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¿Qué podemos aprender de los eclipses solares?
Un repaso de las lecciones aprendidas y las preguntas que aún esperan respuesta
Los eclipses solares son mucho más que un emocionante fenómeno cósmico, han jugado un papel fundamental en ayudar a los seres humanos a comprender el universo. Al observar eclipses, los científicos han aprendido sobre el tamaño y la forma del sol, de la luna y de la Tierra. Los eclipses fueron fuente de información para los primeros astrónomos con respecto a las órbitas de los cuerpos celestes y cómo se relacionan entre sí. La teoría heliocéntrica de Copérnico consolidó la idea de que los eclipses solares se producen cuando la luna pasa frente al sol. Y así como así, la percepción pública de los eclipses cambió de ser un oscurecimiento aterrador de los cielos a una oportunidad de conocer más sobre nuestro cosmos.
Estudiar la corona
Uno de los primeros grandes descubrimientos modernos en torno a un eclipse sucedió en 1868. El físico solar francés Jules Janssen descubrió un nuevo elemento al observar la cromosfera del sol a través de un prisma. Los astrónomos llamaron al elemento helio, por Helios, el dios griego del sol. Habrían de pasar más de 25 años hasta que descubriera helio en la Tierra, pero ahora sabemos que este es el segundo elemento más común del universo.
Janssen no fue ni el primer ni el último científico en estudiar la atmósfera externa del sol durante un eclipse. Un eclipse solar ofrece una oportunidad única a los científicos de observar la corona del sol. “La mayor parte de lo que sabemos sobre la corona está íntimamente relacionado con la historia de los eclipses solares totales”, escribió Lina Tran para el centro Goddard de la NASA. “Antes de los instrumentos y las naves espaciales sofisticados, la única forma de estudiar la corona desde la Tierra era durante un eclipse total, cuando la luna bloquea la cara luminosa del sol y así se revela la corona oscura circundante”. Un instrumento llamado coronógrafo puede imitar las condiciones de un eclipse en un telescopio, pero los eclipses siguen siendo la forma más auténtica de estudiar la corona desde la Tierra.
El problema del calentamiento de la corona
Los científicos pensaron que habían descubierto otro elemento nuevo más en 1869 al observar un eclipse a través de un espectrómetro. El espectrómetro los ayuda a determinar qué elementos componen una franja de luz, pero la línea verde que apareció en 1869 no correspondía a ningún elemento conocido. Los científicos llamaron por poco tiempo al “elemento” nuevo Coronio, pero el astrónomo sueco Bengt Edlén posteriormente determinó que el elemento era hierro sobrecalentado.
La temperatura extrema del hierro indica que la corona está a 2 millones de grados Fahrenheit, casi 200 veces más caliente que la superficie del sol. Este fenómeno se conoce como “problema del calentamiento de la corona”. Las capas del sol normalmente se vuelven más frías y menos densas al moverse hacia la parte exterior del núcleo, por eso los científicos no están seguros de por qué la corona estaría muchísimo más caliente que la superficie por debajo de ella. Los heliofísicos creen que esto podría deberse al calentamiento por ondas, o quizás a las nanollamaradas, pero es necesario realizar un estudio de la corona en mayor profundidad para poder estar seguros.
Vientos solares
La corona está llena de otras características fascinantes. Los eclipses les ofrecen a los astrofísicas una buena imagen del comportamiento de los bucles, las corrientes denominadas Streamers y las eyecciones de masa coronal. También son una oportunidad para aprender sobre los vientos solares: partículas cargadas que emanan de la corona. Los vientos solares son importantes porque definen el límite de nuestro sistema solar y nos protegen de la radiación cósmica. La desventaja es que pueden alterar nuestras comunicaciones satelitales y por GPS. Durante un eclipse, los investigadores pueden tomar lecturas más precisas de la temperatura de los vientos solares. Resulta bastante interesante que las temperaturas de los vientos solares no parecen fluctuar simultáneamente con el ciclo solar. Ese es otro misterio que podría requerir más eclipses solares para resolverlo.
La ionósfera de la Tierra
Los eclipses no solo nos hablan del sol. También podemos aprender más sobre nuestra atmósfera aquí en la Tierra. La ionósfera es el nivel superior de la atmósfera de la Tierra. Durante el día, se “carga” porque la “energía del sol y de la corona alimenta fotones ultravioletas extremos en esta área y crea electrones e iones libres”, expresó el físico Phillip Erickson a Slate. La ionósfera está menos activa por la noche. Un eclipse es como un interruptor de luz para la ionósfera, se apaga y luego se vuelve a encender cuando la luna pasa frente al sol. Así, los científicos pueden estudiar los cambios en tiempo real y dar pistas de cómo la ionósfera afecta las comunicaciones y el clima espacial.
