El radar de apertura sintética (SAR) es una tecnología emergente en la Teledetección.

De hecho, Sentinel-1 está equipado con este tipo de sensor activo. Asimismo, Radarsat y TerraSAR utilizan un radar de apertura sintética.

La principal ventaja de esta tecnología es que puede producir sintéticamente imágenes de mayor resolución en cualquier condición meteorológica e incluso de noche.

Hoy no pretendemos entrar en detalles precisos sobre el funcionamiento de esta tecnología. En su lugar, interpretaremos las imágenes SAR con ejemplos básicos y daremos algunas aplicaciones en el mundo real.

Las capacidades del SAR similares a las del murciélago

Se dice que el radar de apertura sintética es similar a la forma en que los murciélagos utilizan la ecolocalización para navegar en una cueva.

Cuando los murciélagos vuelan en una cueva, utilizan el sonido para navegar. Por lo general, crean ondas sonoras de 50 a 120 dB. Cuando este sonido rebota en una pared y vuelve al murciélago, éste comprende la distancia basándose en el eco.

En general, los mismos principios se aplican al SAR. El satélite envía pulsos de microondas a la Tierra. Los pulsos vuelven al satélite y el sensor hace una imagen a partir de los ecos devueltos.

Por lo general, los radares de apertura sintética son de tipo lateral. Esto significa que no miran completamente hacia abajo en Nadir, sino en un ángulo. Este tipo de ángulo de visión tiene ventajas que mencionaré a continuación.

Como se ha mencionado anteriormente, el radar de microondas puede ver de noche y a través de las nubes y el humo. En cualquier momento del día o en cualquier tipo de condiciones meteorológicas, el SAR funciona.

En realidad, las longitudes de onda más largas pueden penetrar mejor las nubes e incluso el suelo. Por ejemplo, el radar de banda L (~24 cm) tiene longitudes de onda más largas que la banda C (~6 cm) y la banda X (~3 cm).

Tipos de dispersión del radar

El radar de barrido lateral interactúa con diferentes tipos de terreno.

Los 3 tipos principales de mecanismos de dispersión son

• Especular
• Difusa
• Doble rebote

En primer lugar, proporcionaremos un esquema de cada tipo de dispersión. A continuación, daremos una interpretación de dónde se produce cada tipo de dispersión.

Superficie lisa

La reflexión en superficies lisas proviene de terrenos planos como carreteras o agua. Para este tipo de dispersión, muy poca energía del pulso transmitido regresa al sensor (similar a un espejo).

En este ejemplo, los píxeles aparecerán en negro, normalmente con valores inferiores a -20dB.

Superficie rugosa

Dispersión de la superficie rugosa, como los campos agrícolas arados y la vegetación. La dispersión va en todas las direcciones de forma difusa.

Por ejemplo, los valores típicos de los píxeles serán superiores a -20dB y en gris.

Doble rebote

A menudo, el doble rebote se produce en las estructuras y en los objetos hechos por el hombre. El pulso reflejado golpea una superficie tras otra y vuelve al sensor.

Por ejemplo, los valores típicos de los píxeles aparecerán en blanco con valores superiores a -10dB.

Interpretación de imágenes SAR

Ahora que conoce los fundamentos del radar de apertura sintética, veamos una imagen SAR con estos tipos de dispersión. En este ejemplo del Radarsat-2, la imagen muestra claramente los tres tipos de retrodispersión.

REFLEXIÓN ESPECULAR: En esta escena, hay un río que fluye en dirección este-oeste. Como se muestra en el esquema anterior, se refleja muy poca energía hacia el sensor del radar. En este caso, el píxel es oscuro con un dB bajo.

Esto también puede verse en la parte sureste con la superficie pavimentada de la carretera/aeropuerto. De nuevo, se trata de una reflexión especular de una superficie lisa.

DISPERSIÓN DE DOBLE REBOTE: Por otro lado, el blanco brillante en el centro de la imagen puede interpretarse como una característica urbana. El radar está recibiendo una retrodispersión de doble rebote, lo que significa que los pulsos transmitidos vuelven al sensor.

