Por qué la Luna cambia de fase y cómo se producen los eclipses

Los eclipses de Luna

¿Qué es un eclipse?

Un eclipse requiere una alineación de tres cuerpos celestes: el Sol, la Tierra y la Luna.

Los eclipses de Luna son ocultaciones de la Luna por la sombra de la Tierra, mientras que los eclipses de Sol son ocultaciones del Sol por la sombra de la Luna. Estas coincidencias celestes se observan con frecuencia, al menos una de cada (eclipse de Luna y eclipse de Sol) cada 6 meses.

Las fases de la Luna

La Luna nos aparece en diferentes fases, es decir, con diferentes iluminaciones de la esfera lunar. Esto se debe a la rotación de la Luna alrededor de la Tierra y a las posiciones relativas en movimiento permanente del Sol, la Tierra y la Luna. Como la Luna no hace más que reflejar la luz del Sol, la única parte visible de la Luna es la que está orientada a la vez hacia la Tierra y hacia el Sol.

Periodicidad lunar y sizigias

La periodicidad de las fases de la Luna es de 29,5 días, es decir, una lunación o mes lunar sinódico. No hay que confundir esta duración con el mes lunar sidéreo (27,32 días), que corresponde al regreso de la Luna a la misma posición respecto a las estrellas, ni con el mes anomalístico (27,55 días), que mide el regreso de la Luna a su perigeo. Estos tres periodos difieren porque la Tierra avanza en su órbita mientras la Luna gira alrededor de ella, y porque la propia órbita lunar es elíptica y está animada por una precesión.

Los eclipses tienen lugar en las sizigias, es decir, en el momento en que hay una casi alineación entre el Sol, la Tierra y la Luna. Se distinguen dos configuraciones:

• la luna nueva, cuando la Luna se encuentra entre el Sol y la Tierra: el lado iluminado está vuelto hacia el Sol, y la cara visible desde la Tierra está en la sombra;
• la luna llena, cuando la Tierra se encuentra entre el Sol y la Luna: la cara visible de la Luna está entonces enteramente iluminada.

El eclipse de Sol tiene lugar, pues, en la luna nueva, y el eclipse de Luna tiene lugar en la luna llena. Sin embargo, una alineación perfecta no basta: hace falta además que la Luna esté suficientemente cerca de la línea de los nodos, es decir, de la intersección entre el plano de su órbita y el plano de la eclíptica. Fuera de estas ventanas, la Luna pasa por encima o por debajo del Sol (en la luna nueva) o de la sombra de la Tierra (en la luna llena), sin que se produzca ningún eclipse.

Las sizigias no son, pues, sistemáticamente eclípticas. Como la Luna vuelve a la misma posición relativa respecto al Sol cada 29,5 días, pero la línea de los nodos se desplaza lentamente, los eclipses se agrupan en temporadas de eclipses de unos 34,5 días, separadas por intervalos de cinco a seis meses. Entre dos eclipses sucesivos del mismo tipo (Sol o Luna), transcurre por lo general una lunación, es decir, unos 29,5 días, lo que explica que los eclipses de Sol y de Luna a menudo alternen con quince días de intervalo.

Una feliz coincidencia hace espectacular el eclipse de Sol

La coincidencia de los tamaños aparentes

La relación entre el diámetro del Sol (1 400 000 km) y el diámetro de la Luna (3 500 km) es de ≈1/400; la relación entre la distancia del Sol (149 600 000 km) y la distancia de la Luna (384 000 km) es de ≈1/400. Siendo el Sol 400 veces más grande y 400 veces más lejano que la Luna, sus tamaños aparentes en el cielo son casi idénticos (≈0,5° o ≈30 minutos de arco). En realidad, el tamaño aparente de la Luna varía entre 29,3' y 33,5' y el tamaño aparente del Sol varía entre 31,5' y 32,5'.

Consecuencias y evolución futura

Esta coincidencia temporal está en la base de las interpretaciones mitológicas de ciertas civilizaciones, ya que la Luna a veces oculta perfectamente el Sol.

Hoy en día, un eclipse total de Sol suscita la pasión de las multitudes. Algunos aficionados son llamados «cazadores de eclipses»; rastrean los eclipses por todo el mundo. Sin embargo, esta coincidencia va a desaparecer; dentro de cientos de millones de años solo habrá eclipses anulares, porque la Luna se aleja de la Tierra 4 cm por año.

Periodos de revolución de la Luna

Periodo sidéreo

El periodo de revolución sidéreo de la Luna se mide respecto a las estrellas. Es el tiempo necesario para que la Luna vuelva a la misma posición respecto a una estrella, vista desde la Tierra. Este periodo de revolución sidéreo es de 27,321582 días, es decir, unos 27 días 7 horas 43 minutos.

