El Saros

Ciclo de Saros o periodicidades de los eclipses

Los eclipses tienen lugar en sicigias, es decir, cuando hay un casi alineamiento entre el Sol, la Tierra y la Luna. El eclipse se produce en la Luna Nueva o Novilunio, eclipse lunar ocurre en Luna Llena o Plenilunio. La periodicidad del ciclo de los eclipses se conoce como Saros (≈18 años).
Un ciclo que obedece a coincidencias sorprendentes y en promedio un Saros contiene 84 eclipses, 42 eclipses solares y 42 eclipses lunares. En efecto, durante este ciclo, hay el mismo número y el mismo tipo de eclipses, totales, anulares, parciales cada 223 lunaciones o cada 18 años. Más precisamente, la Saros es un período de 6585,32 días o 18 años 10 o 11 días y 8 horas, dependiendo del intervalo que contiene 4 o 5 años bisiestos. Pero las irregularidades del movimiento de la órbita lunar hace que la sucesión del tipo de los eclipses no se conserva.
Sin embargo, este ciclo particular de las periodicidades de los eclipses se conoce desde la antigüedad, por lo que es de los eclipses lunares como los eclipses lunares son visibles desde áreas de tierra más grande que eclipses solares. Saros es el nombre dado a este ciclo en 1691 por Edmund Halley (1656-1742). Aunque Halley interpreta este término de maniera incorrecta, los científicos han mantenido este término. El Saros (período ≈ 18 años) es dependiendo de varios periodos o meses lunares, el período sinódico, el período dracónico y el período anomalístico (ver tabla de abajo). El periodo sideral de revolución de la Luna se mide en relación a las estrellas. Este es el período tras el cual nos encontraremos la Luna en la misma posición que se ve desde la Tierra con respecto a una estrella. El periodo sideral de revolución es 27.321661 días. El período sinódico de revolución, esta vez medido en relación al Sol, es 29.530589 días. Esto explica por qué los eclipses solares y los eclipses lunares se suceden de 15 días. Si el periodo sideral de revolución de la Luna es más corto que el período sinódico de revolución, es porque durante un mes, la Tierra ha adelantado en su órbita y es necesario de nuevo cerca de dos días a la luna para llegar la misma posición al Sol. El período anomalístico de revolución, o mes lunar anomalístico es el intervalo de tiempo entre dos perigeo de la Luna, es decir, el punto de su órbita más cercano de la Tierra. Este período es en promedio 27,55455 días.
Estos tres períodos hacen el ciclo de Saros y permiten encontrar todos los 18 años una similitud de las propiedades de los eclipses (eclipses lunares, eclipses solares, fases, totales, parciales, anulares, mixtas, diámetro aparente), en el orden la reproducción de estos eclipses e incluso alguna similitud en la cinta de visibilidad en la Tierra. Esta es la distancia Tierra Luna que va a determinar la duración del eclipse y la naturaleza del eclipse, anular o total. La órbita de la Luna no es exactamente kepleriana, hay otros planetas en el sistema solar que influye en la órbita, en particular el Sol.
La influencia gravitacional del Sol provoca en la órbita de la Luna, un movimiento de precesión (como un movimiento de una peonza del plano de su órbita), con un período de 18,5996 años. Además del movimiento de precesión de la órbita, ya que causa un movimiento de la recesión del perigeo en este plano con un período de 8,8504 años. La línea que une los dos puntos, el perigeo y el apogeo (línea de ápsides) gira lentamente en la misma dirección que la Luna misma, haciendo una revolución completa en 3232,6054 días, o alrededor de 8,85 años terrestres).
¿Por qué el ciclo de Saros es 18 años 10 ó 11 días y 8 horas?