A esta escala no está claro qué es este objeto, pero se debe a los retornos de doble rebote. Debido a sus valores superiores a -10dB, los píxeles aparecerán como un blanco brillante.

DISPERSIÓN DIFUSA: Por último, la mayor parte de la imagen del radar es la dispersión de la superficie rugosa. Tiene un poco de dispersión especular y de doble rebote.

Esto puede provenir de las tierras de cultivo anuales, la vegetación, las hierbas u otras características. Es dispersión difusa porque no hay una cantidad alta o baja de retrodispersión en la imagen.

Ejemplos de aplicaciones del radar de apertura sintética

¿Cómo podemos aplicar estos conceptos del SAR a las aplicaciones del mundo real? Existen cientos de aplicaciones de teledetección. Del mismo modo, el SAR tiene aplicaciones en el medio ambiente, la seguridad y el ejército, entre otras. De hecho, la primera comparte el mismo acrónimo que SAR (búsqueda y rescate).

En las misiones de búsqueda y rescate, las condiciones meteorológicas suelen ser malas. En el caso de los incendios forestales, el humo puede bloquear completamente la visibilidad. Como el SAR por microondas no se ve afectado por este tipo de condiciones, los rescatistas lo utilizan para encontrar objetos artificiales en el suelo. En concreto, busca la dispersión de doble rebote en el lugar del accidente. O incluso donde se produce una inundación, si hay reflexión especular (píxeles oscuros).

Los científicos utilizan el radar de apertura sintética para estimar la elevación de la superficie con la Misión Topográfica de Radar del Transbordador Espacial inSAR. Este satélite utilizó la interferometría (inSAR) generando uno de los modelos de elevación más precisos de todo el globo. Además, los científicos utilizan inSAR para el desplazamiento del terreno basándose en las diferencias de fase.

Como se ha indicado anteriormente, el SAR consiste en comprender las características de la superficie basándose en la retrodispersión. Por eso utilizamos el SAR durante los vertidos de petróleo y para entender las olas del océano. Durante un derrame de petróleo, el petróleo flota en el agua suprimiendo las olas. Esto crea una superficie más lisa, que aparece oscura en la imagen del radar. Sin embargo, si se buscara un barco en el Ártico, se buscaría un doble rebote o píxeles brillantes en una imagen SAR.

Por último, el radar de microondas es sensible a la constante dieléctrica de los elementos. Por ello, los investigadores intentan estudiar la humedad del suelo mediante un radar de apertura sintética. En la agricultura, los agricultores pueden utilizarlo para conocer la humedad en los primeros centímetros de un perfil de suelo desnudo. Incluso para cartografiar los humedales, los científicos utilizan la técnica de descomposición de Touzi.

Un poco más de profundidad en la tecnología

La polarización se refiere a la orientación de la onda de radar de la antena SAR. Las líneas de fuerza eléctrica y magnética son perpendiculares entre sí, pero es el campo eléctrico el que determina la dirección de la polarización de la onda. El radar de apertura sintética utiliza una antena que puede transmitir en la polarización horizontal (H) o vertical (V).

Cuando la onda electromagnética se dispersa desde un objetivo, el estado de polarización de una onda electromagnética puede cambiar. Cuando el sensor recibe la onda de retorno, mide el grado de cambio de polarización del objetivo. Por ejemplo, puede ser de polarización H o V, o ambas simultáneamente.

Para la polarización simple, estos son los pares típicos de transmisión y recepción.

• HH – para transmisión horizontal y recepción horizontal
• VV – para transmisión vertical y recepción vertical
• HV – para transmisión horizontal y recepción vertical
• VH – para transmisión vertical y recepción horizontal

La ventaja es que se puede inferir más información sobre las características de la superficie. Por ejemplo, podemos utilizar técnicas de descomposición como la de Freeman-Durden para obtener la cantidad de dispersión superficial, de doble rebote y de volumen en una imagen SAR.

