El cielo de Marte

Después de que ya publiqué sendos artículos sobre el cielo de la Luna, el de Mercurio y el de Venus ; y siguiendo con los fenómenos celestes que se ven en otros mundos del Sistema Solar, hoy le toca el turno al cuarto planeta, porque del tercero ya hablo habitualmente.

Aparte del nuestro, el cielo de Marte es el más conocido por el gran público por las imágenes enviadas por diferentes sondas espaciales que llegaron a su superficie, pero quizás sobre todo porque ha aparecido con  más o menos realismo, en diferentes películas de ciencia ficción.

Una de las primeras imágenes que nos llegaron del cielo del cuarto planeta / NASA

- El color del cielo marciano              

El aspecto más llamativo del cielo de Marte es su plomizo color de tonos rojos o amarillos, lo cual es debido fundamentalmente a las partículas de polvo en suspensión en su atmósfera.

En general si un astro no tiene atmósfera, la luz del Sol no se difunde y aún de día el cielo se ve negro. En la Tierra se produce el llamado efecto Rayleigh y la luz al chocar con las partículas pequeñas de la atmósfera terrestre les transfiere parte de la energía, vibran y difunden la luz azul en todas direcciones. En Marte predomina el efecto Mie, que se produce cuando la luz choca con partículas o moléculas grandes. Las partículas absorben una parte de la luz y reflejan el resto, y el color depende de la composición de la partícula.

Cuando el Sol está muy bajo en el horizonte, en los atardeceres o amaneceres, su luz atraviesa una capa de aire mucho mayor y el resultado es diferente, difundiéndose unos colores más que otros.

Pero todo eso es, lógicamente, de día. Como en casi todos los lugares, de noche el cielo de Marte también es negro y en los crepúsculos adquiere una tonalidad azul.

En este tema hay un aspecto curioso aunque solo sea una casualidad: Forzando un poco la situación, porque los tonos no son iguales, podría decirse que Los colores del cielo visto desde el tercer y el cuarto planeta se intercambian. Desde aquí el cielo de día es azul y en los crepúsculos adquiere tonos rojizos, mientras que en Marte es al revés, como se aprecia en estas dos imágenes.

El cielo de Marte en pleno día y al atardecer / NASA

- El planeta más parecido a la Tierra

En muchos sentidos Marte es el planeta más parecido a la Tierra y alguna de estas circunstancias también se refleja en su mecánica celeste:

Su día dura 24 horas y 40 minutos, casi igual que el día terrestre. Por ello el movimiento aparente del Sol y de las estrellas en el cielo marciano es muy similar a como lo vemos desde aquí.

Su eje de rotación está inclinado  25º,  mientras que el de nuestro planeta son 23.5º. Las estaciones son similares a las nuestras en cuanto a la altura del Sol respecto al horizonte, diferente duración del día y la noche, y fenómenos como el Sol de medianoche, todo ello en latitudes análogas. Pero son estaciones más largas, casi el doble, porque su año también lo es, y de duración más desigual por la elevada excentricidad de su órbita, como se explica en el anexo.

- Estrellas solo de noche

Marte es el único planeta del Sistema Solar, además de la Tierra, desde cuya superficie sólida se ven las estrellas de noche y solo de noche. En esto también coinciden.

Este hecho tan evidente y lógico para nosotros no se da en los otros planetas del Sistema Solar: En los otros dos planetas rocosos las condiciones de su atmósfera hace que las estrellas se vean siempre (en Mercurio) o no se vean nunca (en Venus por su densa atmósfera).

En los 4 gigantes gaseosos, si consideramos el borde exterior de su atmósfera siempre serían visibles las estrellas, de noche y de día, pero profundizando hasta el posible núcleo sólido, desde allí no se verían nunca.

En principio podría pensarse que la débil atmósfera de Marte no sería obstáculo para poder ver las estrellas más brillantes incluso de día.

Esa atmósfera es  mucho más tenue que la de la Tierra y el hecho que  desde aquí puede verse en ocasiones a Venus en pleno día (incluso a Júpiter en determinadas condiciones, yo recuerdo haberlo visto un par de veces) podría hacer pensar que desde Marte también de día podrían verse algunas estrellas brillantes.