A modo de comparación, el periodo sidéreo de la Tierra, medido respecto a las estrellas, es de unas 23 h 56 min, es decir, 0,99726968 días. Es más corto que el periodo sinódico (respecto al Sol) en unos 4 minutos, porque en 24 h la Tierra ha avanzado en su órbita alrededor del Sol 1/365, lo que corresponde a unos 4 minutos.

Periodo sinódico

El periodo de revolución sinódico de la Luna se mide respecto al Sol. Es el tiempo necesario para que la Luna vuelva a la misma posición respecto al Sol, vista desde la Tierra. Este periodo es de 29,530589 días, es decir, unos 29 días 12 horas 44 minutos.

Es más largo que el periodo sidéreo porque, durante un mes, la Tierra ha avanzado en su órbita alrededor del Sol: la Luna necesita, pues, unos 2 días más para alcanzar la misma posición respecto al Sol.

Es este periodo sinódico de 29,5 días el que marca el ritmo de las fases de la Luna y explica por qué los eclipses de Sol y los eclipses de Luna se suceden con un intervalo de unos 15 días.

El plano de la eclíptica y los nodos

Inclinación de la órbita lunar

Aunque el periodo de revolución sinódico sea de 29,5 días, los eclipses no tienen lugar todos los meses. La Luna pasa por encima o por debajo del Sol, porque el plano de la órbita de la Luna alrededor de la Tierra y el plano de la órbita de la Tierra alrededor del Sol (eclíptica) no se superponen: forman un ángulo de unos 5,145°.

Si la Luna se desplazara alrededor de la Tierra en el mismo plano que la Tierra alrededor del Sol, es decir, sobre el plano de la eclíptica, habría un eclipse de Luna en cada luna llena y un eclipse de Sol en cada luna nueva, cada 29,5 días, cada uno separado por 15 días.

En realidad, las alineaciones de los tres astros solo pueden producirse si la Luna se encuentra muy cerca del plano de la eclíptica. Es por esta razón por la que este plano fue llamado así, en relación con el eclipse.

Los nodos de la órbita lunar

El lugar donde la Luna pasa por encima del plano de la eclíptica se llama nodo ascendente. Inversamente, el lugar donde la Luna pasa por debajo del plano de la eclíptica se llama nodo descendente.

Para presenciar un eclipse total o parcial, es necesario que la Luna se encuentre sobre la línea de los nodos: es el único lugar donde la alineación de los tres astros es perfecta. Hay, pues, entre cuatro y seis eclipses en el año, al menos dos de Sol y al menos dos de Luna.

Sizigias y temporadas de eclipses

En resumen, los eclipses se producen en las sizigias (alineación de los tres astros) cercanas a la línea de los nodos. Alrededor del paso de los nodos existe un periodo de 35 días durante el cual puede producirse un eclipse. En 34,5 días es posible observar dos eclipses de Sol o dos eclipses de Luna, ya que la lunación dura 29,5 días. Los eclipses están, pues, espaciados aproximadamente un mes o de cinco a seis meses.

Influencia de la distancia Tierra-Luna

La distancia Tierra-Luna varía entre 363 104 km y 405 696 km. Cuanto más alejada está la Luna de la Tierra en el momento de la sizigia, más parcial es el eclipse. El intervalo entre dos eclipses totales de Sol de una misma temporada (por ejemplo de un verano al siguiente) es generalmente de 12 lunaciones, es decir, 354,4 días (1 año - 11 días). Así, pudimos presenciar un eclipse total en Mongolia el 1^er de agosto de 2008, luego un eclipse total en China el 22 de julio de 2009, y por último un eclipse total en Polinesia el 11 de julio de 2010.

Condiciones de alineación

Plano de las órbitas aparentes de la Luna y del Sol, vistos desde la Tierra. Si la Luna se desplazara alrededor de la Tierra en el mismo plano que la Tierra alrededor del Sol, es decir, sobre el plano de la eclíptica, habría un eclipse de Luna en cada luna llena y un eclipse de Sol en cada luna nueva, cada 29,5 días, cada uno separado por 15 días.

El periodo de los eclipses dura 34,5 días; hay, pues, 2 o 3 eclipses durante este periodo. También hay 1,5 o 6 meses entre dos eclipses de Sol o de Luna consecutivos. Las alineaciones de los tres astros solo pueden producirse si la Luna se encuentra muy cerca del plano de la eclíptica; es por esta razón por la que este plano fue llamado así, en relación con el eclipse.