Por qué las estrellas no titilan en Marte

Marte tiene atmósfera, pero unas cien veces más delgada que la de la Tierra. El instrumento SAM de Curiosity nos indica que en el Cráter Gale la atmósfera marciana contiene un 95,9% de CO2, un 2,0% de Ar, 1,9% de N2, 0,14% de O2 y 0,06% de CO. La atmósfera marciana se mueve y quizás alguno se pregunte si las estrellas titilan en Marte. Ningún ser humano ha estado allí, pero un cálculo sencillo permite demostrar que las estrellas no titilan en Marte. Las variaciones de la temperatura en las capas altas de la atmósfera (de un planeta rocoso) introducen variaciones del índice de refracción que actúan como una serie de pequeñas lentes (lupas) que focalizan la luz. Gracias a ello las estrellas titilarán si se cumplen las siguientes tres condiciones: (1) la longitud focal efectiva de las “lentes” debe ser igual a su altura sobre el suelo; (2) el tamaño angular aparente de la estrella debe ser menor que el tamaño angular aparente de las “lentes” en la atmosféra, que a su vez debe ser menor que la resolución angular del ojo humano; y (3) la velocidad del flujo de aire dividida por el diámetro típico de las “lentes” debe estar en el rango entre 1 y 10 Hz para que la variación en la intensidad de la luz sea percibida como un centelleo por el ojo humano. ¿Titilan las estrellas en Marte? No, porque su atmósfera no cumple estos tres requisitos. ¿Qué planetas titilan vistos desde la Tierra? Un cálculo cuantitativo permite estimar que un objeto no titila si tiene un tamaño angular aparente mayor de 4 × 10-5 radianes (aprox. 8 segundos de arco). El diámetro angular aparente (típico) de Venus, Marte, Júpiter y Saturno es de 3,2 × 10-4, 1,2 × 10-4, 2,4 × 10-4, y 1,0 × 10-4 radianes, resp., luego estos planetas no titilan; los demás sí lo hacen, como las estrellas. ¿Por qué no titilan estos planetas? Porque el ángulo subtendido por el disco de estos planetas cubre varias “lentes” y sus efectos se compensan. El fenómeno del titilar  es parecido a las cáusticas que se producen en el fondo de una piscina un día soleado. Los planetas no tililan por el mismo efecto que un día nublado no vemos cáusticas en la piscina, ya que la luz penetra por varias “lentes” diferentes de forma simultánea y el efecto se compensa. ¿Por qué la posición de una estrella no se mueve al titilar? No se mueven a simple vista por el efecto de “lente” de las variaciones del índice de refracción; sin embargo, cuando las estrellas se observan con un telescopio su posición se mueve mientras titilan. Los interesados en los detalles de estos cálculos disfrutarán del artículo de Lorne Whitehead, John Huizinga, Michele Mossman, “Why do stars twinkle, and do they twinkle on Mars?,” American Journal of Physics 80: 980-984, November 2012.

10 pensamientos en “Por qué las estrellas no titilan en Marte

  1. Hace poco tuve una “discusión” con un amigo por el tema.Veo que no anduve muy desencaminado .Comenté que el titilar no es algo intrínseco al hecho de “ser estrella” ni el “no titilar” sea intrínseco al hecho de “ser planeta” sino que era la atmósfera y sus cambios de densidad los que hacían que los viésemos titilar.Y,que el efecto dependía del tamaño aparente del objeto y de la resolución de nuestra vista,por ello no veíamos titilar a los planetas visibles a simple vista y tampoco al Sol (que todo el mundo olvida que es una estrella)No fui exacto pero teniendo en cuenta mi nivel de física y el suyo tampoco me alejé mucho.Jeje

    Pero,siempre se ha dicho que en los planetas visibles a simple vista no se ve titileo,y, al leerte y no ver a Mercurio entre los que no vemos titilar,me ha entrado la duda. Supongo que será un olvido o ¿acaso en algún momento se puede llegar a ver el efecto de titileo en Mercurio?
    Gracias de antemano al que me responda la duda ;)

    • Ya no digo Urano que ,aunque se puede, yo no he conseguido verlo nunca a simple vista(supongo que por la contaminación lumínica)

  2. Yo también tengo otra duda: ¿por qué tantos astronautas que han estado en órbita dicen que las estrellas *sí* titilan en el vacío? Incluso los que han hecho EVAs. ¿Es por la atmósfera interna de los trajes o los vehículos? No se me ocurre otra explicación.

      • Pues pensaba que era conocido el asunto. No, de memoria, y la única que recuerdo que era de un “astronauta como Dios manda” (ruso, no personas del programa Shuttle que eran más bien pasajeros que otra cosa) fue en una entrevista en alguna parte, medio generalista, así que no podemos ni fiarnos de la traducción (era en castellano, estoy seguro). Es algo que ya he visto en los últimos 10 años (desde que tengo internet), nunca antes lo había visto en libros escritos, y nunca he acabado de creérmelo, supongo que debe ser un efecto como el famoso del tamaño aparente de la Luna en el horizonte o no sé qué.