De todos los periodos lunares o meses lunares, está el mes sideral (en relación a las estrellas) de 27,321661 días, el mes trópico (en relación con el equinoccio de primavera, la precesión de los equinoccios) de 27,321582 días, el mes sinódico (en relación al Sol) de 29.530589 días, el mes dracónico (en relación con el paso del nodo ascendente) de 27,212221 días y el mes anomalístico (relativas al paso al perigeo) de 27,55455 días. Para explicar el ciclo de Saros debe encontrar el mínimo común múltiplo entre el mes sinódico y el mes dracónico. El común múltiplo más cercano es 6585,3 que corresponde a 223 meses sinódicos (en relación al Sol) y 242 meses dracónicos (en relación con el paso del nodo ascendente) y por coincidencias, 239 meses anomalísticos (en relación con el paso al perigeo). 6585.3 = ≈ 18 años 10 o 11 días y 8 horas. Por lo tanto, eclipses de misma naturaleza se producen siguiendo un ciclo de 18 años y como la distancia entre el Sol al nodo es la misma en el momento de la sicigia, también observamos el mismo diámetro aparente y bandas de visibilidad desde la superficie de la Tierra, similares.
Pero el ciclo de los tres Saros es aún más interesante porque los eclipses vuelven a la misma posición en la misma zona geográfica en la Tierra, con el mismo espesor de la sombra, con el mismo diámetro aparente, etc. Un Saros es igual a 18 años, 10 o 11 días y 8 horas, por consiguiente 3 Saros es igual a 54 años, 34 o 35 días dependiendo del intervalo que contiene 13 o 14 años bisiestos, este ciclo se llama Exeligmos (≈54 años). Por tanto, existe una periodicidad de los eclipses casi perfecta de alrededor de 54 años. Sin embargo, las irregularidades del movimiento de la órbita lunar resultando de las fuerzas gravitacionales del Sol, cambian la sucesión del tipo de los eclipses y el número de eclipses (84) en un Saros, se observa Saros pobres de 78 eclipses y Saros ricos de 94 eclipses.
La figura contra, extrae notablemente los eclipses en 23 años, de 1990 a 2012. Se puede observar un Saros de 18 años entre junio de 1993 y junio de 2011. Este Saros contiene 81 eclipses, 40 eclipses solares y 41 eclipses lunares, en los 40 eclipses solares, 15 son parciales y 25 son centrales (12 anulares, 12 totales y 1 mixto). Los eclipses ocurren cada año en el mismo período, pero con 11 días de anticipación cada año. La imagen pone de relieve las numerosas propiedades del Saros, tales como la temporada de los eclipses que vuelve de nuevo cada 6 meses y también la correlación entre los eclipses y los pasajes del Sol en los nodos de la órbita lunar. También muestra que hay un eclipse lunar y un eclipse solar, al menos, cada temporada de eclipses. También se incluye cortos suites de eclipses lunares y solares (rojo para la luna y azul para el Sol). Vemos que hay por lo menos 4 eclipses por año, y que cuando hay tres eclipses que siguen, el eclipse central es máxima y los eclipses extremos son mínima. El ciclo de Saros es notable si se observan las parejas de años 1990-2008, 1991-2009, 1992-2010, 1993-2011, 1994-2012. Los cuatro eclipses de 1990 son la contraparte de los eclipses de 2008, seis eclipses en 1991 son homólogas a las de 2009...

Imagen: Calendario de los eclipses lunares y solares entre 1990 y 2012. En este gráfico vemos que hay 15 días entre un eclipse de sol y un eclipse lunar. El período de los eclipses es de 34,5 días, por lo que hay 2 o 3 eclipses durante este período. También vemos que hay un poco menos de un año entre dos eclipses, un año menos 11 días. También hay 1, 5 o 6 meses entre dos eclipses consecutivos de sol o de luna. También hay una serie corta de sucesiones como los eclipses totales en 2008, 2009 y 2010. Y, por último, el ciclo de Saros, un ciclo de 18 años y 10 días. Tenemos la misma concatenación de los eclipses totales, parciales, anulares cada 18 años y 10 días, ya que en 1990 y 2008, como en 1991 y 2009...

Tabla : El mes trópico es 7s más corto que el mes sideral, el mes sinódico es 2d 5h más largo que el mes sideral, el mes dracónico 2h 38mn más corto que el mes sideral, el mes anomalístico es 5h 35mn más largo que el mes sideral.