¿Cómo haría que una luna apareciera negra en un cielo nocturno que tiene una nebulosa visible?

Veamos el ciclo de la luna:

La luna nueva es algo oscura. Podría tener un ciclo conveniente en el que haya un solo día cada año en el que la luna nueva pase frente a la nebulosa.
El problema es que la luna nueva solo es visible durante el día. Así que no creo que se ajuste a tu objetivo.

Volvamos al eclipse lunar. La mayoría de las imágenes son rojas (debido a la dispersión de Rayleigh), pero no siempre es así. Una luna oscura durante un eclipse lunar sucede:

Para que puedas tener una luna oscura sobre tu nebulosa, por la noche. Pero... (hay otro pero)

La dispersión de Rayleigh depende principalmente de la atmósfera terrestre, no de las posiciones de los cuerpos astrales. Para resumir, su tierra necesitaría mucha actividad volcánica para cenizas en el cielo y bloquear la refracción de la luz. Parece poco probable que suceda una vez al año, y ciertamente tendría graves consecuencias en su ecosistema.

1. Las longitudes de onda rojas se dispersan menos por la atmósfera. Haz que tu atmósfera o la de tu luna sean absorbentes de rayos rojos.

Las longitudes de onda más largas (rojos) se dispersan menos que las más cortas (azules). Es por eso que cuando hay un camino directo desde la fuente hasta el ojo a través de una atmósfera muy dispersa (como en la puesta del sol) los rojos pasan mejor, con longitudes de onda más cortas dispersadas proporcionalmente a su brevedad.

Lo mismo sucede con la refracción a través de la atmósfera hacia la umbra o sombra del planeta. Cuanto menos se disperse una longitud de onda, mejor atravesará la atmósfera (doblándose en el camino) para alcanzar un objetivo lejano, en este caso la luna.

Lo contrario de la dispersión es la absorción. Las longitudes de onda largas se absorben mejor con material absorbente en el camino, mientras que las longitudes de onda más cortas rebotan para continuar más o menos en su camino. El agua absorbe bien las longitudes de onda largas , y esto explica por qué la sangre se ve verde en profundidad. El agua intermedia ha absorbido los rayos rojos. https://www.pinterest.com/pin/356910339188690671/

Si su planeta tiene una atmósfera absorbente de longitudes de onda largas, absorbería la luz roja en su camino hacia la luna sombreada. Las moléculas absorbentes incluyen agua, óxido nitroso y metano. Esto también funcionaría para tu luna si tuviera una atmósfera. El metano en la atmósfera de Urano que absorbe la luz roja es la razón por la que ese planeta se ve azul, eso es lo que no se absorbe. Si Urano estuviera iluminado solo con luz roja, se vería negro.

2. Haz más grande el área totalmente sombreada.

Aquí hay un esquema de wikipedia. He añadido una luna oscura sugerida - pequeña y cercana a su planeta. https://en.wikipedia.org/wiki/Eclipse_lunar

Supongamos que la luna estuviera mucho más cerca del planeta, tan cerca que estuviera dentro de ese triángulo oscuro central. Los rayos rojos no podrían doblarse lo suficiente para iluminarlo y estaría oscuro. Ayudaría si la luna fuera comparativamente pequeña y el planeta grande. Pensé que tal vez la pequeña luna marciana Fobos estaba lo suficientemente cerca de Marte como para estar completamente oscuro durante un eclipse "lunar" marciano. También pensé que tal vez la delgada atmósfera marciana refractaría menos luz que en la Tierra. No del todo, todavía hay un poco de luz de Marte que ilumina a Fobos. Pero los principios son sólidos.

https://mars.nasa.gov/mer/gallery/press/spirit/20051115a/Phobos_Eclipse_639A-A643R1.jpg

Entonces, para hacer que tu luna se vuelva negra durante el eclipse:

1: Ponga gases absorbentes de rojo (agua, metano, N2O) en la atmósfera de su planeta o luna.

