El 14 de octubre de 2023 y el 8 de abril del presente año ocurrieron dos eclipses solares visibles en Cuba. De algunas consecuencias perceptibles durante la ocurrencia de tales fenómenos y varios resultados de la observación de ambos eventos astronómicos, tratará hoy la sección Mirar las Estrellas. 

Características de esos eclipses y condiciones de observación en Cuba

Un eclipse solar se produce cuando la Luna se interpone entre el Sol y la Tierra, siempre que dicha alineación ocurra con esos tres astros en un mismo plano. Bajo esas condiciones, se distinguen varios tipos de eclipses. El eclipse ocurrido el 14 de octubre de 2023 fue de tipo anular y observado como tal en su máxima fase en la franja ocupada por los territorios del Oeste de los EEUU (estados de Utah, Nuevo México y Texas), Península de Yucatán (México), Honduras, Nicaragua, Panamá, Colombia y Norte de Brasil.

El término “anular” se debe a que, durante el máximo de dicho fenómeno, la zona del disco del Sol que queda sin tapar por la Luna tiene forma de anillo. La razón de esto es que la Luna no tiene en el cielo el tamaño aparente igual o mayor que el del Sol para cubrirlo completamente, como ocurre en otro de los tipos de eclipse solar, conocido como eclipse total de Sol. Esto es consecuencia, en gran medida, de que durante el eclipse anular la Luna se encuentra más alejada de la Tierra que su distancia promedio y por ello se observa el disco lunar más pequeño.

Por su parte, el eclipse del 8 de abril de este año fue de tipo total y observado como tal en su máxima fase en la franja ocupada por el Norte de México y los estados de EEUU de Texas, Arkansas, Illinois, Indiana, Detroit y New York, además de Montreal (Canadá). 

Como nuestro país no está ubicado dentro de ninguna de las dos franjas conformadas por los territorios citados anteriormente, sino próximo a estas, ambos eclipses fueron visibles en Cuba como parciales.

Eclipse anular de Sol del 14 de octubre de 2023

Dada la proximidad de nuestro país a la zona en que ese eclipse sería observado como anular (el territorio más cercano a Cuba de esa franja era la Península de Yucatán, México), este fue visible en Cuba como un eclipse parcial de gran magnitud. Lo anterior implicó que, en su máximo, el porcentaje del disco del Sol cubierto por la Luna era superior al 60 por ciento, si era visto desde algún sitio de la mitad oeste del occidente cubano. 

El lugar desde donde realizamos las observaciones fue la localidad de Don Mariano, municipio de Caimito (provincia de Artemisa). El instrumento utilizado fue un telescopio refractor de 62 mm de diámetro, con montura acimutal variante americana, propiedad del autor de este trabajo y nombrado por él como R62MA. El aumento que se empleó fue de 100 X (cien veces) y la imagen del Sol fue proyectada en una pantalla, un método más seguro que la utilización de filtros para su observación.

Durante la ocurrencia del fenómeno, también se instaló encima del tubo de R62MA un fotómetro para medir la luminosidad de un área del cielo distante a 45º del Sol. Los datos generados por ese fotómetro fueron almacenados en una computadora, conectada a este por un puerto USB. Tanto la pantalla como el fotómetro fueron ideados y fabricados por el autor de este trabajo. En la figura 1 se muestra el referido telescopio y los dispositivos acoplados al mismo.

Figura 1.- Telescopio R62MA y accesorios, utilizados en la observación del eclipse solar del 14 de octubre de 2023.

Las buenas condiciones meteorológicas permitieron el registro en imágenes del eclipse durante todo el periodo de su ocurrencia, que se inició a las 11h 54m 54s y finalizó a las 15h 15m 53s. En esas 3h 20m 59s fueron tomadas 193 imágenes, de las que se muestran nueve en la secuencia de la figura 2. Esa cobertura en imágenes incluyó la ocultación de dos grandes manchas solares (3464 y 3465, según la enumeración de la National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA, de EEUU), por la Luna. En la figura 3 se muestra una secuencia de la ocultación de una de ellas. Para la obtención de todas las imágenes fue utilizada una cámara Canon SX230HS de 12.1 Mpíxeles y dotada de un sistema estabilizador de imágenes.