Por último, es de apertura sintética porque puede crear imágenes de mayor resolución. Al recibir la retrodispersión a lo largo de la longitud del radar de apertura sintética, puede generar sintéticamente una imagen de mayor resolución para un objetivo puntual en la Tierra. Toda la longitud del radar de apertura sintética tiene la información de retrodispersión del objetivo puntual. Cuando toda la información de retrodispersión se fusiona, es como una “apertura sintética”.

Conclusión

Sin experiencia en radares, puede parecer un montón de píxeles. No se obtiene una imagen bonita utilizada en un mapa.

En cualquier caso, las imágenes de radar pueden ser ruidosas y a menudo requieren ser suavizadas. Pero utilizando técnicas de descomposición y un poco de interpretación del SAR, de repente las imágenes del SAR se convierten en una herramienta valiosa.

Si quieres probar a utilizar el radar de apertura sintética, echa un vistazo a nuestra lista de 15 fuentes gratuitas de imágenes de satélite.

Y no olvides que existen programas de teledetección de código abierto, como la caja de herramientas Sentinel-1, que ayudan a analizar y visualizar las imágenes SAR.

Traducido desde: gisgeography

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Casi todo el mundo ha necesitado un tipo de análisis de redes en su vida.

Por ejemplo:

¿Cuál es la ruta más corta para llegar a la playa?
¿Dónde debería construir un hospital para dar el mejor servicio a una comunidad?
¿Cómo puedo optimizar una flota de vehículos de reparto?

Aquí están los 5 tipos más comunes de análisis de redes:

1. Análisis punto a punto

Un análisis punto a punto es el problema de enrutamiento más común. Consiste en un conjunto de puntos para encontrar la ruta más óptima basada en criterios específicos.

Encontrar el más cercano – ¿Dónde está el destino más cercano? Encuentra el destino más cercano basándose en un punto de partida con múltiples destinos potenciales.

Distancia más corta – ¿Cuál es la ruta más rápida? Este análisis acumula todas las distancias, a medida que se viaja de un punto a otro. Luego, encuentra la ruta con la menor distancia.

Ruta más rápida – ¿Cuál es la ruta que requiere menos tiempo? Este análisis de red tiene en cuenta los límites de velocidad, la clasificación de las carreteras y otros costes para determinar el menor tiempo de viaje.

Otros tipos de análisis de red punto a punto incluyen las rutas más ecológicas, escénicas y sinuosas. Cada tipo de análisis de red genera direcciones desde el origen hasta los destinos. También puede incluir la capacidad de seleccionar el modo de viaje, como vehículos de emergencia, camiones, peatones, tránsito o bicicleta.

2. Búsqueda de cobertura

En este tipo de análisis de la red, las áreas de conducción corresponden a la distancia a la que se puede llegar en un tiempo determinado.

Áreas de servicio – ¿Qué casas están a 5, 10 y 15 minutos de un parque de bomberos? Este tipo de análisis de la red también permite comprender dónde cubren las empresas y si hay lagunas.

Las áreas de servicio se diferencian de los buffers porque tienen en cuenta una red de calles. Los buffers pueden cruzar masas de agua, pero las áreas drive-time sólo pueden cruzar el agua cuando hay un puente.

3. Optimizar la flota

Esta herramienta es ideal cuando su objetivo principal es dar servicio a un conjunto de pedidos en el caso del vendedor itinerante. Además, puede minimizar de la mejor manera posible el coste operativo global, gestionando conjuntos de vehículos y conductores.

Optimize Fleet – El propósito de esta herramienta de análisis de red es encontrar la ruta más eficiente para la entrega, reparación, tránsito o cualquier tipo de servicio de flota.

Por ejemplo, una empresa de muebles podría querer utilizar varios camiones para entregar muebles a domicilio. Por otro lado, una flota podría querer programar sus visitas semanales, incluyendo toda la logística.

4. Seleccionar el sitio óptimo

La selección del emplazamiento óptimo tiene en cuenta la demanda para localizar la mejor ubicación teniendo en cuenta varias instalaciones. Por ejemplo, puede ayudar a decidir dónde construir nuevos hospitales en función de los existentes y de la demanda disponible.