Sin embargo parece ser que el polvo en suspensión de la atmósfera marciana lo impediría, e incluso de noche las estrellas se ven algo más débiles que desde la Tierra. Según parece, solo son visibles hasta la magnitud 4, muchas menos que desde aquí. La atmósfera es más tenue pero está más sucia, como cuando aquí tenemos calima.

Si ampliamos esta circunstancia a otros astros que no sean planetas, desde casi cualquier satélite o asteroide, al igual que desde la Luna, se verían las estrellas también de día al no haber atmósfera, y  solo me queda una duda en este aspecto entre todos los astros del Sistema solar:  el satélite Titán, único que sí tiene una atmósfera apreciable, si allí al igual que en el tercer y cuarto planeta se produce la “extraña” circunstancia de que las estrellas se vean pero solo de noche. No he encontrado ningún dato sobre Titán que me aclare la duda,  y si tienes alguna opinión al respecto, te agradecería que me lo dijeras.

Actualización: Según la aportación en un comentario, parece que en Titán no pueden verse las estrellas ni de día ni de noche, por lo que Marte y la Tierra serían los dos únicos astros del sistema solar con las características mencionadas. Gracias-Eskerrik asko, Rubén.

- La estrella polar de Marte.

La Tierra es el único planeta que tiene una estrella relativamente brillante muy cercana a su polo celeste (a menos de 1º), y solo en el hemisferio Norte, permaneciendo por ello casi fija en el cielo a pesar de la rotación, y siendo un recurso sencillo y muy preciso para orientarse.

En ningún otro se da esa circunstancia, si bien en Marte la brillante Deneb de la constelación de Cisne permitiría una orientación aproximada porque se encuentra a solo 10º del polo Norte celeste marciano.  Su falta de exactitud se compensaría con su gran brillo y facilidad de encontrarla.

Tres posiciones de Deneb y el triángulo del verano tal como se verían en el cielo de Marte girando en torno al polo Norte celeste, con intervalos aproximados de  6 horas.

Aunque hay que ser generosos para otorgarle a Deneb el título de estrella polar marciana (10º pueden parecer demasiado) es mucho más fiel que la nuestra porque el movimiento de precesión que en la Tierra se completa en 26000 años hace que en pocos miles de años se produzca el relevo y la polar dejará de serlo dándole el relevo a la estrella Vega que en se situará más cerca del polo. En Marte ese movimiento es mucho más lento y por ello Deneb se mantendrá mucho tiempo relativamente cerca del polo.

- Lunas y eclipses.

Marte también comparte con la Tierra la propiedad de ser los únicos planetas del Sistema Solar con la posibilidad de observar satélites desde su superficie sólida. Ya que Mercurio y Venus no los tienen y Plutón dejó de ser planeta.

En este caso son dos: Fobos y Deimos, pero la visión del primero de ellos es muy especial, podría decirse que única.

Fobos está tan cerca del planeta, a solo unos 6000 kilómetros de la superficie marciana, que completa su órbita en solo 7 horas y 40 minutos. 

Se mueve a una velocidad angular mayor que la rotación de Marte y por ello desde la superficie marciana se vería moverse de Oeste hacia el Este muy deprisa, pasando menos  de 4 horas desde que sale hasta que se pone, en latitudes medias.

Todas las noches y todos los días podría verse a Fobos atravesando el cielo marciano moviéndose como un kamikaze de autopista, a doble velocidad que las estrellas o el Sol, y en sentido contrario.

Aproximadamente una rotación de Marte dura lo mismo (solo un poquito más) que 3 traslaciones de Fobos. Por eso al cabo de media rotación (poco más de 12 horas, del punto 1 al 2) Fobos ha dado una vuelta y media, y vuelve a situarse aproximadamente encima del mismo punto de la superficie de Marte.  Desde ese punto, Fobos habrá completado una vuelta.

En el cielo de Marte, en ese tiempo se habría visto a las estrellas (o al Sol) dar media vuelta y a Fobos dar un poco más de una vuelta en sentido contrario, a pesar de que en realidad ha dado vuelta y media en el mismo sentido.