Figura 2.- Secuencia de nueve imágenes que cubren el período de duración del eclipse solar del 14 de octubre de 2023, observado desde Don Mariano. El tiempo entre una imagen y la siguiente varía entre 20 y 30 minutos. El orden de cada imagen en la secuencia es señalado por el número en la esquina superior derecha de las mismas.

Figura 3.- Secuencia de imágenes de la ocultación de la mancha solar 3464 por el disco de la Luna. Más distante del limbo lunar (borde circular de la zona oscura en el extremo izquierdo de cada imagen), se observa la mancha solar 3465. El orden de cada imagen en la secuencia es señalado por el número en el borde inferior de las mismas.

Una de las consecuencias más evidentes del eclipse de Sol es que durante su ocurrencia disminuyó la iluminación diurna. Esa disminución fue más notable en un rango de 40 minutos, centrado en el máximo (o sea, 20 minutos antes y 20 minutos después del máximo, que ocurrió a las 13h 34m 14s), a tal punto que fue perceptible a simple vista. Lo anterior era esperado, pues en dicha fase del fenómeno y para el lugar donde fue observado (Don Mariano) el porcentaje del disco solar cubierto por la Luna fue considerablemente grande (69 por ciento). Sin embargo, el efecto notado en dicha iluminación fue diferente a cuando una nube tapa al Sol. Lo observado fue un cambio en la tonalidad del color amarillo de esa luz, tal y como se muestra en la figura 4.

Figura 4.- Cambio en la tonalidad del color de la luz diurna como consecuencia de la disminución de la iluminación solar. Para apreciar dicho efecto, compare el jardín del sitio de observación antes (imagen inferior), próximo (imagen central) y después (imagen superior) del máximo del eclipse. La hora en que fue tomada cada una de esas imágenes es 13h 11m 16s, 13h 28m 19s (unos seis minutos antes del máximo) y 13h 52m 40s, respectivamente.

Ese comportamiento de la iluminación diurna estuvo en correspondencia con los resultados obtenidos de las mediciones de la luminosidad de la región de cielo a 45º del Sol y cuya gráfica se muestra en la figura 5.

Figura 5.- Comportamiento de la luminosidad de un área del cielo a 45º del Sol, durante el eclipse. Dicha luminosidad fue normalizada a la luminosidad máxima medida de dicha área, que fue a las 11h 56m.

Otra de las consecuencias de ese eclipse de Sol fue la disminución de la temperatura ambiental durante la ocurrencia del fenómeno astronómico. Aunque ese parámetro físico no fue medido, resultó notable la sensación de frescura unos 20 minutos antes y media hora después del máximo, experimentada por las personas que participaron en la observación. Dicha sensación estuvo en concordancia con la disminución de la temperatura ambiental medida en las estaciones meteorológicas más cercanas, donde descendió la temperatura ambiental por debajo de 30 C por casi una hora (entre las 13h 15m y las 14h 09m).

Ese comportamiento de la temperatura ambiental durante los eclipses anulares y totales ha sido reportado por varios autores desde que el astrónomo inglés Edmund Halley lo descubriera en 1714. Él utilizó los datos de las mediciones de varios observadores distribuidos por toda Inglaterra, durante el eclipse total de Sol del 22 de abril de 1713.

Eclipse total de Sol del 8 de abril de 2024

A diferencia del eclipse anterior, esta vez Cuba se hallaba un poco más distante de la zona en que dicho eclipse sería observado como total (el territorio más cercano a nuestro país de esa franja era el estado de Arkansas, en EEUU). Por esa razón, dicho fenómeno fue observado en la Isla como un eclipse parcial de Sol de magnitud menor (en el máximo de ese eclipse el porcentaje del disco del Sol cubierto por la Luna era entre 40 y 45 por ciento, si se observaba desde alguna localidad del occidente cubano).