2: Haz tu planeta grande y tu luna pequeña y cercana. La estrella distante también funcionaría para maximizar el tamaño de la sombra del planeta.

Me preguntaba si se habría reflejado suficiente luz estelar en Marte para iluminar a Fobos. Luego me di cuenta de que había olvidado una cosa para este escenario: la nebulosa. Va a ser brillante, probablemente mucho más brillante que un cielo sin luna en la Tierra. Esa luz estelar/nebulosa se reflejará desde el planeta y regresará a la luna oscura. La solución que se me ocurre es hacer que el planeta absorba la luz tanto como sea posible, lo que probablemente signifique bosques.

Estoy respondiendo a su pregunta como si fuera una historia de ciencia ficción en lugar de una historia de fantasía. El realismo en muchas partes del escenario ciertamente no daña una historia de fantasía.

Un problema con una luna negra es que la Luna de la Tierra está hecha de un material muy oscuro, un poco más oscuro que el carbón, y sin embargo brilla de color blanco plateado cuando se ve desde la Tierra debido a la intensa luz solar que cae sobre ella y se refleja en la Tierra desde ella, y la contrasta con la luz menos negra del cielo nocturno a su alrededor.

Otro problema con una luna negra es lograr que la nebulosa de fondo sea lo suficientemente brillante como para ser más brillante que la luna y hacer que la luna se vea negra en contraste.

Si la pantalla de su televisor o monitor está apagada, puede ver que su superficie es algo más clara que el negro puro. Pero cuando la pantalla está en negro, partes de una imagen parecen ser de color negro puro, porque el contraste con las áreas más claras de la pantalla hace que se vean más oscuras para el ojo y el cerebro.

Se considera que las nebulosas son muy brillantes y opacas porque las fotografías que se ven comúnmente de ellas se hacen con telescopios grandes y con exposiciones de horas, capturando así muchos miles o millones de veces más luz de ellas que la que ves si las miras a través de pequeños telescopios. telescopios En realidad, las nebulosas tienden a verse mucho más tenues y transparentes a la vista que en la mayoría de las fotos.

Entonces, su sistema solar debería estar muy cerca de una nebulosa o tal vez dentro de ella para que la nebulosa se vea más brillante.

Y tal vez haya otra estrella en su sistema solar que emita muchos más rayos ultravioleta invisibles e incluso rayos X que la estrella que orbita su planeta. La atmósfera del planeta protegería su superficie de esos rayos. Y esos rayos invisibles de esa estrella excitarían los gases de la nebulosa y los harían emitir luz de menor energía en el espectro visible, haciendo que la nebulosa pareciera muy brillante a una distancia tan relativamente cercana.

Posibilidad Uno.

Una nebulosa planetaria es una capa de gas ionizado brillante emitido por una estrella gigante roja. Las nebulosas planetarias suelen tener un año luz o unas 63.241 Unidades Astronómicas (UA) de diámetro. Entonces, una nebulosa planetaria cubriría una gran parte del cielo si el sistema solar de su planeta y la estrella que emitió la nebulosa planetaria pasaran inusualmente cerca, dentro de unos pocos años luz. Según los cálculos, tres estrellas han pasado o pasarán dentro de un año luz en un período de seis millones de años centrado en el día de hoy, y cuatro más han pasado o pasarán dentro de dos años luz.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_nearest_stars_and_brown_dwarfs 1

La nebulosa planetaria probablemente se vería muy tenue y transparente en comparación con la mayoría de las fotografías que ves de nebulosas planetarias. Pero debería verse más brillante que el espacio interplanetario o interestelar, notablemente más brillante que la negrura. Entonces, cuando una luna negra pasó frente a la nebulosa planetaria, el contraste debería hacer que la luna negra pareciera más negra.

Posibilidad Dos.

