¿Qué tipo de astronomía se puede hacer en las piscinas de verano?. Hay un fenómeno muy curioso, que todos hemos observado en las piscinas expuestas a la luz del sol, que está muy relacionado con otro del que todos hemos dado cuenta al observar las estrellas cualquier noche, ya sea por curiosidad científica o por un arrebato romántico ;-).
Luz difractada en el fondo de la piscina
Cualquiera que haya observado las estrellas alguna noche habrá caído en la cuenta de que algunas parecen parpadear. La luz que nos llega desde esos pequeños puntos brillantes parece cambiar, tiene una variación en intensidad, como el brillo de una vela en la oscuridad, pero, ¿os habéis planteado porqué ocurre eso?, pues bien, para pensar sobre ello no hace falta que sea de noche, imaginad que estamos en una piscina de verano y que la lectura del «HOLA» ha dejado de interesarnos, para matar el aburrimiento os recomiendo que hagamos algunas hipótesis de porqué podría suceder esto con las estrellas.
Posibles causas del parpadeo de las Estrellas
Llegados a este punto nos afanamos en buscar un boligrafo para realizar anotaciones al margen de nuestra revista favorita.
El brillo de las estrellas varía por:
- Quizá la atmosfera presenta algún tipo de cambio temporal en su transparencia provocando que se absorba parte de la luz que proviene de estas estrellas parpadeantes. Esta variación puede ser debida a la formación y desaparición repentina de nubes o acumulación de polución que se produce de una manera semi-aleatoria.
- La intensidad de la luz emitida por la estrella varia por si misma, en un continuo aumento y disminución de la energía de fusión producida por estos enormes generadores. (Leemos el «HOLA», pero también de vez en cuando vemos documentales de «La 2», ¡no te vayas a creer!)
- ¿A ver si el parpadeo va a estar producido por algún tipo de pantalla no-uniforme situada entre el observador (que somos nosotros) y lo observado (que es la estrella), y que además esta pantalla se mueve produciendo una atenuación variable con el tiempo?
Llegado a este punto, y para ser una tarde de verano en la que queremos estar relajados en la piscina, nos tomamos un descanso y seguimos leyendo el reportaje donde presentan un chalet que parece un palacio, pero no podemos resistir la tentación y nos echamos una siestecica para dejar enfriar la neurona después de tanta formulación de hipótesis.
Una vez recuperada la temperatura adecuada de la neurona, retomamos nuestras notas y vamos argumentando cada una de las hipótesis.
Reflexiones sobre las hipótesis propuestas:
- Que las nubes o la polución se acumule de manera tan rápida no parece que tenga mucho sentido, primero porque de día no se observa y segundo porque de noche los planetas no parecen parpadear, con lo que la atmósfera mantiene su transparencia al menos bajo circunstancias normales.
- Que la potencia del generador de fusión varíe con la velocidad a la que parpadean las estrellas no parece una cosa muy lógica, ya que estaríamos observando unas convulsiones importantes en esta energía, y además cuando observamos la misma estrella desde una altura mayor, como la cima de una montaña, no parece parpadear. Incluso hay testimonios de personas que han viajado al espacio y aseguran que las estrellas no parpadean. ¡Qué fuerte!. ¿Y si se encendiesen y se apagasen las estrellas? Déjate de tonterías que esto está explicado en el post «vecino» Apagando el interruptor del Sol 😉
- O me quedo con la última hipótesis o me voy a dar un baño.
Efectivamente y dado que solo hace 3 horas que hemos comido y nuestra madre siempre nos aconsejaba al menos 8 horas de digestión antes del baño, no nos queda otra opción que trabajar sobre esta última hipótesis.
La existencia de una pantalla no uniforme sería consistente, y además dependiendo de las características de esta pantalla podría ser consistente con que los planetas no se viesen afectados, y dado que es una pantalla producida por la atmósfera, también sería consistente con el movimiento que hemos supuesto, ya que el viento u otras perturbaciones atmosféricas podrían ser la causa de dicho movimiento.
¡Alé! pues ya tenemos explicación, hay una pantalla que se mueve y que produce esta perturbación, es decir, el parpadeo de las estrellas está provocado por las perturbaciones de la atmósfera. Bonita teoría, y cierta, pero dado que aún nos quedan 5 horas de digestión nos da por seguir desarrollando nuestra teoría.
La primera duda que nos asalta es ¿Es posible tener una estructura que no absorba la luz y que cambie la intensidad de la luz percibida de las estrellas sin afectar a los planetas?