Estudiar otras estructuras
Los eclipses también ofrecen conocimiento de otras estructuras del sistema solar. Algunos científicos han aprovechado la ocasión de un eclipse para tomar lecturas térmicas más precisas de Mercurio. Otros han tomado los eclipses como un modelo que hace que nuestra estratósfera sea más “parecida a Marte”. Durante un eclipse, los niveles de UVA y UVB en nuestra atmósfera externa se parecen mucho más a los de Marte, por eso los investigadores pueden analizar las respuestas microbianas a condiciones parecidas a las de Marte.
Un eclipse también condujo a una de las “pruebas” más importantes de la ciencia moderna: la prueba de la Teoría de la Relatividad de Einstein. La teoría de Einstein postuló que la luz cambia al pasar por un cuerpo macizo (como el sol). En 1919, los investigadores observaron que la luz de las estrellas cambiaba antes, durante y después de un eclipse solar total. Al parecer ese tal Einstein tenía razón.
Estudiar la vida en la Tierra
Actualmente, instrumentos como la sonda solar Parker nos enseñan sobre el sol (y otras estructuras) de una forma jamás imaginada. Pero eso no significa que ya no se pueda aprender de los eclipses. Los eclipses constituyen una oportunidad única para aprender sobre los cambios en nuestro sistema solar. Y algunos de esos cambios se producen aquí mismo, en la Tierra.
Durante el proyecto Eclipse Soundscapes: Citizen Science Project estudiaremos cómo responde la vida en la Tierra a esos cambios. La evidencia anecdótica sugiere que podríamos observar alteraciones en conductas y sonidos animales (por ejemplo, animales nocturnos llamando durante el eclipse, o animales diurnos produciendo un “falso coro del amanecer” cuando reaparece la luz). Haremos grabaciones de paisajes sonoros antes, durante y después del eclipse. Luego, analizaremos las grabaciones para determinar patrones o anomalías. ¿Le interesa acompañarnos? ¡Inscríbase aquí para participar en el proyecto!
La ciencia de los paisajes sonoros
¿Qué es un paisaje sonoro?
¿Alguna vez escuchó un álbum de sonidos relajantes de la naturaleza, como el caer de la lluvia o el canto de las ballenas? ¡Eso es un paisaje sonoro! Los paisajes sonoros incluyen todo ruido que escuchan los seres humanos en un determinado ambiente.
En los paisajes sonoros se pueden encontrar tres tipos de sonidos principales:
- Biofonía: sonidos generados por organismos (como el canto de un pájaro y el chirrido de un grillo)
- Geofonía: sonidos generados por el mundo natural no biológico (como el ruido que producen el viento y el agua)
- Antropofonía: sonidos generados por seres humanos o tecnología creada por el hombre (como voces humanas o el tráfico vehicular)
El estudio de los paisajes sonoros abarca varias disciplinas, como ecología acústica, bioacústica y ecología de los paisajes sonoros. El proyecto Eclipse Soundscapes se concentra principalmente en la ecología de los paisajes sonoros.
¿Qué podemos aprender de los paisajes sonoros?
La ecología de los paisajes sonoros es un campo emergente (que se estableció en 2011 mediante el artículo “Soundscape Ecology: The Science of Sound in the Landscape”). es decir, Ecología de los paisajes sonoros: La ciencia del sonido en el paisaje sonoro). Los científicos aún están descubriendo las múltiples maneras en que puede ser de utilidad. El objetivo de la ecología de los paisajes sonoros es explorar las relaciones entre los organismos vivos (incluidos los seres humanos) y su entorno. Los ecologistas especializados en paisajes sonoros utilizan dispositivos de grabación para captar paisajes sonoros, luego analizan los resultados con un espectrograma: una representación visual de cómo varían las frecuencias sonoras con el tiempo.
Los paisajes sonoros en sí mismos son valiosos para la conservación. Existe el impulso de preservar los paisajes sonoros en ecosistemas frágiles, ya que los cambios de clima o el impacto excesivo de los seres humanos pueden provocar que se alteren o desaparezcan. Algunas agencias, como la División de Sonidos Naturales y Cielos Nocturnos (Natural Sounds and Night Skies Division) del Servicio de Parques Nacionales de los EE. UU., trabajan para proteger los paisajes sonoros mediante la recopilación de grabaciones y la preservación de los entornos acústicos.