Tal vez la "nebulosa" brillante sea en realidad una luna exterior de su planeta y la "luna" de su planeta sea en realidad una luna interior de su planeta. Su planeta podría tener aproximadamente el tamaño de la Tierra y tener una luna del tamaño y la distancia de la Luna, que por lo tanto se vería similar a la Luna de la Tierra. Y podría tener otra luna más pequeña que orbite mucho más cerca del planeta y, si las órbitas de los dos planetas están en el mismo plano, a veces podría pasar frente a la luna exterior.

Posibilidad Tres.

Debido a que la estrella de su planeta tendrá muchas veces el diámetro de su planeta, la sombra de su planeta en el espacio será un cono. Un cono muy largo y angosto, pero que se vuelve más y más angosto a medida que aumenta la distancia del planeta. En realidad es la umbra, la parte más oscura de la sombra donde se bloquea toda la luz, que es un cono alargado y ahusado. La umbra de la Tierra tiene aproximadamente 1,400,000 kilómetros o 870,00 millas de largo y termina en un punto.

La penumbra de un cuerpo astronómico es un cono que se hace más y más ancho a medida que se aleja del cuerpo y se extiende para siempre en el espacio, una zona donde parte de la luz de la fuente es bloqueada por el cuerpo más cercano y parte no.

https://en.wikipedia.org/wiki/Umbra,_penumbra_and_antumbra 2

Debido a que la atmósfera de la Tierra desvía un poco la luz, algo de luz roja llega a la Luna cuando está en la umbra de la Tierra y hace que la Luna se vea rojiza. Pero si la Luna estuviera mucho más cerca de la Tierra, la luz no se desviaría lo suficiente para llegar a la Luna y la Luna parecería muy oscura cuando estuviera en la umbra de la Tierra. Entonces, desea que la luna de su planeta esté mucho más cerca del planeta que la Luna de la Tierra, para que no esté iluminada por la luz desviada por la atmósfera del planeta.

Posibilidad Cuatro.

La luna tiene un período orbital de 27 días, 7 horas, 43 minutos y 11,5 segundos, o 27,321661 días. Y a una distancia media de 384.399 kilómetros, la sombra de la Tierra es tan estrecha que, durante los eclipses lunares, la Luna suele pasar unas pocas horas a la sombra de la Tierra, alrededor del 1 por ciento o menos de su período orbital.

Si su planeta es similar a la Tierra, las velocidades orbitales a varias alturas deberían ser similares a las de la Tierra. Satélites tan bajos como 99 millas sobre el nivel del mar orbitarían con un período de 88 minutos. De manera similar, los satélites a 35.786 kilómetros o 22.236 millas sobre el ecuador de la Tierra están en órbitas geoestacionarias y tardan un día sidéreo (23 horas, 56 minutos, 4 segundos) en orbitar la Tierra. Los satélites más altos tardan más de un día en orbitar la Tierra.

Los satélites artificiales en órbita terrestre baja pasan casi la mitad de sus períodos orbitales ocultos a la sombra de la Tierra y, por lo tanto, invisibles. Las personas que observan satélites artificiales saben que algunos de ellos se pueden ver a simple vista durante la noche o incluso a veces durante el día, y saben cuándo están a la luz del sol y cuándo están en la sombra oscura de la Tierra.

Por lo tanto, debe desear que su luna grande, mediana o pequeña orbite muy cerca de su planeta para que pase el mayor porcentaje posible de su órbita oculta de forma invisible en la parte umbría de la sombra de su planeta.

Posibilidad cinco:

A diferencia de los satélites artificiales, los satélites naturales o las lunas se mantienen unidos principalmente por su gravedad, por lo que las fuerzas de las mareas los romperán si están por debajo del límite de Roche de su primario.

El límite de Roche de la Tierra es de 9.492 kilómetros para un objeto con la densidad de la Luna y de 17.887 kilómetros para un objeto con la densidad de un cometa promedio. Estos están muy por debajo de la órbita geoestacionaria, por lo que su planeta podría tener un satélite natural orbitando por debajo de la órbita geoestacionaria.