La observación de ese eclipse se realizó como una actividad de la Cátedra de Estudios Aeroespaciales del Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas (InSTEC) de la Universidad de La Habana (UH). En esa actividad, realizada en terrenos del propio InSTEC, participaron estudiantes de ese instituto y algunos invitados de otros centros universitarios. 

Para esa observación fue utilizado uno de los instrumentos de la cátedra: un telescopio refractor de 70 mm de diámetro, con una montura ecuatorial variante alemana. El aumento utilizado fue de 70 X (70 veces) y para observar el eclipse se empleó una pantalla de proyección. Las condiciones meteorológicas permitieron que el cielo estuviera despejado en la zona de interés durante la mayor parte del periodo de ocurrencia del fenómeno astronómico, el cual se inició a las 13h 39m 47s y finalizó a las 16h 5m 7s. En ese espacio de tiempo fueron tomadas 98 imágenes, de las que se muestran seis en la secuencia de la figura 6. Para la obtención de ellas fue utilizada una cámara Canon SX230HS de 12.1 Mpíxeles y dotada de un sistema estabilizador de imágenes.

Figura 6.- Secuencia de seis imágenes que cubren el período de duración del eclipse solar del 8 de abril de 2024, observado desde el InSTEC. El tiempo entre una imagen y la siguiente varía entre 10 y 50 minutos. El orden de cada imagen en la secuencia es señalado por el número en la esquina superior derecha de las mismas.

Resultó curioso que, durante la ocurrencia del eclipse, en las zonas iluminadas dentro de la sombra de los árboles se observara el Sol eclipsado (figura 7). Para entender lo anterior es oportuno recordar que la luz al atravesar el objetivo del telescopio (dos lentes formando un doblete acromático, en este caso) no solo es refractada, sino también dispersada y difractada. Por eso, lo que se identifica como imagen en realidad es el máximo central de un patrón de difracción donde el resto de sus elementos no son visibles porque el Sol es un objeto extenso, a diferencia del resto de las estrellas que, por estar mucho más lejanas, se observan como puntos luminosos.

Por cierto, cuando se observa una estrella con un telescopio es posible ver el máximo central (o sea, la imagen de la estrella que también es un punto) y uno o dos máximos secundarios del patrón, si la transparencia de la atmósfera terrestre lo permite. Esos máximos secundarios son anillos concéntricos al máximo central.

El tipo de difracción como la descrita para un telescopio es conocida como de abertura circular. Es la misma que se produce si se toma una caja, se abre un pequeñísimo orificio en uno de sus lados y se orienta hacia el Sol eclipsado para que pase su luz por ese orificio. Como resultado se obtendrá la proyección del patrón de difracción en el lado de la caja paralelo al lado donde se abrió el orificio. Dicho patrón tendrá solo el máximo central, o sea la imagen del Sol eclipsado, por lo explicado anteriormente sobre lo extenso de nuestra estrella.

¿Y cómo se explica lo observado en la sombra de los árboles durante el eclipse? Los pequeños resquicios entre el follaje de los árboles por el que logra pasar la luz que proviene directamente del Sol eclipsado funcionan como pequeños orificios donde esta es difractada y el lugar en donde se proyecta esa sombra (el suelo, en este caso) se observará el patrón de difracción, tantas veces como la cantidad de resquicios existentes, de la misma manera que se muestra en la figura 7.

Figura 7.- Sombra de uno de los árboles de la entrada del InSTEC a las 14h 46m 15s (unos siete minutos antes del máximo, que fue a las 14h 53m 23s). En las zonas iluminadas dentro de la sombra se aprecia una imagen del Sol eclipsado por cada resquicio por donde pasa la luz entre el follaje del árbol.