Su tamaño es muy pequeño, mide menos de 25 kilómetros. Pero al estar tan cerca ocupa en el cielo unos 0.2º (La Luna, que es más de 100 veces mayor, ocupa 0.5º en el cielo de la Tierra).

Fobos produce eclipses solares parciales o anulares, aunque es estos últimos el anillo es muy irregular porque así lo es el contorno del satélite, siendo variable el grosor de ese anillo porque debido a la excentricidad de la órbita marciana, desde allí el diámetro aparente del Sol puede variar entre  0.35º y 0.42º.

Un eclipse de Sol parcial y otro anular, captados por los rovers desde la superficie de Marte / NASA

Fobos también sufre eclipses al entrar en la sombra de Marte, y deja de verse durante un tiempo en todos los pasos nocturnos excepto en las fechas próximas a los solsticios marcianos.

Deimos, que tiene un tamaño aproximadamente la mitad que Fobos y está situado casi 3 veces más lejos, solo parece una brillante estrella, pero tiene la particularidad de que es casi marte-estacionario, de manera que apenas se mueve en el cielo mientras sí lo hacen el Sol y las estrellas, casi igual que desde la Tierra. 

Los eclipse solares que provoca apenas podrían calificarse de tránsitos, como los de Venus que se observan desde la Tierra.

Deimos transita por el disco solar /NASA

- Los planetas.

Cuando, en un futuro, alguna persona llegue a Marte, sin duda dirigirá la vista al cielo nocturno en busca del planeta azul. Pero nunca lo encontrará en plena noche y solo se verá en las proximidades de los crepúsculos porque desde allí, además de Mercurio y Venus, la Tierra también es un planeta interior. 

La máxima elongación (separación angular respecto al Sol) de la Tierra vista desde Marte es de 45º, casi igual que como aquí vemos a Venus, con lo que en latitudes medias nunca se verá más de 3 horas después de la puesta de Sol o más de 3 horas antes.

Por esa misma razón también presentaría fases, aunque para apreciarlas habría que utilizar un telescopio.

La Tierra en el cielo marciano no llega a alcanzar el  brillo máximo con el que vemos Marte desde aquí porque cuando ambos se encuentran cerca, nuestro planeta se situaría delante del Sol y en fase nueva o casi.

Con buena vista, o con ayuda de unos prismáticos, podría observarse la Luna junto a la Tierra, como en estas imágenes. La primera obtenida desde una órbita marciana y la segunda desde la superficie de Marte.

La Tierra y la Luna observadas por el orbitador de reconocimiento de Marte (MRO)   , aproximadamente tal como se podría apreciar a simple vista, o con un pequeño telescopio (en el recuadro) / NASA

Esta otra imagen está tomada desde la superficie marciana / NASA

La visión de Júpiter y de Saturno es similar a la que se puede apreciar desde la Tierra. En las mejores condiciones llegan a estar un poco más cerca y brillarían un poco más, pero no demasiado; y por el contrario cuando están al otro lado del Sol se verían algo más débiles que desde aquí.

Aunque la Tierra y Marte son similares en muchos aspectos, también hay diferencias claras debido a distintos parámetros orbitales de ambos y de sus respectivos satélites, que tienen consecuencias en cuestiones relativas a su mecánica celeste.

- Punto vernal, constelaciones zodiacales y estaciones.

Aunque la inclinación del eje de rotación de Marte es similar a la de la Tierra, no apunta en la misma dirección. Por ello, además de la citada diferencia en la estrella polar, el punto vernal se encuentra en diferente lugar, concretamente al SE de Ofiuco. Por ello esa constelación y las cercanas Escorpio y Sagitario son visibles durante toda la noche en el equinoccio de otoño. Las constelaciones zodiacales no cambian porque el plano de traslación de Marte está muy próximo a la eclíptica, pero en cada estación las constelaciones más destacadas son aproximadamente las que se ven desde la Tierra en la estación anterior.

El punto vernal marciano, donde se sitúa el Sol en el equinoccio de primavera, está situado en la zona de Escorpio, Ofiuco y Sagitario. En la imagen aparece un planeta que podríamos imaginar que fuese la Tierra vista desde allí, aunque en realidad es lo contrario.