El análisis de los paisajes sonoros también puede beneficiar a la ciencia. Los datos acústicos nos permiten conocer el entorno, su bienestar y la forma en que se comportan e interactúan dentro de él las diferentes especies. Podemos hacer observaciones sencillas de los tipos de vida presentes en un hábitat y sus momentos de mayor actividad o presencia vocal.
También podemos formular hipótesis que expliquen por qué los animales se comportan de determinada manera. Algunas investigaciones han demostrado que los organismos cambian el momento o la frecuencia de sus llamados para no interferir con otros sonidos de su entorno físico. Por ejemplo, algunas ranas comunican sus llamados territoriales utilizando frecuencias elevadas. Esto puede ser una adaptación natural a su hábitat, donde prevalecen los sonidos de baja frecuencia del agua que fluye. En respuesta a la antropofonía se pueden producir otros cambios de conducta: algunas aves adaptan el canto en los entornos donde hay mucho ruido generado por humanos.
La ecología de los paisajes sonoros se superpone a la ecología sensorial, que se concentra en cómo y por qué los organismos recaban información del entorno. Algunos organismos aprovechan el ruido del paisaje sonoro para navegar o cazar, mientras que otros pueden tomar las señales auditivas intensas como signo de advertencia. A partir de estos datos, podemos investigar no solo la forma en que los ecosistemas impactan en los paisajes sonoros, sino también de qué manera los paisajes sonoros impactan en los ecosistemas.
Otro beneficio de la investigación de los paisajes sonoros es que favorecen el estudio interdisciplinario y multidisciplinario. Los ecologistas, los científicos sociales, los ingenieros, los astrofísicos y los músicos han acudido a los paisajes sonoros para ayudarse a ampliar su campo de investigación.
Es lo mismo paisajes sonoros que sonificación
Los paisajes sonoros y la sonificación no son lo mismo, ¡pero en cierta manera están relacionados!
La sonificación utiliza el audio para transmitir información o percibir datos. ¡Actualmente se está haciendo un gran trabajo en el campo de la sonificación! Por ejemplo, nuestros amigos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASAhan utilizado la sonificación de datos para convertir la luz de imágenes astronómicas en sonido. Se puede pensar en términos de traducción. A veces estamos limitados en nuestra capacidad de ver datos científicos, pero si los traducimos a otro medio como el audio, quizás podemos oírlos. Y como la percepción auditiva presenta algunas ventajas (porque nos permite percibir información temporal, espacial, de amplitud y de frecuencia), nos puede ayudar a entender la información aún mejor.
Una ventaja importante de la sonificación de datos es que les abre las puertas a las personas que no pueden percibir visualmente, incluidas personas no videntes o con discapacidad visual. ¡Eso también sucede con los paisajes sonoros!
¿Es lo mismo paisajes sonoros que sonificación?
El proyecto Eclipse Soundscapes (literalmente, paisajes sonoros de los eclipses) explora de qué forma los sucesos entre cuerpos celestes, como los eclipses, pueden afectar la vida en la tierra. Al captar y estudiar paisajes sonoros antes y después de los eclipses, así como durante estos, esperamos poder comprender mejor la manera en que los eclipses cambian la actividad humana y animal. Existe cierta evidencia anecdótica de que los cambios de luz que provoca un eclipse pueden influir en la conducta animal. Por ejemplo, los animales nocturnos pueden moverse cuando comienza a oscurecer y los animales diurnos pueden hacerse oír cuando el eclipse pasa y la luz regresa (este fenómeno se conoce como un “falso coro del amanecer”).
Estos relatos son anecdóticos y, a la fecha, existe poca evidencia científica que compruebe o desmienta estos hechos. Al grabar diversos paisajes sonoros y analizar espectrogramas, nuestros científicos esperan poder identificar tendencias en la conducta animal.
Para eso, estamos trabajando con un panel de asesores en bioacústica, integrado por algunos de los mejores especialistas en ecología de los paisajes sonoros y campos relacionados. Entre los integrantes del panel se encuentran la Dra. Megan McKenna del Laboratorio Goldbogen de Stanford University, el Dr. Bryan C. Pijanowski del Center for Global Soundscapes de Purdue University, la Dra. Laurel Symes del Cornell Lab of Ornithology’s Center for Conservation Bioacoustics, y Sound and Light Ecology Team Research Associate Dr. Jacob Job
Presentaremos el equipo y su trabajo en futuras publicaciones en el blog, ¡así que estén atentos!