Es oportuno recordar que la causa de la difracción es la naturaleza ondulatoria de la luz. Por eso, cuando se hace pasar un haz de rayos de luz paralelos a través de un orificio circular se observa que, luego de atravesarlo, el haz comienza a abrirse, o sea a expandirse y cuanto menor hacemos el orificio, más se expande el haz. A ese fenómeno se le conoce como difracción por una abertura circular. Pero no es necesario que el orificio sea muy pequeño para provocar la difracción. El objetivo de un telescopio deja pasar solo la luz que llega dentro de su perímetro circular. Desde ese punto de vista, ese doblete de lentes se comporta del mismo modo que una abertura circular en una pantalla opaca y por ende produce una difracción apreciable en el haz luminoso, como se ha explicado antes.

Conclusiones

Los resultados obtenidos en la observación de los eclipses solares visibles en Cuba son una demostración de las posibilidades que brinda el empleo de un telescopio pequeño con un diámetro del objetivo entre 60 y 70 mm, para realizar ese trabajo. 

Por otra parte, la proyección en una pantalla de la imagen obtenida por el telescopio es un método seguro, eficiente y de fácil construcción, que permitió el registro en imágenes de ambos fenómenos, incluso la ocultación de manchas solares grandes presentes en el disco del Sol durante la ocurrencia de esos eventos. 

Por cierto, el registro en el visible de la ocultación de manchas solares durante los eclipses solares brinda mucha información como contrapartida óptica a observaciones radioastronómicas del fenómeno, en caso de ser posibles de realizar en el mismo sitio.

Finalmente, efectos como la disminución de la temperatura ambiental y la iluminación diurna fueron detectados durante la ocurrencia del eclipse solar de gran magnitud del 14 de octubre de 2023.

Además de que el comportamiento de la iluminación diurna fue corroborado por la medición de otro parámetro fotométrico (la luminosidad del cielo a una distancia angular constante del Sol), con un fotómetro ideado y construido para la ocasión. También se registró en imágenes el patrón de difracción proyectado en el suelo (entre la sombra de los arboles), debido a la difracción de la luz proveniente directamente del Sol, por los pequeños resquicios entre el follaje de esos árboles. Un interesante efecto que no necesita de telescopio para observarlo, pero que no se volverá a repetir hasta el 26 de enero de 2028, cuando ocurra el siguiente eclipse de Sol visible en Cuba como un parcial de poca magnitud (entre 0.3 y 0.4).

Agradecimientos

La observación de ambos eclipses de Sol hubiese sido más trabajosa y en condiciones menos favorables de no ser por la ayuda de varias personas. Es oportuno aclarar que estaba planificado observar el eclipse del 14 de octubre de 2023 en el Cabo de San Antonio (Pinar del Río), la región de Cuba con las mejores condiciones astronómicas para estudiarlo. Con un año de antelación a la referida fecha comenzaron los preparativos de una expedición hacia allá, por parte de la Cátedra de Estudios Aeroespaciales del InSTEC. Sin embargo, llegado el momento, la expedición se frustró por falta de combustible. No obstante, es justo reconocer los esfuerzos del Dr. C. Ing. Jorge Carlos Morandeira, Jefe de la cátedra y del Departamento de Meteorología del InSTEC, para que esa expedición se realizara a toda costa.

Fue preciso entonces buscar un sitio mejor que La Habana para observar dicho eclipse. Ese sitio lo brindaron Mayra Flores Díaz y Daniel Valdés Rodríguez, a quienes se les agradece también por todas las facilidades dadas para la realización de la observación y su ayuda en ella, junto a Angelina Hillary Fonte Osoria. Además, se le agradece al Lic. Raidel Sosa Armas y al estudiante de la Facultad de Física (UH) Miguel Ángel Chaviano Cancio por su colaboración durante los preparativos de dicha observación. Así como al también alumno de la mencionada facultad de la UH, Félix Hermoso Ávila y al Lic. Félix Ernesto Pascual, profesor de la Universidad de Oriente, por su ayuda en la observación del eclipse solar del 8 de abril de este año.

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