El Sol sobre el horizonte (0)

El Sol sobre el horizonte: la refracción atmosférica


Serie 1 (pulsar para ampliar). Puesta de Sol obtenida el 25 de junio de 2005
desde la explanada del Dornajo (Sierra Nevada). La secuencia muestra el
ocaso solar en el que se aprecia las deformaciones producidas por la refracción
(achatamiento) y la turbulencia atmosférica (fotografías y composición A.Porcel).

Hace unas semanas hice una entrada en este mismo blog titulada “La Luna sobre el horizonteen la que comente el asunto de la percepción del mayor tamaño de la luna cerca del horizonte. Como explique este fenómeno es fundamentalmente una ilusión de nuestros sentidos conocida por “Ilusión de Ponzo”. Al hilo de algunos comentarios a esta entrada, Ángel R. López me remitió a su blog “El Lobo Rayadodonde en dos artículos y de forma más profunda (1, 2) había tratado el tema. Su primera aproximación fue la de ver el efecto de la refracción atmosférica en el tamaño aparente, concluyendo que en realidad es la percepción la que nos hace ver mas grande la Luna o el Sol cuando son observados cerca del horizonte.

Todo el asunto y principalmente la implicación de la refracción atmosférica despertó mi curiosidad, y recordé que por algún lado tenia unas imágenes de ocasos solares realizadas desde Sierra Nevada a más de dos mil metros. Ideales por sus horizontes despejados, y una buena excusa para seguir curioseando sobre la cuestión.

Recordemos que por refracción se entiende el cambio que experimenta una onda al pasar de un medio a otro con distinto índice de refracción, siempre que esta incida oblicuamente a la superficie de separación de ambos medios. En estas circunstancias se produce un cambio de velocidad. El índice de refracción viene dado por la relación entre la velocidad de la onda en le vacio y la del medio que tratemos. Si las longitudes de onda implicadas pertenecen al rango del visible, es decir luz, siempre que esta no incida perpendicularmente, la refracción depende de la densidad óptica de los medios de propagación. La luz al pasar por medios ópticos diferentes no solo experimenta cambios de velocidad, también de dirección. Estos son explicados mediante la Ley de Snell

donde n1 sin r = n2 sin r´´, a su vez consecuencia del principio de Fermat, que en su enunciado original nos dice que el trayecto seguido por la luz al propagarse de un punto a otro es tal que el tiempo empleado en recorrerlo es un mínimo.

La refracción producida por las diferentes masas de aire, provoca que los astros situados inmediatamente por debajo del horizonte se vean sobre él, aunque en realidad geométricamente están fuera de la línea de visión. Esta forma de refracción es conocida como refracción atmosférica u astronómica. Para determinarla hay que comparar la altura real y la aparente, teniendo que si la denominamos R esta viene dada por R = haparente - hreal con valores máximos sobre el horizonte y nulos en el cenit.

La altura sobre el horizonte, aunque es el factor más importante respecto de la refracción atmosférica, no es el único. La longitud de onda, la temperatura y la presión atmosférica también influyen. Así la temperatura se comporta de forma inversamente proporcional y la presión atmosférica es directamente proporcional respecto de la refracción.

También afecta sobre la forma real de los cuerpos y tamaño de los objetos implicados. Esto, insignificante en objetos estelares (por definición puntuales), tiene bastante incidencia en el caso de la Luna y el Sol. En la siguiente dirección http://www.jgiesen.de/refract/index.html podemos ver un applet de java en el que se ve claramente el efecto de la refracción atmosférica sobre el Sol. Es evidente como su valor decrece conforme este se eleva sobre el horizonte, así como la deformación que provoca un marcado achatamiento del astro.

En las imágenes que adjunto, tanto en la serie 1 como la, 2 se ve como el Sol se deforma cerca del horizonte. El achatamiento es debido principalmente a la refracción, sin embargo, conforme el astro baja es afectado por la turbulencia atmosférica que lo deforma en todas las direcciones.


Serie 2 (pulsar para ampliar). Secuencia de la puesta de Sol el
16 de febrero de 2005 desde Sierra Nevada (fotografías A.Porcel).
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