses podría haber dos eclises consecutivos, de Luna y después de Sol o viceversa. La estación de eclipses de febrero de 2026 dio lugar a un eclipse de Sol el 17 de febrero y a uno de Luna el 3 de marzo; la de agosto nos ofrecerá el eclipse de Sol del 12 de agosto y uno de Luna el 27-28 de agosto.

Eclipse de Sol

Un eclipse solar tiene lugar exclusivamente en la fase Luna nueva. Si se dan las circunstancias de que θL > θS tenemos un eclipse total, y entonces hay una zona en la superficie de la Tierra, que es la zona de umbra, en que el Sol queda totalmente oculto por la Luna, como en la parte izquierda de la Figura 2. El eclipse del 12 de agosto de 2026 será total.

Figura 4. Esquema de un eclipse total de Sol, con la geometría de las
zonas de umbra y penumbra. Fuente: Wikipedia.

En el caso de que θL < θS tenemos un eclipse anular, como en la parte derecha de la Figura 2 y solo es visible de esta forma desde algunas partes de la Tierra.

En ambos casos, alrededor de la zona de totalidad/anularidad, hay una vasta región donde se proyecta la penumbra del eclipse y este se puede ver de forma parcial, dando la impresión de que el Sol está «mordido» por la Luna.

Eclipse de Luna

Los eclipses lunares tienen lugar durante la fase de Luna llena y la geometría es idéntica al eclipse solar, pero con los papeles de la Luna y la Tierra invertidos. Como el tamaño aparente de la Tierra vista desde la Luna es tres veces mayor que el de la Luna, la zona de umbra es más extensa. Desde la Luna se ve como un eclipse solar, con la Tierra ocultando al Sol, y, obviamente, nunca puede ser anular.

Los eclipses de Luna pueden ser totales o parciales, dependiendo de si la Luna atraviesa la zona de umbra total o parcialmente. También puede ser eclipse penumbral si la Luna solo se mueve por la zona de penumbra.

Figura 5. Esquema de la disposición de los distintos eclipses de Luna. Fuente: De la Tierra al universo: Astronomía general teórica y práctica, D. Galadí y J. Gutiérrez. Ed. Akal.

En los eclipses totales la Luna no desaparece del cielo, tragada por la sombra de la Tierra, sino que resplandece con débil brillo rojizo. El motivo es la difracción de los rayos del Sol por la atmósfera terrestre, que los curva e iluminan tenuemente la Luna. El color rojo se debe a la dispersión de Rayleigh, que es más eficaz con las longitudes de ondas bajas (por eso el cielo se ve de color azul) y quedan solo las longitudes de onda larga sin dispersar; es el mismo fenómeno por el que vemos el Sol de color rojo al atardecer.

Frecuencia relativa de eclipses de Sol y Luna

Existe la creencia popular de que los eclipses de Luna son más frecuentes que los de Sol. Al fin y al cabo, la Tierra es más grande y «hace más sombra» que la Luna. Pero también es verdad que esa pantalla que bloquea la luz en los eclipses de Luna, es la misma sobre la que se proyecta la más pequeña sombra de la Luna en los eclipses de Sol y entonces tiene mucha superficie donde proyectarse; por tanto el margen de tolerancia al desalineamiento es grande y compensa el menor tamaño de la Luna.

En definitiva, se ha comprobado que ambos eclipses son igual de frecuentes. Lo que sí es cierto es que los eclipses de Luna tienen mayor visibilidad que los de Sol, los cuales dependen mucho de estar en el sitio correcto en el momento oportuno, mientras que los de Luna, una vez que se producen, son visibles a todo el hemisferio nocturno.

Por tanto a lo largo de su vida una persona ordinaria, que no sea «cazadora de eclipses», será testigo de más eclipses de Luna que de Sol.

Ciclo de Saros

La posición de los tres astros en un eclipse se puede repetir al cabo del tiempo. Si al cabo de n lunaciones se cumplieran m meses draconianos, entonces volveríamos a la misma situación y el mismo eclipse tendría lugar.

Pues bien, esta situación ocurre con n = 223 y m = 242 y esto define un periodo llamado ciclo de Saros: S = 223TS ≃ 242TD = 18a 11d 08h. Además, este valor es muy cercano a 239 meses anomalísticos, por lo que la Luna queda en una posición muy parecida en su órbita kepleriana y tiene el mismo tamaño aparente. Dado el remanente de 8 horas, hay ciertas posibilidades de que cada tres ciclos el eclipse se produzca en una región próxima, ya que en ese caso se completaría una revolución terrestre completa.

Los ciclos de Saros están numerados y cada uno contiene varias decenas de eclipses. El eclipse del 12 de agosto de 2026 es el número 48 del Saros 126; el del 2 de agosto de 2027 será el número 38 del Saros 136, el mismo al que pertenece el famoso eclipse de 29 de mayo de 1919 con el número 32, que permitió comprobar una de las predicciones más sorprendentes de la Teoría General de la Relatividad.

Para saber más

Un excelente libro de divulgación de Astronomía, donde se explica todo lo que necesitas saber sobre eclipses y en general sobre Astronomía, tanto a ojo desnudo como con instrumentos:

La obra definitiva en lengua castellana para introducirse en la Astronomía, que incluso puede usarse como manual universitario.

Es muy interesante la siguiente guía para ver el trío de eclipses de 2026 a 2028, desarrollada por Javier Tajuelo. Para tener toda la información sobre el Trío de Eclipses Ibéricos recomiendo visitar la web enlazada.

Epílogo

Una vez que hemos hablado un poco de Física, como presume este blog, toca disfrutar del eclipse el 12 de agosto. Si tienes la suerte de estar en la banda de totalidad y de que no haya nubes, el espectáculo está garantizado aunque sea breve. Incluso si solo tienes la oportunidad de verlo parcialmente merece la pena buscar un sitio para observarlo.

Pero, por favor, hazlo de forma segura. Usa solo gafas de eclipse homologadas, o bien proyecta el Sol sobre una pantalla. ¡No arriesgues la salud de tus ojos!

Autor: Manuel Pancorbo Castro.
Manuel Pancorbo Castro es profesor del Departamento de Física Interdisciplinar de la UNED.

3 respuestas a «Eclipses: de la armonía de las esferas al baile celestial»

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