¿Por qué la luna no brilla?

El primer puñado de resultados en Google devuelve respuestas incompletas e incluso incorrectas (p. ej., "Porque la Luna es mucho más brillante", lo cual es completamente incorrecto, y "Porque la Luna está más cerca", que es incompleto [ver más abajo]). Así que aquí está la respuesta:

Como mencionas, cuando la luz ingresa a nuestra atmósfera, atraviesa varios paquetes de gas con densidad, temperatura, presión y humedad variables. Estas diferencias hacen que el índice de refracción de los paquetes sea diferente, y dado que se mueven (el término científico para el aire que se mueve es "viento"), los rayos de luz toman caminos ligeramente diferentes a través de la atmósfera.

Las estrellas están inmensamente lejos, lo que efectivamente las convierte en fuentes puntuales. Cuando observa una fuente puntual a través de la atmósfera, los diferentes caminos tomados de un momento a otro la hacen "saltar", es decir, parpadea (o centellea ).

La región en la que salta la fuente puntual abarca un ángulo del orden de un segundo de arco. Si toma una fotografía de una estrella, durante el tiempo de exposición, la estrella ha saltado por todas partes dentro de esta región y, por lo tanto, ya no es un punto, sino un "disco".

Lo mismo es cierto para la Luna, pero dado que la Luna (vista desde la Tierra) es mucho más grande (aproximadamente 2000 veces más grande, para ser específicos) que este "disco de visión" como se le llama, simplemente no lo notas. Sin embargo, si está observando detalles en la Luna a través de un telescopio, entonces la visión pone un límite a la precisión de los detalles que puede ver.

Lo mismo es cierto incluso para los planetas. Los planetas que se pueden ver a simple vista abarcan desde varios segundos de arco hasta casi un minuto de arco. Aunque parecen fuentes puntuales (porque la resolución del ojo humano es de aproximadamente 1 minuto de arco), no lo son, y notará que no parpadean (a menos que estén cerca del horizonte, donde su luz atraviesa un haz más denso). capa de la atmósfera).

La siguiente imagen puede ayudar a entender por qué ves el centelleo de una estrella, pero no el de la Luna (muy exagerado):

EDITAR: Debido a los comentarios a continuación, agregué el siguiente párrafo:

Como se describió anteriormente, lo que hace que una fuente de luz parpadee depende de su tamaño aparente en comparación con la vista .$s$, es decir, su diámetro angular $\delta$definida por la relación entre su diámetro absoluto$d$y su distancia$D$de la tierra:

Si$\delta \lesssim s$, el objeto parpadea. Si es más grande, no.

Por lo tanto, decir que la Luna no parpadea porque está cerca es una respuesta incompleta, ya que, por ejemplo, un láser potente a 400 km de la Tierra, es decir, 1000 veces más cerca que la Luna, todavía parpadearía porque es pequeño. O viceversa, la Luna brillaría incluso a la distancia que está, si fuera solo 2000 veces más pequeña.

Finalmente, para lograr buenas imágenes con un telescopio, no solo debe colocarlo en un sitio remoto (para evitar la contaminación lumínica), sino también, para minimizar la visión, en altitudes elevadas (para tener menos aire) y en regiones particularmente secas ( tener menos humedad). Alternativamente, puede simplemente ponerlo en el espacio.

La página de wikipedia sobre centelleo , también conocido como centelleo, lo cubre de manera bastante sucinta; se reduce al hecho de que las estrellas distantes están lo suficientemente lejos como para ser una fuente puntual de luz coherente. Los planetas solares y la Luna están lo suficientemente cerca como para tener un diámetro resoluble mientras son visibles, lo que significa que su luz no es coherente como podría ser la de una fuente puntual.

Matemáticamente, el umbral en el que una fuente distante de luz se convierte en una fuente puntual efectiva será una función de su tamaño y distancia, en relación con el tamaño de apertura del dispositivo de visualización (en este caso, el ojo humano). Efectivamente, podría pensar en él como un cilindro entre la apertura y el perímetro de la fuente de luz: cuando ese cilindro es lo suficientemente estrecho al atravesar la atmósfera, se ve un parpadeo visible.

Es importante tener en cuenta que el centelleo no es el efecto de espejismo, que es causado por gradientes de temperatura en la atmósfera y causa el efecto de 'natación'. El centelleo no desplaza la posición aparente de la fuente de luz, sino que produce variaciones de brillo y color. El mecanismo real de centelleo resulta de la luz de onda plana y la turbulencia atmosférica que causa interferencia en el frente de onda de esa luz. Esto lo demuestra claramente esta imagen de la NASA .