El Laboratorio de Ciencias Geoespaciales (LACIGE) fue creado durante el segundo semestre del 2015 en el campus Morelia de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). La infraestructura, equipo de cómputo, software e instrumentos de observación, provenien de fondos directos de la UNAM otorgados a la Escuela Nacional de Estudios Superiores unidad Morelia (ENES) y del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) a través del proyecto de infraestructura INFR: 253691 aprobado en ese mismo año.

Aquí se desarrollan proyectos de investigación básica en el campo de las Ciencias Espaciales, la Astrofísica y el Cómputo en apoyo a las Geociencias, destacando los siguientes:

1. Estudio de perturbaciones ionosféricas (PI).
2. Cálculo del contenido de electrones (TEC) en la ionosfera terrestre.
3. Análisis de imágenes solares con telescopios especiales del LACIGE.
4. Estudios de objetos cercanos a la Tierra (NEOs).
5. Estudios de plasmas astrofísicos.
6. Estudios de ondas e inestabilidades en plasmas espaciales.

 

Responsable del LACIGE: Dr. Mario Rodríguez Martínez

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Eclipse parcial de Sol, 8 de abril de 2024

La palabra eclipse significa ocultamiento o desaparición parcial o total de un objeto. En el contexto astronómico cuando la Luna, en su fase de Luna Nueva, se interpone entre el Sol y nuestro planeta, ocurre lo que se conoce como eclipse total del Sol (ver Figura 1) pero, ¿cómo es posible que ocurra un eclipse si tanto la Luna como el Sol tienen tamaños diferentes? Esto sucede por la proporción que guardan sus distancias a las que se encuentran  de nosotros y sus tamaños aparentes cuando están alineados (en fila) en el momento del eclipse.

Figura 1. Geometría del eclipse total de Sol y su proyección en la superficie terrestre. (Tomado de INEGI).

Para explicar mejor esto, supongamos que tenemos dos monedas mexicanas, una de diez pesos y otra de un peso. Sabemos que ambas tienen distintos tamaños (como el Sol y la Tierra). Ahora, consideremos que la moneda de diez pesos representa al Sol, la moneda de un peso a la Luna, y nosotros como observadores, a la Tierra. Si quisiéramos representar un eclipse con esas monedas, podríamos poner a la moneda un peso a una distancia de 30 cm de nosotros, sosteniéndola con una mano, y con la otra la moneda de diez pesos, de tal forma que estén en la misma línea a la altura de nuestros ojos. Si se coloca a la moneda de diez pesos a unos 40 cm, es decir, 10 cm más allá que la de un peso, observaremos que ésta por completo queda “eclipsada” por la moneda más pequeña.

Curiosamente este mismo efecto ocurre entre la Luna y el Sol. La ciencia nos ha mostrado que la proporción que guardan las distancias que hay de la Tierra al Sol respecto a la que hay de la Tierra y la Luna, es de aproximadamente unas 400 veces (la misma proporción que guardan sus diámetros), que es suficiente para que los tamaños aparentes de la Luna y el Sol sean similares o coincidan y por lo tanto, cuando las condiciones de alineamiento son óptimas, puedan ocurrir los eclipses totales de Sol.

Durante los eclipses totales, la Luna proyecta su sombra sobre la superficie terrestre, misma que poco a poco se mueve conforme avanza el tiempo. Esta sombra consta de dos partes o zonas: una zona más oscura, donde el eclipse puede verse como total y que se le conoce como umbra, mientras que la zona más tenue,  es aquella donde los eclipses pueden verse parcialmente conocida como penumbra. Las dimensiones de la umbra lunar sobre la superficie terrestre, dependen de varios factores como: a) la distancia de la Tierra a la Luna, b) el tamaño aparente o angular de la Luna en el cielo, c) el tamaño del disco solar, entre otros. Sin embargo, típicamente el diámetro de la umbra sobre la superficie terrestre oscila entre los 100 km y los 200 km en promedio.

El próximo 8 de abril de 2024 seremos testigos de un eclipse total de Sol al norte de la República Mexicana. Presenciar un eclipse total como éste, dejará en los observadores un conmovedor sentimiento y una experiencia única, ya que hay varias generaciones de personas que no han podido presenciar un evento como este en nuestro territorio desde el eclipse de julio de 1991 en México. La trayectoria de la umbra pasará por importantes sitios como: 1) Mazatlán, 2) el Walamo, 3) Torreón, 4) Piedras Negras, 5) Nazas, entre otras, mientras que en el resto del país será observado como un eclipse parcial, (ver Figura 2).

 

Figura 2. Trayectoria del eclipse total de Sol del 8 de abril de 2024. La trayectoria de la umbra pasará por diversos estados como: Sinaloa, Durango, Coahuila, y una mínima porción de Nayarit y Chihuahua. (Tomado de INEGI).