        Buscando en Google con las palabras estrellas+si+titilan+espacio y astronauta+ruso lo que he localizado ahora mismo son estas declaraciones de Arnaldo Tamayo (que voló en Soyuz):
        http://cubanosune.wordpress.com/2012/09/18/el-primer-latinoamericano-que-visito-el-cosmos-vive-en-cubafotos/

        “Muchas partes del planeta se ven. La Tierra parece envuelta en una cúpula de cristal. Ese gas atmosférico llega hasta unos ciento diez kilómetros de altura. Es de un color azul que se vuelve brillante como un cristal y permite distinguir los continentes, los océanos, inclusive las grandes autopistas. La salida y puesta del Sol es lo más bello que se pueda ver en el cosmos. Se hace un arcoíris en el horizonte de la Tierra impactante y viéndola desde allí la Tierra parece un lugar tan tranquilo y lleno de bellezas que uno no quiere imaginarla destruida por la guerra y mucho menos que el poder ver esa maravilla se convierta en un desastre por el uso guerrerista del cosmos. Las estrellas parpadean más y la luna es más brillante y todo es tan bonito que uno se siente orgulloso de formar parte, aunque sea una partícula, de ese universo.”

        Yo no entiendo a qué se refieren, y creo que estoy tan estupefacto como tú. Entiendo que debe haber algún error en alguna parte, pero no sé dónde. Pensándolo mejor, además, veo que sugerir que eso pueda ser debido a la atmósfera de a bordo no tiene tampoco mucho sentido.

  3. “Las estrellas parpadean más y la luna es más brillante y todo es tan bonito”

    Quizas un error de la trancripcion peridistica (para evitar una repetición ‘las estrellas brillan mas y la luna es mas brillante’). O posiblemente un error del astronauta, mezclando su memoria de estrellas titilando en la Tierra con estrellas brillando más en el espacio y le salió “parpadeando mas”, al fin y al cabo parece ser que hizo un solo viaje al espacio en los años 80.

      • Fer137, te recomiendo consultar “¿Qué nos deparan los nuevos análisis de SAM?,” que resumiendo afirma que “John Grotzinger, el científico principal, afirma que los datos obtenidos con SAM son “realmente interesantes” y añade que “Estos datos pasarán a los libros de historia. Pintan realmente bien.” SAM ha analizado unas muestras de arena de la rizadura eólica de Rocknest. SAM busca, entre otras cosas, compuestos orgánicos, por lo que es posible que se hayan encontrado en Marte.”

        Obviamente, la existencia de compuestos orgánicos no garantiza la existencia de vida, ni presente ni pasada, pues se han encontrado en meteoritos, cometas y muchos otros lugares (hasta en el centro de la Vía Láctea).

    • Es exactamente lo que pensaba yo en estos casos, máxime cuando las declaraciones originales eran en inglés, que posiblemente quiera decir que brillan con más fuerza, aunque claramente parpadear es lo que es y significa lo que significa y Arnaldo Tamayo es cubano, y habla castellano perfectamente. Yo me quedé con la mala interpretación hasta que un día vi la entrevista del ruso famoso, que ni recuerdo el nombre, y le preguntaban expresamente por el fenómeno y el contestaba, ¡sí que parpadean!. Puede seguir siendo un problema de expresión, de traducción o saber qué.

      Acabo de revolver el buscador del País, porque no estoy seguro si fue ahí donde lo leí, lo que he encontrado son declaraciones de 12 astronautas diferentes (Leonov incluido) donde afirman que NO parpadean, y ya he dejado de buscar. En general todos sabemos que no parpadean, tampoco sé cuántas estrellas puedan ver por ejemplo desde una cabina de nave espacial, las luces de a bordo normalmente supongo que impedirán ver prácticamente la mayoría de las estrellas fuera y eso cuando no estén en la zona iluminada de la órbita, así que yo pensaba en algún efecto extraño, como esa apariencia que tiene la Luna de ser más grande en el horizonte que más alta en el cielo (que no es real: se comprueba con una fotografía). Entiendo que la explicación más probable sea un error linguístico, porque desde luego tiene aún menos sentido que unos digan que sí y otros que no.

      De todos modos preguntaba porque pensaba que la cosa era más conocida, veo que no es así, lo cual también apunta a problemas de lenguaje, dado que algo tan llamativo no pasaría tan desapercibido. Si algún día doy por casualidad con la entrevista del ¡sí que parpadean! me comprometo a pasarla por aquí.

  4. Pues sí que estamos bien… xD. “Brillan con más fuerza”, debería haber dicho naturalmente con más intensidad.

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