Y como regla general, probablemente desee que la luna de su planeta orbite lo más cerca posible del planeta para pasar la mayor parte de su órbita invisible en la parte umbría de la sombra del planeta. Especialmente si la nebulosa brillante no rodea el sistema solar sino que ocupa solo una parte del cielo del planeta.

Pero hay un problema. Las interacciones de las mareas con el planeta hacen que las lunas más allá de la órbita geosincrónica se alejen cada vez más del planeta, mientras que las lunas por debajo de la órbita geosincrónica se acercan cada vez más al planeta y, finalmente, alcanzan el límite de Roche y se rompen. Fobos, la luna interior de Marte, se está moviendo hacia adentro y se predice que alcanzará el límite de Roche y será destruido en unos 30 a 50 millones de años.

Si su planeta similar a la Tierra tiene la edad suficiente para tener características interesantes como una atmósfera respirable de oxígeno y nitrógeno, o vida multicelular, o nativos inteligentes, que deberían tener varios miles de millones de años, cualquier luna debajo de la órbita geosincrónica ya debería haber entrado en espiral y haber sido destruida. , mientras que las lunas justo fuera de la órbita geosincrónica deberían haber girado en espiral durante decenas de miles o cientos de miles de kilómetros y estar mucho más lejos de lo que desea.

Posibilidad Seis.

Entonces, tal vez cualquier persona que visite la Tierra pueda notar que la luna cercana del planeta está allí, pero sin explicación, como el origen de las lunas cercanas de Marte no tiene explicación.

Posibilidad Siete.

O tal vez la luna cercana de su planeta era un objeto errante que fue capturado por el planeta muy recientemente en una escala de tiempo planetaria, tal vez hace solo cien millones de años o algo así, y fue capturado a una distancia cercana a la órbita geosíncrona y no lo ha hecho. Tuve suficiente tiempo para entrar o salir en espiral muy lejos.

Posibilidad Ocho.

Otra posibilidad sería tener en lugar de una nebulosa, otro planeta cercano que refleje la luz de su sol.

El "planeta" en su historia podría ser una luna del tamaño de la Tierra de un planeta gigante gaseoso que tiene el papel de la "nebulosa" en la historia. El planeta gigante gaseoso probablemente tendría muchas veces el diámetro aparente de la Luna de la Tierra. La "luna" en su historia podría ser otra luna del planeta gigante gaseoso que orbita más cerca. A veces, cuando esa luna interior estaba entre la luna habitable y el gigante gaseoso, entraba en la sombra de la luna habitable y aparecía negra contra la luz iluminada. fondo del planeta gigante gaseoso. La sombra de la luna habitable podría llegar a la luna interior pero no a la superficie del gigante gaseoso.

O tal vez la sombra de la luna habitable podría alcanzar al planeta gigante gaseoso y oscurecer una pequeña parte del planeta gigante gaseoso. Pero si el planeta gigante gaseoso tiene intensas auroras en su atmósfera, la parte sombreada del planeta podría brillar tenuemente con los delicados colores de las auroras. La luna interior no tendría auroras y estaría completamente negra cuando entrara en la sombra de la luna exterior y cubriera parte del planeta.

Esta posibilidad tiene la característica de que el planeta gigante gaseoso podría aparecer muy grande en el cielo de la luna habitable que lo orbita, quizás la más cercana de cualquier otra posibilidad a la de la Posibilidad Uno, una nebulosa planetaria muy cercana.

Posibilidad Nueve.

O la "luna" de la luna habitable en realidad podría orbitar la luna habitable, siendo así una luna de una luna.

Es posible que una luna tenga una luna, pero la órbita sería inestable y una luna de una luna pronto escaparía de la luna al espacio interplanetario. Pronto según los estándares astronómicos y geológicos, por supuesto.

Posibilidad Diez.

Otra posibilidad sería tener el planeta un planeta orbitando la estrella con su luna y la "nebulosa" otro planeta en una órbita exterior.

