Ilusión de la Luna |
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Señor Director Ciencia al Día Este fin de semana estábamos un grupo admirando una puesta de Sol y comenzamos a preguntarnos por quí el Sol se ve más grande cerca del horizonte. Las respuestas variaron enormemente pero convergimos en dos posibles respuestas: 1. es producto de un efecto óptico; 2. es producto del mayor grado de difracción de los haces de luz producido por la capa atmosfírica por ser esta más densa cerca del horizonte. ¿Cuál es la respuesta correcta? Tania Bedrax Weiss, CIRL, Univ. de Oregon |
Respuesta |
 Figura 1: La Luna.
Este efecto es conocido en sicología como la "Ilusión de la Luna" o más tícnicamente como la "Hipótesis de Distancia Aparente" (Apparent Distance Hypothesis) que se manifiesta cuando se ve una Luna "inflada" al observarla sobre el horizonte --lo cual es aplicable tambiín al Sol. Según estudios sobre percepción realizados por Kaufman, Coren, Rock y otros, íste es un efecto óptico debido a la tendencia de nuestro procesador de visión a "asociar" la profundidad hasta los objetos observados con patrones conocidos. Este mecanismo nos ayuda a percibir en perspectiva pero a la vez produce efectos irreales (que no corresponden a la realidad física) como el de la Ilusión de la Luna. El cerebro usa claves de profundidad (depth cues) conocidas, como por ejemplo, la punta de los árboles, la cima de los cerros en el horizonte, etc., para "completar" información sobre la profundidad óptica de cada uno de los objetos en el plano de visión. Mientras más de estas "ayudas" lleguen al cerebro, más "grandes" se perciben los objetos que están más allá de estas "claves". Se puede observar este efecto tambiín si inflamos un globo y lo ponemos a una cierta distancia, digamos de 10 metros. Luego inflamos otro y lo ponemos a 20 metros detrás del primero. Este último se verá más pequeño, no es cierto? Bueno, si ahora mandamos a un ayudante para que continúe inflando el segundo globo hasta que se "vea" del tamaño del primero, nuestro cerebro percibirá correctamente al segundo globo como más grande, a pesar de recibirlo del mismo tamaño en nuestra retina!
Existe una prueba muy sencilla para corroborar esta hipótesis que explica la Ilusión de la Luna: si miramos la Luna sobre el horizonte cubriendo todas las concomitantes terrestres --esto se logra haciendo un sencillo "telescopio" con un periódico-- entonces se percibirá que la Luna mágicamente se "achica" en comparación con la imagen al desnudo.
En el cuadro siguiente se representa la llamada "Ilusión Ponzo" que puede ayudar en la comprensión de la famosa Ilusión de la Luna ya que tiene la misma explicación sicológica: a mayor número de claves de profundidad que reciba el cerebro, mayor será la magnificación con que percibirá los objetos más lejanos.
 Figura 2: Ilusión Ponzo.
¿Cómo es que la distancia aparente cambia el tamaño percibido por el cerebro?
Investigadores han descubierto que la Ilusión de la Luna está directamente relacionada con los cambios en acomodación del cristalino y los músculos asociados al ojo. Claves extras de profundidad visual cerca del horizonte, causan que los ojos se enfoquen en un punto más distante que en el que lo hacen cuando uno mira hacia más arriba --hacia el cenit. Estos cambios de acomodación parecen proveer al cerebro con una "vara de medir" para juzgar el tamaño de las imágenes lejanas, incluyendo aquellas como las del Sol y de la Luna.
