lunes, 20 de mayo de 2019

Eclipse del 29/mayo/1919, hermano del eclipse del 11/julio/1991

NASA Cosmic Times.
El eclipse total de sol del jueves 29 de mayo de 1919, hace cien años, permitió verificar experimentalmente la predicción de Albert Einstein sobre la desviación de la luz, causada por un campo gravitatorio.

El vínculo siguiente lo remite a una publicación del Observatorio de Greenwich:
(http://www.royalobservatorygreenwich.org/articles.php?article=1283).

¿Sabía qué?
  • El eclipse total de Sol del 29 de mayo de 1919 y el que vimos en Costa Rica el 11 de julio de 1991, pertenecen a la misma Serie Saros 136.


    Telescopios montados horizontalmente, en Sobral.
  • Con las observaciones (datos) del eclipse de 1919, Arthur Eddington y su equipo comprobó el valor (1,75 arco segundos) predicho por la Relatividad General (Einstein en 1915) para la desviación de un rayo luminoso proveniente de una estrella, en una trayectoria rasante al Sol, debido al campo gravitatorio de este.

  • Antes de 1915 (*), aplicando las Leyes de Newton, especialmente la Gravitación Universal, se había calculado la desviación de la luz por el Sol, lo mismo que con la Relatividad Especial, pero el valor calculado de estas dos maneras resultó ser la mitad (0,8) del medido experimentalmente, usando las fotografías del eclipse.

  • El eclipse ocurrió con el fondo de las estrellas del cúmulo abierto que conocemos como las Híades, en la cara del toro, en la constelación Taurus. La estrella alfa Tau (Aldebarán) se observa delante del cúmulo, pero no pertenece físicamente a él.

  • No sé si usted tiene idea de lo que hicieron los astrónomos para  realizar el experimento. Yo creo que fue algo como esto, y aquí se lo cuento.

    A groso modo tomar fotografías del eclipse y las estrellas vecinas, con un telescopio y una cámara, luego analizarlas y sacar los datos. Pero no usaron una cámara reflex digital y luego llevaron la información hasta Londres en un pequeño chip digital.
    Supongo que, además de esperar la imprescindible colaboración de un tiempo poco nublado, hiceron lo siguiente y quizás más.

    1. Desmontar el objetivo y otras piezas prestadas (no todo) de dos telescopios de observatorio, empacarlas, llevarlas al sitio, volverlas a montar y calibrar esos dos telescopio portátiles.
    2. Instalar los respectivos celostatos con su mecanismo de relojería para el seguimiento del sol y así poder determinar dos coordenadas ecuatoriales importantes para las estrellas observadas (ascensión recta y declinación).
    3. Colocar el filtro solar y enfocar (¿a infinito o a la distancia hipefocal?).
    4. Tomar las fotos sobre placas fotográficas con emulsión sobre vidrio, decidiendo el tiempo de exposición. ASA = ISO fijo.
    Todo esto en unos dos o tres minutos de buena visibilidad y condiciones estables.
    5. Revelar y fijar las placas (cuarto oscuro con reactivos químicos), lavarlas con agua y secarlas.
    6. Empacarlas con cuidado y transportarlas al laboratorio en Inglaterra, lo mismo que el equipo que debía devolverse a los observatorios.
    7. Comparar los datos de las posiciones de las estrellas en las placas fotográficas, antes del eclipse ("verdaderas") con las tomadas durante el eclipse ("desviadas").
    8. Hacer un análisis de incertidumbres ("errores") y correlacionar los dos conjuntos de datos. Trabajar la matemática con "regla de cálculo" o con "tablas de logarítmos", papel y lápiz.
    9. Publicar los resultados y dar una charla (informe) ante un público bastante escéptico.
  • Las observaciones del eclipse de 1919 se realizaron en la isla Príncipe, en el Golfo de Guinea, en África y en la ciudad de Sobral, en Brasil.
    Dos expediciones, cuidadosamente planificadas por el astrónomo real Frank Dyson. Partieron de Liverpool, Inglaterra a principios de marzo de 1919, navegaron a Lisboa y luego a Funchal en el Archipiélago de Madeira, donde se separaron.
    Arthur Eddington, el renombrado astrofísico de Cambridge, se fue con su equipo viajó a Príncipe.
    Andrew Crommelin y Charles Davidson, astrónomos del Observatorio de Greenwich fueron a Sobral.
  • Eddington había medido las “verdaderas” posiciones de las estrellas (ascensión recta y declinación) de las Híades, para hacer la correlación. Lo hizo en Inglaterra, en enero y febrero de 1919.
    El grupo de Sobral también hizo mediciones de las posiciones de las estrellas, en Sobral, el 19 de julio, con un cielo oscuro.

  • Si tiene tiempo, de una ojeada a este artículo; 6.5 Bending of Light by Gravity (http://web.mit.edu/6.055/old/S2009/notes/bending-of-light.pdf ), donde se deduce una fórmula aproximada para el cálculo de la desviación, usando el método de análisis dimensional, muy usado por físicos e ingenieros. También se analiza la posibilidad la veracidad de los resultados y la capacidad (resolución) de los instrumentos, que algunos han puesto en duda.
  • El ángulo θ que mide la desviación debe ser una función de parámetros y constantes, que son fuertemente relevantes para el problema; la constante de gravitación universal G, la masa del sol M, la velocidad de la luz c y el radio del sol R, para un rayo proveniente de la estrella y rasante a éste, la cual permite calcular el valor de 1,75 arcosegundos. La ecuación buscada es:
  • La duración del eclipse de 1919, hace cien años, fue 6 minutos y 56 segundos.
    Su hermano, que vimos en Costa Rica el 11 de julio de 1991 (https://fisica1011tutor.blogspot.com/2016/07/hace-25-anos-eclipse-total-de-sol-11-de.html), duró 6 minutos y 53 segundos.
    El 12 de agosto de 2045 ocurrirá otro eclipse total de la misma serie (136), durará 6 minutos y 6 segundos. Para observarlo podemos ir a Estados Unidos, Cuba, o República Dominicana.

Referencias:

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