La respuesta a esta pregunta es clara, Sí, de hecho cualquier lente cambia la intensidad de luz que apreciamos, concentrándola (lentes convergentes como en una lupa) o dispersándola (lentes divergentes como las de un miope), además a nuestro lado en la piscina, tenemos un ejemplo claro, los brillos de la luz que se observan en el fondo de la piscina a pleno sol como en la foto que encabeza este post, o de un modo más concreto como en la siguiente foto:
Avispa formando lentes divergentes
Como bien se explica en este post, la tensión superficial soporta el peso de la avispa, pero esta deforma el agua formando unas pequeñas lentes divergentes. Ese oscurecimiento del fondo de la piscina se produce porque el índice de refracción del agua es distinto al del aire lo que provoca que los rayos de luz se vean desviados como se observa en la figura.
Lentes acuáticas por deformación de la superficie
Lo que nos termina de explicar estos dibujos que se forman en el fondo de la piscina. Estas formas son debidos a la deformación de la superficie del agua, de manera muy similar a la pantalla transparente que hemos supuesto en nuestra hipótesis.
¡Qué tranquilos nos hemos quedado! ya tenemos explicación, y además tenemos un ejemplo claro al lado nuestro, con lo que orgullosamente vamos a contárselo al primero que veamos que se levanta de la siesta, porqué además sabemos que este cambio en el índice de refracción se puede producir en la atmósfera debido a cambios de temperatura, solamente que esta pantalla estará mucho más alta.
El problema es que la próxima vez que estemos mirando las estrellas no podremos evitar sentirnos como si estuviésemos en el fondo de una piscina.
Después de contarle nuestra disquisición al «ex-siestero» de turno, que casualmente se ha mostrado interesado (no tenía escapatoria ya que su madre utilizaba la misma tabla que la mía para calcular los periodos de digestión segura), este nos suelta: «que vale, que muy bien, pero … ¿Porqué esa pantalla de lentes transparentes móviles que se encuentra sobre nuestras cabezas afecta a las estrellas y no a los planetas?«. Lo que convierte nuestra alegría en dudas, (cosa que normalmente pasa a los científicos, pero que a partir de ahora queda demostrado que también puede pasarle a los lectores del «HOLA»).
Desgraciadamente la respuesta no estaba en nuestra neurona, así que decidimos, por fin, ir a pegarnos un baño que para eso estamos en una piscina, sin embargo la suerte no nos acompaña ya que se nubla lo que hace que el baño sea una cosa muy poco apetecible.
Sin embargo y como pasa en numerosas ocasiones, ¡esa nube vino a salvarnos!. Como por arte de magia, los bonitos dibujos que hacía la luz del sol en el fondo de la piscina desaparecen, lo que nos da la solución a la duda planteada.
En un cielo nublado no se producen esos dibujos, ya que la fuente de luz es mucho más extensa, la luz proviene desde todos los ángulos, y no solo de ese puntazo amarillo que es nuestro sol. La explicación para que las estrellas parpadeen y los planetas no, debe ser similar, y lo es.
Aunque los planetas sean más pequeños que las estrellas, están muchísimo más cerca de nosotros, y aunque difícil de apreciar, eso supone que ocupan una mayor extensión en el cielo, lo que se traduce en un tamaño angular mayor que el de las estrellas. Esa capa de lentes atmosféricas que hemos supuesto tendrán un tamaño que no afectará a nuestra visión de los planetas.
Y ahora sí, ya tenemos la explicación completa, y además la nube pasó y nos podemos bañar. Maravillados por los descubrimientos hechos en una piscina de verano, llegamos a la conclusión de que nuestro planeta es fabuloso, y que gracias a su atmósfera vemos esos parpadeos tan evocadores, cosa que no podrán decir los marcianos, porque con una atmósfera tan tenue como la de Marte, será muy difícil que se den las condiciones que permitan sentirnos como en el fondo de una piscina ;-).
Esta entrada participa en la XL edición del Carnaval de la Fisica, alojado en esta ocasión por Cuantos y Cuerdas
Referencias:
Este post está basado en el siguiente artículo de American Journal of Physics
Why do stars twinkle, and do they thinkle on Mars?
Meditaciones Dactilares 
Tan importante es este asunto (seeing) que la resolución de los telescopios de gran tamaño está prácticamente condicionada por la corrección de este efecto. Es por eso que todos los telescopios de gran tamaño de nueva construcción utilizan una óptica adaptativa para corregir las desviaciones de los rayos provocadas en la atmósfera. La óptica adaptativa no es mas que la movilidad de los espejos primarios de los telescopios al mismo «ritmo» que lo hace la atmósfera, pero en sentido inverso, para poder así eliminar el efecto de la atmósfera, tan desagradable para las observaciones astronómicas.
Un saludo!
Gracias por el comentario, en un principio pensé en hablar también de la óptica adaptativa, pero ya me iba quedando muy denso.