Ubicación-asignación – Esta herramienta de análisis de la red ayuda a los empresarios a determinar la ubicación óptima de su tienda. También puede compararse con las tiendas de la competencia para orientar la cuota de mercado.

5. Matriz de Costes Origen-Destino – OD

En ArcGIS, se trata de la Matriz de Coste OD, que mide la ruta de menor coste desde múltiples puntos de origen a múltiples destinos.

Matriz de Coste OD – Este tipo de red utiliza dos conjuntos de ubicaciones para encontrar las distancias entre todas las ubicaciones de dos conjuntos.

Por ejemplo, puede enumerar las rutas y direcciones de todas las tiendas y almacenes. En el despacho de emergencias, un conjunto de ubicaciones consiste en el incidente, y el otro conjunto son todas las estaciones de bomberos disponibles.

Software de análisis de redes

El análisis de redes consiste en un conjunto de técnicas de análisis utilizadas con las redes. Mediante el uso de redes geométricas, se puede entender cómo fluye todo en ellas.

Las reglas dictan cómo se mueven los objetos a través de la red. Cada tipo de análisis sigue estas reglas, influyendo en el resultado de la ruta o resultado seleccionado.

Estos son algunos de los programas de SIG más comunes que apoyan el análisis, la creación y el uso de redes:

ArcGIS Pro – Como parte de la suite Esri ArcGIS, la extensión Network Analyst apoya el mantenimiento y el análisis de conjuntos de datos de redes. Este conjunto de herramientas trabaja principalmente con redes de carreteras, construyendo y analizando conjuntos de datos de redes con nodos, dirección y conectividad.

QGIS 3 – En QGIS, el plugin Road Graph funciona para el análisis punto a punto, como la ruta más corta. Como parte de QGIS, el conjunto de herramientas de GRASS GIS soporta varios tipos de análisis de redes.

Traducido desde: gisgeography

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PCA. Probablemente ya haya visto este acrónimo. PCA significa “Análisis de Componentes Principales”.

Pero, ¿qué es? ¿Y cómo lo utilizamos en los SIG y la teledetección?

A veces, las variables están altamente correlacionadas de tal manera que se encontraría información duplicada en otra variable. El análisis de componentes principales identifica los datos duplicados en varios conjuntos de datos. A continuación, el ACP agrega sólo la información esencial en grupos denominados “componentes principales”.

El poder del PCA es que crea un nuevo conjunto de datos con sólo la información esencial.

El resultado final es que se reduce la redundancia cuando se utiliza el PCA.

Ejemplo de análisis de componentes principales en ArcGIS

¿Qué pasa con los datos de elevación, pendiente y sombra de la colina?

¿Hay redundancia en estos tres conjuntos de datos?

A continuación se explica cómo realizar un análisis PCA con bandas de elevación, sombra de colina y pendiente en ArcGIS:

1. Ejecute la herramienta “Composite Bands” (bandas compuestas)

La herramienta “Composite Bands” combina los rásteres de elevación, sombra de colina y pendiente en un único ráster de 3 bandas. Utilice los siguientes rásteres como entradas:

• ELEVACIÓN: Banda 1
• HILLSHADE: Banda 2
• PENDIENTE: Banda 3

Haga salir el nuevo ráster como Compuesto

2. Ejecutar la herramienta “Componentes principales”

Utilizando la extensión del analista espacial en ArcGIS, ejecute la herramienta “Componentes principales” con los siguientes criterios:

• RASTER DE ENTRADA: Compuesto
• RÁSTER DE SALIDA: PCA
• NÚMERO DE COMPONENTES PRINCIPALES: 3
• ARCHIVO DE DATOS DE SALIDA: PrincipalComponents.txt

El resultado será un compuesto PCA de 3 canales y un archivo de datos que muestra la cantidad de redundancia.

3. Analice la tabla de componentes principales

El “Porcentaje de valores propios” muestra la cantidad que representa cada componente principal.