Para el caso particular de la ciudad de Morelia, el eclipse iniciará aproximadamente las 10:52 hrs, alcanzando su máximo alrededor de las 12:11 hrs con una ocultación de máxima del 81%, y concluyendo aproximadamente las 13:35 hrs. Es importante recordar que recientemente, el 14 de abril de 2023, México también fue partícipe de un eclipse anular de sol que se observó al sur de la República Mexicana. En Morelia, como en gran parte del país, este eclipse fue observado de forma parcial (ver Figura 3).

a)	b)
c)

 

Figura 3. Eclipse de Sol del 14 de octubre de 2023 visto desde el LACIGE en la ENES Morelia, Michoacán. En a) se observa el inicio del eclipse parcial a las 09:36 LT, en b) la fase máxima a las 11:04 LT y en c) la fase casi terminal del eclipse a las 12:32 horas.  (Fotos en H-Alpha, 6562.8 Angstroms, adquiridas en el LACIGE).

En México hay pocos sitios dedicados a la observación diaria de nuestra estrella. Particularmente en Morelia, Michoacán, existe un observatorio que es parte del Laboratorio de Ciencias GeoEspaciales (LACIGE, www.lacige.unam.mx) de la ENES Morelia, UNAM, dedicado al registro y comportamiento de la cromosfera solar con filtros especiales H-Alpha (6562.8 Ångtroms), que permiten estudiar su dinámica diaria y su actividad. Este laboratorio fue creado en 2015 con la finalidad de hacer investigación en Michoacán relativa a las Ciencias Espaciales y a la Física Solar, (ver Figura 4).

 

 

Figura 4. Domo del observatorio solar que pertenece al LACIGE en la ENES unidad Morelia, UNAM. (Fotografía de UNAMGlobalTV).

El próximo 8 de abril, desde el LACIGE será posible observar además del eclipse, el comportamiento de la cromosfera solar, la cuál forma parte de la atmósfera baja del Sol cuyo espesor es de aproximadamente unos 2,000 km por encima de la superficie solar (fotosfera), además de regiones activas, manchas solares, filamentos de material entre otras estructuras, (ver Figura 4).

 

 

 

Figura 5. Cromosfera solar en H-Alpha (6562.8 Angstroms). Se observan regiones activas (manchas solares), filamentos e incluso protuberancias en el limbo solar. (Fotografía del LACIGE, ENES Morelia, UNAM).

Es importante mencionar que será posible observar incluso regiones activas, manchas solares que se observan, en la superficie solar debido a que nuestra estrella se está aproximando al máximo de actividad solar, además de

A partir de las fotografías solares en H-Alpha (6562.8 Ångtroms) ha sido posible estudiar y entender muchos de los procesos que ocurren en la superficie solar y su atmósfera, que junto con otros instrumentos que se encuentran en operación en el Laboratorio Nacional del Clima Espacial (LANCE) de la UNAM, se puede brindar un soporte integral al gobierno mexicano para la toma de decisiones sobre satélites, telecomunicaciones, subestaciones eléctricas entre otras, que son de suma importancia para la seguridad nacional.

Es importante mencionar que se tienen registros precisos en el pasado de cómo eventos solares intensos de nuestra estrella, han tenido un impacto en la infraestructura tecnológica mundial. Un ejemplo es el evento Carrington, que ocurrió en 1859 y afectó en gran medida la red de telégrafos de ese momento, además de observarse auroras boreales en latitudes incluso de nuestro país. Un ejemplo más reciente es el ocurrido en 1989 en Quebec, Canadá, en el que la tormenta solar dejó sin electricidad a seis millones de personas aproximadamente durante 9 horas.

Si bien nuestro avance tecnológico ha sido significativo en los últimos años, éste debe estar muy correlacionado al monitoreo de nuestra estrella por grupos de investigación como los que se tienen en nuestro país. Al estudiar el Sol, los científicos pueden proporcionar advertencias tempranas sobre estas tormentas solares, permitiendo que las autoridades tomen medidas para proteger y mitigar los posibles daños a nuestras infraestructuras vitales. Sin duda los avances en la investigación solar y los descubrimientos sobre la vida y el ciclo del Sol pueden inspirar a las generaciones más jóvenes a interesarse por la ciencia y a hacer de nuestro país un mejor sitio de convivencia.

Autor y Responsable del LACIGE	Dr. Mario Rodríguez Martínez.
Adquisición de imágenes H-Alpha	Dr. Raúl Guiérrez Zalapa, M. en C. Ariana Varela Mendez, Jaquelin Mejía Orozco, Mateo Peralta Mondragón, Ing. Grace Diane Jiménez.

 

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Eclipse parcial de Sol, 21 de agosto de 2017

 

El próximo 21 de agosto se observará un eclipse parcial de Sol en todo el territorio mexicano. Particularmente en la ciudad de Morelia, éste se podrá apreciar desde el Observatorio Solar de la ENES-UNAM unidad Morelia, que forma parte de este laboratorio y que hará uso de un telescopio que opera con un filtro especial en la línea de emisión de hidrógeno-Alpha de la serie de Balmer (H-Alpha, 6562.8 A). El eclipse también será transmitido a través del vínculo siguiente:

Eclipse Parcial de Sol, ENES-UNAM Morelia por Webcast UNAM

Cabe mencionar que este evento en la UNAM campus Morelia, cuenta además con la colaboración directa del Instituto de Geofísica unidad Michoacán (IGUM) a través del Laboratorio Nacional del Clima Espacial (LANCE) y el Instituto de Radioastronomía y Astrofísica, donde se tendrán pláticas impartidas por especialistas y observaciones con equipos e instrumentos adecuados para observar el Sol.