En nuestro sistema solar, los planetas nunca se acercan a otros planetas más allá de decenas de millones o cientos de millones de kilómetros. Pero en algunos otros sistemas solares, los planetas a veces se acercan mucho más que eso.

Las órbitas planetarias conocidas más cercanas entre sí están en el sistema Kepler-70. La órbita de Kepler-70c está unos 240.000 kilómetros más lejos que la órbita de Kepler-70b. Entonces, los dos planetas están separados por solo 240,000 kilómetros cuando están más cerca, y Kepler-70c puede verse cinco veces el tamaño aparente de la Luna en el cielo de Kepler-70b. Cualquier luna de Kepler-70b tendría que estar muy cerca de ella.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanet_extremes 3

Hay alguna evidencia de un planeta que orbita entre Kepler-70b y Kepler-70c, pero no está confirmada.

https://en.wikipedia.org/wiki/Kepler-70 4

Los exoplanetas potencialmente habitables que están muy juntos son los cuatro planetas potencialmente habitables de TRAPPIST-1.

El sistema es muy plano y compacto. Los siete planetas de TRAPPIST-1 orbitan mucho más cerca de lo que Mercurio orbita alrededor del Sol. A excepción de TRAPPIST-1b, orbitan más lejos que los satélites galileanos alrededor de Júpiter,[42] pero más cerca que la mayoría de las otras lunas de Júpiter. La distancia entre las órbitas de TRAPPIST-1b y TRAPPIST-1c es solo 1,6 veces la distancia entre la Tierra y la Luna. Los planetas deberían aparecer prominentemente en los cielos de los demás, en algunos casos apareciendo varias veces más grandes de lo que parece la Luna desde la Tierra.[41]

https://en.wikipedia.org/wiki/TRAPPIST-1 5

https://www.space.com/35790-seven-earth-size-planets-trappist-1-discovery.html 6

Según mis cálculos aproximados, cuando TRAPPIST-1e está más cerca de TRAPPIST-1d parecería tener unos 37,8 minutos de arco de ancho, y cuando TRAPPIST-1g está más cerca de TRAPPIST-1f parecería tener unos 40,2 minutos de arco de ancho. La Luna, vista desde la Tierra, tiene entre 29,3 y 34,1 minutos de arco de ancho.

los astrónomos consideran muy poco probable que los planetas TRAPPIST-1 tengan lunas en órbitas estables.

Suponiendo que desearía que la luna de su planeta orbitara a una distancia de 10 000 a 50 000 kilómetros de la superficie del planeta, y que su planeta tuviera exactamente la misma masa y densidad que la Tierra, su planeta tendría entre 58,9 y 1477,6 veces la atracción gravitacional sobre su luna que la Tierra tiene sobre la luna.

Y si asumes que tu planeta debería tener al menos 100 veces más atracción gravitacional en su luna que el planeta exterior, el planeta exterior debería tener menos de 0,589 a 14,776 veces la atracción gravitatoria en la luna que la Tierra tiene en la luna de la Tierra.

Posibilidad Once.

Si el planeta exterior tuviera la masa de Saturno, el planeta menos denso de nuestro sistema solar, tendría 95,159 veces la masa de la Tierra. Por lo tanto, tendría que estar al menos a una distancia de entre 9.515.900 y 47.579.500 kilómetros en el punto más cercano a su planeta. A esas distancias Saturno con un diámetro de 116.464 kilómetros tendría un diámetro aparente de 8,4 a 42,04 minutos de arco.

Posibilidad Doce:

O podrías tener un planeta habitable con un planeta más pequeño orbitando alrededor de 1.000.000 de kilómetros más lejos y un planeta del tamaño de Saturno orbitando alrededor de 6.289.232 kilómetros más lejos que el primer planeta. Cuando el planeta del tamaño de Saturno estaba más cerca del planeta habitable, parecería tener un diámetro aparente de 400 minutos de arco o 6,66 grados, alrededor de 11,73 a 13,65 veces el diámetro aparente de la Luna desde la Tierra. Y a veces el planeta intermedio pasaría frente al planeta del tamaño de Saturno si todos los planetas orbitaran en el mismo plano.