Esta tabla muestra que el primer componente representa el 67,1% de la covarianza.

Cuando se añade el segundo canal, éste representa el 98,1% de la covarianza. El tercer componente no aporta mucha información adicional (1,9%) y es ligeramente redundante con los componentes principales 1 y 2.

¿Cómo utilizar el ACP en teledetección?

La realización de un análisis de componentes principales en tres bandas fue útil porque descubrimos que el tercer componente no añadía mucha información.

¿Qué pasa con una imagen multiespectral de 10 bandas? ¿O incluso 100 o 200 bandas (imágenes hiperespectrales)?

Aquí es donde el PCA es realmente útil: el análisis multiespectral e hiperespectral.

Por ejemplo, si la mayor parte de la varianza (valor propio) se encuentra en los componentes principales uno, dos y tres, sólo es necesario utilizar estos tres componentes principales. Para la clasificación de la cubierta del suelo, es mucho más fácil utilizar tres bandas en comparación con las 10 bandas.

En resumen, el PCA identifica los datos duplicados en varios canales, reduce la redundancia y acelera el tiempo de procesamiento. Esto es clave para el procesamiento de imágenes por análisis de componentes principales.

Traducido desde: gisgeography

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Hillshade es una forma estándar de representación del terreno en la cartografía. La idea es simular la reflectancia de la luz de una superficie del terreno, cuando se ilumina desde una dirección específica (o múltiples direcciones). El método es bien conocido y constantemente mejorado en los SIG como medio de visualización del terreno. Los principios básicos del método hillshade son bastante sencillos (véase más abajo), pero la comprensión y el manejo de los resultados producidos no lo son tanto.

Los principios básicos

En pocas palabras, el algoritmo de hillshade asigna un valor teórico de reflectancia a cada elemento del terreno (un píxel de un modelo digital del terreno en la mayoría de los casos). Dada una fuente de luz definida, dicha reflectancia dependerá de la inclinación de cada elemento del terreno: los que están perpendiculares a la fuente de luz recibirán y, por tanto, reflejarán más luz que los que están orientados en otras direcciones (véase la Fig. 3). En los SIG, los algoritmos de hillshade normalmente no pretenden modelar escenas verdaderamente realistas; no se tienen en cuenta factores como la textura de la superficie o las distintas cualidades de la luz. Por esta razón, el resultado inmediato es bastante artificial y suele necesitar un tratamiento adicional para proporcionar una representación del terreno visualmente agradable.

La fórmula comúnmente utilizada es la ideada por el matemático Johan Heinrich Lambert, que postula que el valor de la reflectancia variará en función de la diferencia entre el ángulo de iluminación y el ángulo de la superficie (Fig. 3). Más concretamente, la cantidad de luz reflejada será proporcional al coseno de dicha diferencia angular (ver en Wikipedia).

Para entender el principio, imagine que pone un papel delante de una lámpara de mesa. La sombra del papel en la mesa de abajo se contraerá a medida que lo gires o lo inclines, porque estás aumentando la diferencia angular entre la orientación de la superficie y la fuente de luz. Ahora, el tamaño de la sombra se corresponde con la cantidad de luz que recibe el papel, por lo que aparecerá más oscuro al captar cantidades decrecientes de luz.

Implementación de Hillshade en el módulo Terrain Shading para QGIS

Este enfoque tan sencillo ha demostrado ser útil en los SIG, pero ciertamente tiene algunos inconvenientes. Hillshade suele tener un aspecto bastante artificial y no pueden utilizarse para modelar escenarios de iluminación complejos de la vida real. (La oclusión ambiental es uno de ellos: véase mi post anterior).

El módulo Terrain Shading, desarrollado para QGIS, presenta un algoritmo de sombreado lambertiano, pero con una importante modificación. Permite exagerar artificialmente el ángulo de los elementos de la superficie, es decir, los píxeles (Figura 3). Esto puede hacerse en dos direcciones, a lo largo del eje de iluminación (eje longitudinal) y perpendicular al eje de iluminación (eje lateral : Figura 4). Estos parámetros nos permiten ajustar la calidad de la luz, y representar más detalles que con la fórmula estándar de la ley del coseno.