Desarrollo del evento

La cita para la observación será el próximo lunes 21 de agosto a las 11:45 am en la explanada del edificio de investigación I-A de la ENES unidad Morelia. Las etapas del eclipse se pueden dividir fundamentalmente en tres: 1) el inicio, que corresponde al primer contacto, que para el caso de Morelia ocurrirá alrededor de las 11:57 hrs, 2) la etapa del máximo alrededor de las 13:18 hrs, que es el momento justo en el que el disco solar se ocultará un 30% aproximadamente a la latitud de Morelia y 3) la etapa de término, que corresponde al último contacto y que ocurrirá alrededor de las 14:33 horas.

Recomendaciones para la observación

Nunca observar el Sol de forma directa, ya que esto puede provocar daños irreversibles en la vista. Utilizar telescopios caseros o binoculares sin los filtros adecuados para la observación, expondrá su vista a daños irreparables. En cualquier caso deben usarse filtros solares adecuados. Si no cuenta con éstos, puede proyectar la imagen del Sol sobre una pantalla o el piso (método de observación indirecta), para poder visualizar el evento de forma segura.

¿Qué es un eclipse Solar?

Es evento en el que la Luna, en su fase nueva, al quedar alineada entre el Sol y la Tierra, proyecta una sombra sobre nuestro planeta presentando dos componentes: una que se llama "umbra", que es la parte más oscura de la sombra y que es una región proyectada sobre la Tierra de unos 300 km de diámetro aproximadamente, y la otra que es la "penumbra" siendo una región más amplia, pero menos oscura. En todos los lugares en la Tierra por donde pase la umbra el eclipse se observará de forma total (que es el caso de una amplia zona de los Estados Unidos de América). Por otro lado, la región donde pasa la penumbra el eclipse sólo se verá de forma parcial, que es el caso del territorio mexicano para este eclipse.

¿Se pueden predecir los eclipses solares?

La Mecánica Celeste permite predecir este tipo de fenómenos y considera, además de la alineación entre el Sol, la Luna y la Tierra, la inclinación de la órbita de la Luna (unos 5 grados) con respecto a la órbita de la Tierra alrededor del Sol, así como el que dichas óbitas tienen forma elíptica. Tomando en consideración esto, se hacen cálculos de las posiciones, nodos, distancias y tamaños aparentes para generar los calendarios de eclipses a futuro. También se pueden hacer predicciones a partir de observaciones a lo largo de muchos años. Desde la antigüedad se sabe que existen ciclos como el de Saros, el cual establece que los eclipses se repiten cada 18 años 11 días y un tercio de día, aunque por la rotación de la Tierra, ese tercio de día adicional hace que la región sobre la superficie terrestre en cada ciclo cambie.

¿Qué importancia científica tienen los eclipses solares?

Los eclipses solares como el ocurrirá este 21 de agosto, han servido y se ocupan actualmente para: a) poner a prueba nuestros modelos de predicción sobre este tipo de fenómenos, b) poner a prueba teorías de la física sobre el comportamiento de la luz cuando ésta pasa cerca de objetos masivos, c) verificar el comportamiento y monitoreo de regiones atmosféricas como la ionosfera terrestre al disminuir la tasa de fotoionización en esta región y d) verificar el comportamiento de modelos que describen la dinámica de la corona solar (atmósfera del Sol) cuando ocurren eclipses totales de Sol.

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Imagen diaria del Sol

Son imágenes adquiridas con los telescopios MEADE SolarMax 90 mm o MEADE 14" LX600 con filtro H-Alpha (doble etalón). Estos telescopios forman parte del LACIGE en la ENES unidad Morelia. El Astrofotógrafo César Cantú también ha contribuido con algunas de estas imágenes. La finalidad de estas imágenes es tener un registros de la actividad solar diaria desde el Observatorio Solar de la ENES-UNAM unidad Morelia.

El LACIGE tiene como interés científico estudiar la dinámica de regiones activas, como por ejemplo el caso de la región activa 2680 que se muestra en la siguiente imagen a través de un acercamiento un acercamiento a la misma. La imagen fue adquirida el día 15 de septiembre de 2017 a las 17:20 hrs Tiempo Universal (UT por sus siglas en inglés).

La siguiente imagen fue adquirida el día 15 de noviembre de 2017 a las 18:10 hrs UT. La observación se llevó a cabo en el Observatorio Solar de la ENES unidad Morelia utilizando el telescopio SolarMax 90 mm y una cámara SKYRIS 445m a 30 FPS y fue adquirida por Aranza Fernández Álvarez del Castillo, misma que fue reconocida como la foto del día en Solar Activity.