En la Tierra las 4 estaciones no tienen la misma duración, pero en Marte la diferencia entre unas y otras es mucho más apreciable y esto es debido, como se ha dicho,  a la mayor excentricidad orbital, si la comparamos con la del tercer planeta.

En el hemisferio Norte marciano la estación más larga es la primavera (dura 204 días terrestres), seguida del verano. El otoño es el más corto con solo 151 d.t., un 25% menos, mientras que en la Tierra la diferencia entre la más larga y la más corta es solo de un 4%.

La diferente duración de las estaciones se puede apreciar en el siguiente gráfico, realizado a escala. Conjugando la dirección en que está inclinado su eje que determina el momento de solsticios y equinoccios, y la situación del perihelio y afelio de la órbita, las dos líneas perpendiculares que determinan las estaciones, delimitan 4 sectores de diferente tamaño: Cuando Marte pasa por su afelio es el final de la primavera (en el H. Norte), y por ello el tramo de órbita que recorre Marte en esta estación es mayor.

Las estaciones corresponden al hemisferio Norte de Marte. En el Sur es al revés.

A esto hay que añadir que precisamente por estar cerca del afelio el planeta se desplaza más lento en su órbita y estos dos factores hacen que la primavera en el hemisferio Norte marciano (el otoño en el hemisferio Sur), sea la estación más larga. 

En primavera el Sol se mueve más despacio atravesando las constelaciones zodiacales y por eso las constelaciones de primavera, que allí son las de la zona de Tauro, Géminis, Orión o Auriga, permanecerán más tiempo en el cielo.

En estos momentos, (10-5-2017) en el hemisferio Norte de Marte también es primavera. Es casualidad porque no ocurre así siempre al ser el año en Marte es mucho más largo, enseguida se desajustará y seguirá siendo primavera hasta los primeros días de octubre, cuando aquí ya estemos en otoño.         

- Frecuencia de los eclipses

Los eclipses de un satélite (de Luna, de Fobos, …) siempre se producen con éste en fase llena y los de Sol en fase nueva. Pero no siempre en estas fases ocurre el eclipse y desde nuestro planeta en pocas ocasiones. Las circunstancias que motivan el que aún estando en esas fases ocurran o no ocurran los eclipses, son diferentes en la Tierra y en Marte debido a dos razones:

- En Marte los eclipses son mucho más frecuentes porque sus satélites están mucho más cerca del planeta, sobre todo Fobos, y en fase llena entrará mucho más frecuentemente dentro de su sombra eclipsándose, o en fase nueva su sombra incidirá en las superficie marciana originando un eclipse de Sol.

- Mientras que en la Tierra los eclipses se producen cuando la Luna (nueva o llena) está cerca de los nodos, aproximadamente dos veces al año en fechas que van adelantándose poco a poco al girar la línea de los nodos y de esta manera en general pueden ocurrir en cualquier época del año, en Marte ocurren siempre en las mismas épocas: siempre que no esté muy lejos un equinoccio. Estos intervalos son muy amplios (sobre todo en Fobos), pero nunca ocurren cerca de los solsticios marcianos.  Aquí las temporadas de eclipses están totalmente ligadas con las estaciones.

Esto es porque mientras que la Luna gira alrededor de la Tierra en un plano próximo al de la  eclíptica, con una inclinación de 5º, los dos satélites marcianos se mueven en órbitas muy cercanas a su ecuador y la orientación de la inclinación de éste, respecto al plano orbital de Marte, cambia con las estaciones.

El satélite está en fase llena. En los equinoccios siempre será eclipsado pero en los solsticios nunca.

Lo más habitual en la Tierra (aunque hay excepciones) es que cada año ocurran dos parejas de eclipses, en cada pareja uno de sol y otro de Luna con 2 semanas de diferencia, y cada par separado del anterior por 6 lunaciones que van adelantando sus fechas año a año, mientras que en Marte se producen continuos eclipses de sus satélites todas las noches en amplios intervalos de varios meses en torno a los equinoccios.