Bibliografía:
Punteros:
Grand Illusions
Frank Christiny, University of Houston |
Mediciones astronómicas |
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Señor Director Ciencia al Día ¿Cómo logran los astrónomos medir la posición, trayectoria y velocidad de cuerpos celestes, como el Hale-Bopp? ¿Usan sólo trigonometria y telescopios precisos? Fernando Mandujano, Univ. de Playa
Ancha y Univ. de Chile |
Respuesta |
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Todos los objectos del universo tienen alguna clase de movimiento. Los
planetas, cometas, asteriores se mueven alrededor del Sol en orbitas
elípticas, de acuerdo con la primera ley de Kepler. El Sol
mismo y las demás estrellas tienen movimiento un poco
más complejo alrededor del centro de nuestra galaxia, que
llamamos Vía Láctea. Las galaxias se mueven unas
respecto de las otras y si estan agrupadas en cúmulos, estos
tambiín se mueven. Nuestra apreciación del movimiento,
sin embargo, no representa directamente como los objetos celestes se
mueven en verdad. Por ejemplo, un objeto lejano puede tener gran
velocidad, pero no lo "vemos" moverse, como un objeto cercano que
tenga la misma velocidad. Esto se puede representar con un ejemplo de
la vida diaria: cuando vamos a gran velocidad por una carretera, los
árboles que están cercanos a la vía pasan
más rápido por nuestra visual que los árboles que
estan más lejos del camino. Entonces, la distancia es
fundamental para entender como es el movimiento intrínseco de
objetos lejanos como las estrellas. La distancia a estrellas cercanas (menos de 100 pc = 3x10^15 km) se determina a travís de paralaje o tringulación, que es esencialmente el mismo mítodo que usan los ingenieros en estudios topográficos. Se forma un triángulo isóseles, donde los lados iguales corresponden a la distancia a la estrella y la base corresponde al diámetro de la orbita de la Tierra. El ángulo que forman los dos lados iguales del triángulo se determina a travís de fotografías de la estrella en dos ípocas del año separadas por seis meses. La posición de la estrella será diferente en estas dos fotografías, porque nosotros la estamos mirando desde un lugar diferente de nuestra orbita alrededor del Sol. Determinando el ángulo y conociendo la distancia entre el Sol y la Tierra, podemos determinar el resto de los parámetros del triángulo, incluyendo la distancia a la estrella. La velocidad en general tiene tres dimensiones, al igual que un volumen como (x,y,z), (alto, ancho, largo) o (horizontal, vertical y profundidad). La velocidad de una estrella la estudiamos en base a dos componentes, una proyectada en la esfera celeste y que incluye movimiento vertical y horizontal, y otra proyectada en la línea de la visual. La primera componente, proyectada en la esfera celeste, se denomina movimiento propio. La segunda componente, que describe el movimiento en profundidad, se llama velocidad radial. El movimiento propio de una estrella se mide con observaciones anuales tomadas en la misma ípoca del año, por ejemplo: 10 Julio 1995, 10 Julio 1996, 10 Julio 1997, etc, lo que es equivalente a decir que observamos la estrella en la misma posición de nuestra orbita alrededor del Sol. Si la estrella tuviera velocidad cero, entonces aparecería en la misma posición en la misma epoca del año. Si la estrella tiene una cierta velocidad, entonces su posición cambia. Como observamos cambios de posición proyectados en la esfera celeste en uno o mas años, entonces el movimiento propio se mide en unidades de ángulo por año. Nótese que conociendo la distancia se puede medir el movimiento propio en km/s. Las mediciones de paralaje y movimiento propio esta íntimamente relacionadas, porque para conocer el paralaje hay que conocer el movimiento propio. El cálculo de paralaje y movimiento propio conforma una rama de la Astronomía que se conoce como Astrometría. La velocidad radial de una estrella se mide utilizando el efecto Doppler en las líneas espectrales (líneas de frecuencias determinadas que aparecen en los espectros de la luz estelar y que son producidas por los átomos que componen las estrellas). El efecto Doppler es el cambio de frecuencia que sufre una onda emitida por un objeto en movimiento. Un ejemplo son las ondas de sonido de la sirena de una ambulancia, cuando la ambulancia se acerca a nosotros el sonido es más agudo, cuando se aleja de nosotros el sonido es más grave. Cuanto más agudo o más grave es el sonido depende de la velocidad de la ambulancia. Lo mismo ocurre con las ondas luminosas, cuando la estrella se aleja de nosotros las líneas espectrales se corren al rojo y cuando se acerca a nosotros se corren al azul. Cuanto se corren es directamente proporcional a la velocidad de la estrella proyectada en la linea de la visual o a la velocidad en profundidad. La velocidad radial se obtiene directamente en km/s independiente de la distancia a la estrella. La Cinemática es el estudio de las velocidades de objetos. La Cinemática estelar incluye posiciones, moviemientos propios y velocidades radiales de muchas estrellas. Estos estudios permiten determinar como se mueven las estrellas como conjunto, incluyendo el moviemiento de las estrellas alrededor de la galaxia. La mayoría del conocimiento de la estructura de nuestra galaxia se ha generado a travís de estudios cinemáticos de las estrellas que la componen.
Lectura avanzada para los más interesados (incluye gráficas y
fórmulas):
Solange V. Ramírez,
Astronomy Department, Ohio State University |
Formando una Esfera con Conos |
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Planteamos el siguiente puzzle a nuestros lectores. Por favor mande
su solución a la dirección tania@cirl.uoregon.edu con el
subject CAD-PUZZLE. Las mejores soluciones serán publicadas en
nuestro próximo número. Se pretende hacer una esfera con conos de madera o metal. Estos conos se subtienden un grado sólido. ¿Cuántos conos se necesitan para formar una esfera? Obviamente, dado que los conos son sólidos, éstos no pueden sobreponerse.
Manuel Ramírez, TELESAT |