¿Por qué la Luna Llena brilla tanto?

¿Alguna vez te has preguntado por qué la Luna brilla tanto durante la Luna Llena para lo que se supondría una simple refracción solar? Cuando miramos a la Luna, más que reflejar la luz solar, parece que posea una luz interna que emite de manera muy brillante, de hecho así lo creían los antiguos. Lo extraño de esto es que la Luna en realidad es tan oscura que nos sería difícil observarla a simple vista. Aunque la respuesta exacta es que la Luna actúa como un espejo reflejando la luz solar que recibe, existen ciertos factores que influyen en este hecho.

La Luna refleja la luz solar dependiendo de la posición en que ésta se encuentra respecto a la Tierra. En cada momento existe una mitad de nuestro planeta que se haya sumida en la noche, ya que la luz del Sol no incide en esa cara de la Tierra. Podemos ver cómo brilla la Luna porque la cara que se encuentra frente a la superficie oscura de nuestro planeta, pero de frente al Sol, es la que refleja la luz solar. En realidad la cara oscura de la Luna es visible durante el día, pero como no está iluminada, no la podemos ver con facilidad.

Las fases lunares también son el resultado de cómo vemos la luz reflejada en nuestro satélite. La mitad de la Luna siempre está iluminada por el Sol y la forma en que orbita alrededor de la Tierra va cambiando nuestra perspectiva sobre esa porción iluminada a lo largo que transcurre el mes.

Cuando la Luna se encuentra entre la Tierra y el Sol, muestra hacia la Tierra la cara que no tiene iluminada, y es cuando la Luna está en Nuvilunio o Luna Nueva. Una semana más tarde aproximadamente, la Luna ha dado un cuarto de vuelta y muestra media cara iluminada, que es cuando está en la fase de Cuarto Creciente. Cuando pasa otra semana más, la Luna se encuentra alineada con el Sol y la Tierra, por lo cual desde la Tierra se puede ver toda la cara iluminada, siendo esta vez la fase de Plenilunio o Luna Llena. Una semana más tarde se produce la fase de Cuarto Menguante. Pasadas estas cuatro semanas nos encontramos de nuevo en Novilunio. La zona que delimita la luz y la sombra se llama terminador.

El misterio sobre este brillo es por qué resulta tan resplandeciente a nuestros ojos cuando es Luna Llena. Como la mayoría de objetos en el espacio, la Luna posee una característica reflectora especial denominada albedo, que mide la cantidad de luz que un cuerpo es capaz de reflejar. Materiales como el hielo o la nieve poseen un nivel de albedo alto, ya que reflejan muy bien la luz. La tierra y la vegetación poseen un nivel de albedo más bajo. Lo que hace interesante a la Luna es que posee un nivel de albedo similar al del carbón. Esto significa que no posee una gran calidad en la reverberación de la luz que incide en su superficie. Así que cuando la misión Apolo aterrizó en la Luna, descubrió que era un lugar bastante oscuro, a excepción de los mares de lava.

Algunos porcentajes de albedo para hacernos una idea del nivel tan bajo que tiene la Luna:

99% Encelado (el mayor del que se tiene constancia)
86% Nieve reciente
78% Nubes brillantes
70% Venus (atmósfera)
55% Neptuno
50% Nubes (promedio)
45% Urano
42% Saturno
41% Júpiter
37-39% Tierra vista desde el espacio
21% Desiertos terrestres
18% Suelo terrestre sin vegetación
15% Marte
8% Bosques (promedio)
7% Luna
7% Meteoroides
7% Ceniza volcánica
6% Mercurio
6% Fobos
6% Deimos
5-10% Océanos
4% Cometa Halley

La razón de que la Luna Llena refleja tan bien la luz, es a consecuencia del llamado efecto de oposición o efecto Seeliger, que se produce cuando un objeto es iluminado directamente por una fuente de luz por detrás del observador. Este término se utiliza generalmente en el campo de la astronomía, donde se refiere al notable incremento en la luminosidad de un cuerpo celeste como un planeta, satélite o cometa según la fase del ángulo de observación se acerca a cero. Este efecto toma su nombre del astrónomo alemán Hugo von Seeliger, que descubrió este efecto en los anillos de Saturno.

Hugo von Seeliger

Incremento en la luminosidad de los anillos de Saturno debio al efecto Seeliger.

Se cree que en este efecto influyen dos mecanismos de la física: la ocultación de las sombras y la retrodispersión coherente. El efecto de oposición nos revela que ciertos tipos de superficies que no son reflectantes, pierden sus sombras cuando se encuentran en linea recta con la fuente de luz que las ilumina. La razón por la que la Luna funciona tan bien con este efecto, es por todo el regolito suelto que hay en la mayor parte de su superficie. El efecto de oposición es más fuerte cuando la Luna se encuentra directamente opuesta al Sol en relación a la Tierra.

La retrodispersión coherente nos explica que la luz reflejada, se ve potenciada en ángulos estrechos si el tamaño de la dispersión en la superficie de un cuerpo es comparable a la longitud de onda de la luz, y la distancia entre las partículas dispersas es mayor que una longitud de onda. El incremento del brillo se debe a la luz reflejada, combinada de manera coherente con la luz emitida.

Esta retrodispersión coherente se ha observado también con los radares. En particular, observaciones recientes por la sonda Cassini en el satélite Titán, han demostrado un fuerte efecto de retrodispersión coherente que explicaría los altos niveles de albedo en las longitudes de onda del radar.

Se cree que el brillo de la Luna se incrementa en un 40% entre el ángulo de fase 4° y 0°, y que este incremento es mayor en los terrenos abruptos que en las llanuras o mares. Sobre el mecanismo principal de este fenómeno, las mediciones indican que el efecto de oposición muestra una pequeña dependencia de la longitud de onda: el aumento es un 3-4% más grande a 0,41 μm que a 1,00 μm. Este resultado nos sugiere que la causa principal del aumento en la luz reflejada por la Luna es la desaparición de las sombras en su superficie, mucho más que a consecuencia de la retrodispersión coherente.

Existen otros factores que nos hacen percibir nuestro satélite con una luz más brillante, como la limpieza o suciedad de la atmósfera de la Tierra o que a simple vista, cuando hay Luna Llena, se ve aun más blanca porque la pupila del ojo en la oscuridad, se abre al máximo, y nuestra retina queda «sobreexpuesta».

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