Espero que mis 12 posibilidades les den a usted y a los demás que han respondido a su pregunta cosas para pensar y discutir.

Por cierto, si crees que puede ser un gran problema hacer que una luna negra pase frente a una nebulosa que es más brillante que el negro, ha habido algunas historias y programas de ciencia ficción que muestran un cielo blanco con estrellas negras. . La idea de tratar de explicar y justificar eso me da escalofríos.

La Luna se ve roja durante un eclipse porque refleja la luz refractada a través de la atmósfera de la Tierra, que en su mayoría es roja.

Ahora, si la Luna estuviera hecha de sustancias que absorben la luz roja, no habría reflejo durante un eclipse, dando el color negro.

Piense en zafiro, aguamarina o lazurita. Absorben la luz roja, por lo que cuando se exponen a ella se verían oscuros.

O, alternativamente, puede tener una atmósfera del planeta que absorba fuertemente la luz roja, disminuyendo la cantidad que se dispersa en el satélite durante el eclipse y también se transmite al suelo.

Pongamos un gigante gaseoso en una órbita cercana entre el sol y tu planeta habitable

No me voy a preocupar por las matemáticas, pero la alineación perfecta de un eclipse lunar doble, el eclipse del planeta natal y el eclipse del gigante gaseoso, casi ennegrecería la luna. Cambie la composición química de la luna para que se absorban las longitudes de onda más largas, y boom: luna oscura con una hermosa nebulosa detrás.

Lo mejor de todo es que puede ignorar la mecánica celestial de cuán efectivo sería esto. El lector promedio no tiene tanta astrofísica en su haber, y aquellos que la tienen disfrutarán de la historia a pesar de la (* tos *) indiscreción fáctica menor.

Y si realmente quieres ampliar la idea, los rayos del sol alrededor del gigante gaseoso podrían teñir el color de la nebulosa para hacer que el momento sea aún más espectacular. Eso es estirar las matemáticas hasta el punto de que los ángeles lloran, pero sería genial.

Luna azul

Si solo hay un problema con la luz roja reflejada por la luna, entonces hagámoslo azul/verde luna (o cualquier otro color, que no contenga rojo), así cuando esté en luz roja, sería solo negro.

Con la atmósfera de la Luna llena de partículas de colores, toda la Luna se parece al color.

Si lo entiendo, entonces la "nebulosa" está "relativamente cerca" del planeta/sistema solar y ahora es verde y brillante (según la interferencia de Dios). Entonces, incluso si su luz es reflejada poco por la Tierra, entonces la luna azul reflejará el reflejo de la nebulosa de la Tierra (y eso sería nuevamente reflejado parcialmente por la atmósfera de la Tierra). Que podría ser mucho menos visible con la nebulosa brillante en el fondo.

Como hay atmósfera en la luna, es relativamente simple hacerla del color que quieras diciendo que está llena de bacterias (o cualquier pequeño organismo, ¿cómo avanzan los orcos con microscopios? ;) para que tenga un color realmente intenso. Debido a la diferente composición química de la Luna, existe una forma de evolución alternativa, por lo que las bacterias tienen exactamente ese color. Y también esas bacterias son la razón por la cual la atmósfera es irrespirable, ya que solo destruirían los pulmones de los colonos. Depende de usted, si la mezcla de gases también es mala para los orcos (por lo que se necesita un sistema mágico completamente cerrado), o si es realmente respirable, por lo que solo una máscara con filtros sería suficiente.

En mi humilde opinión, el gas lunar respirable podría hacer otra historia sobre el desarrollo de tales máscaras y sus mejoras, donde el usuario anterior moriría pronto, pero podría recolectar algo (se podrían usar esclavos y prisioneros) y luego sería más efectivo, por lo que solo acortaría la vida útil , eventualmente conduciría a un estado, donde la colonización sería posible en algún futuro...