martes, abril 2

Espejos sobre la Luna

Cuando en julio de 1969 el Apollo 11 -la primera misión tripulada a la Luna- se posaba sobre el Mar de la tranquilidad, sus tripulantes realizaron varios experimentos y mediciones. Uno de ellos consistió en fijar un aparato con una superficie inclinada y reflectante sobre la superficie.

El espejo sobre la Luna dejado por el Apollo 11

Se trata del único experimento realizado en la Luna que sigue funcionando y dando datos importantes, ya que su objetivo es el de medir si la distancia a la Luna se mantiene o por el contrario hay un acercamiento o alejamiento de nuestro satélite.

Cómo funciona 

Mandando un pulso láser desde la Tierra y haciendo que éste refleje y vuelva, se puede medir con increíble exactitud la distancia que nos separa de la Luna. La medición no es tan inmediata puesto que de todos los fotones que se envían, una parte se pierden en reflexiones sobre la Luna y otros son absorbidos por la atmósfera terrestre tanto al entrar como al salir de la Tierra.

Un haz de luz reflejado con inclinación nunca vuelve al origen
- Foto vía Fffred -

Pero el verdadero problema consiste en conseguir que un rayo de luz se refleje y vuelva a su origen. La solución más inmediata que se nos puede ocurrir es colocar el espejo mirando directamente hacia la Tierra. Si el rayo de luz es perpendicular a la superficie reflectora volverá también perpendicularmente hacia nosotros. Pero esto es imposible ya que, aunque la Luna siempre mira con la misma cara a la Tierra, ésta realiza unos balanceos aparentes llamados libración lunar, que hacen que podamos ver (si observamos durante un largo periodo de tiempo) hasta un 60% de su superficie lunar, aunque nunca vemos más de un 50% en un sólo instante). Así que la opción del espejo perfectamente orientado hacia la Tierra no es viable.

Los retroreflectores devuelven el haz de luz en la misma dirección en la que inciden

La solución es usar prismas cúbicos o retroreflectores, en este caso 100 de ellos para amplificar el rayo, de forma que éste sea devuelto (siempre que el haz incida dentro de ciertos márgenes) en la misma dirección en la que incide y sea de nuevo captado por tanto en la Tierra, que con con un sencillo cálculo, puede saber la distancia de la Luna a la Tierra.

Maqueta del espejo reflector donde se aprecian los 100 retroreflectores

La Luna se aleja

Tras más de 40 años de pruebas y mediciones gracias a los espejos sobre la Luna (se colocaron más posteriormente) se ha verificado la Constante Gravitacional de Newton, la teoría de la Relatividad de Einstein y que la Luna tiene un núcleo líquido que ocupa hasta un 20% de su radio.

Pero quizás el más curioso descubrimiento ha sido constatar que la Luna se aleja a razón de 3,8 cm por año de nosotros. Esto es debido a la fuerza de atracción que ejerce sobre la Tierra y que provoca la mareas. En la zona más cercana a la Luna se produce la marea alta y en la más alejada, debido a que la atracción gravitacional es menor, también se produce marea alta. Al rotar la tierra en la misma dirección de la traslación que la Luna, pero bastante más rápido de lo que la Luna tarda en dar una vuelta completa a la Tierra, la marea alta es atraída ligeramente hacia la Luna lo que provoca que ésta se acelere debido a la fuerza gravitacional que ejerce y hace que se aleje en espiral.

La Luna se aleja 3,8 cm por año de la Tierra
- Foto vía Chris Isherwood -

Del mismo modo, la Luna está ejerciendo un tirón gravitacional sobre la marea alta provocando que se mueva hacia el oeste (la Tierra gira hacia el este) y empuje las masas de tierra que, debido a la rotación, se mueven hacia el este. El resultado es que la rotación de la tierra se retrasa debido a la fuerza del movimiento de las mareas hacia el oeste, alargando la duración del día en unas milésimas de segundo por siglo. La Tierra no conserva su momento angular mientras que la Luna gana.

Cuando no haya Luna

Ya vimos en un anterior post, como hace 440 millones de años el día duraba 21 horas. La Luna estaba mucho más cerca de la Tierra, por lo que ésta rotaba mucho más rápido, había mareas 1000 veces más fuertes -con el mar entrando muchos kilómetros tierra adentro- y los vientos era violentamente más fuertes.

Se estima que en 420 millones de años, si la Luna sigue alejándose al mismo ritmo actual, se habrá alejado 15.960 km y su disco ya no podrá tapar el Sol durante los eclipses. Suponemos también que el Sol sigue siendo del mismo tamaño.

El hecho de que la Luna siga alejándose  hará que los días sean cada vez más largos, las mareas más suaves y que el eje de la Tierra pierda su estabilidad -actualmente nos mantiene en los vitales 23º de inclinación-, pudiendo oscilar entre 0º y 90º, lo cual cambiaría drásticamente el panorama en la Tierra. De cualquier forma, no creo que haya nadie para contarlo.

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Fuentes: http://universocuantico.wordpress.com/2009/07/22/el-espejo-en-la-luna-apollo-11/
http://samuraiquark.wordpress.com/2007/09/30/la-luna-se-aleja-de-nosotros/
http://en.wikipedia.org/wiki/Lunar_Laser_Ranging_experiment