La exageración lateral acentuará las pendientes que pueden ser mal representadas con el sombreado lambertiano estándar – como cuando se superpone un modelo de sombreado con un modelo de pendiente. Este efecto puede ser útil para la detección y visualización de rasgos débiles del terreno que son poco visibles en los modelos de sombreado estándar. Este enfoque también puede evitar la aparición de laderas lavadas y muy iluminadas, un efecto frecuente y no deseado (véase la comparación de imágenes más abajo).

Bibliografía

Artículo sobre la ley del coseno de Lambert en Wikipedia.

B. K. Horn 1981: Hill Shading and the Reflectance Map. Proceedings of the IEEE 69(1), 14-47.

Traducido desde: landscapearchaeology

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Una de las principales ventajas de la tecnología lidar es su capacidad de penetrar en la espesa vegetación, como las copas de los árboles, para recopilar datos de elevación de la superficie y detectar objetos ocultos al ojo humano o a otros métodos electroópticos, como edificios, carreteras o armas ocultas.

Las técnicas fotogramétricas, por el contrario, no pueden discernir los objetos ocultos por la vegetación. La fotogrametría sólo es capaz de crear modelos de elevación basados en imágenes bidimensionales y no puede ver a través de bosques densos o matorrales.

El Lidar, por supuesto, no ve a través de la vegetación. Más bien ve a través de agujeros en el follaje. Algunos de los múltiples pulsos láser que emite simplemente encuentran aberturas entre las hojas y las ramas, de la misma manera que la luz del sol se filtra a través del dosel del bosque, continuando hasta el suelo.

Sin embargo, el problema con el lidar tradicional de modo lineal es que algunos pulsos golpean las hojas y las ramas. Estos pulsos pueden romperse en múltiples señales de retorno o sobrepasar las señales más débiles de la luz que sí encuentra aberturas y regresa. Por esta razón, las mediciones de objetos ocultos bajo el follaje han sido difíciles de adquirir utilizando el lidar tradicional de modo lineal.

Lidar de modo Geiger de próxima generación

Sin embargo, el lidar de modo Geiger de nueva generación está cambiando esta situación. A diferencia del lidar tradicional de modo lineal, el lidar de modo Geiger utiliza un conjunto de fotodiodos para inundar un área con luz infrarroja. Cada diodo del conjunto es lo suficientemente sensible como para detectar un solo fotón reflejado en la zona iluminada. El conjunto se monta en un escáner que gira en ángulo para crear un campo de visión en forma de cono.

El resultado es un campo de visión circular en el suelo, en lugar de una línea, como ocurre con el lidar de modo lineal. Mientras el escáner gira, el conjunto de fotodiodos parpadea hasta 50.000 veces por segundo y toma 4.096 mediciones por parpadeo desde múltiples ángulos, lo que equivale a 205 millones de muestras por segundo. Como resultado, cada metro cuadrado de terreno puede ser muestreado miles de veces en un solo sobrevuelo.

La alta densidad del modo Geiger y las miradas desde múltiples ángulos ofrecen una mayor posibilidad de ver a través del follaje. Incluso con una oclusión significativa de los objetos bajo el dosel, la extracción detallada de sus características es posible con el lidar en modo Geiger.

El lidar de modo Geiger, desarrollado por L3Harris Corporation junto con los Laboratorios Lincoln del MIT, se basa en un solo fotón que regresa al detector para medir la distancia al suelo. Esto supone una importante ventaja sobre el lidar de modo lineal, que requiere el retorno de miles de fotones. El lidar de modo lineal requiere un láser de mucha mayor potencia que debe volarse a una altitud menor y a una velocidad más lenta. En cambio, el lidar en modo Geiger puede volar más rápido y a mayor altura, lo que le permite ver más superficie de la tierra y recoger más datos a la vez.

La capacidad de ver a través de las copas de los árboles y de llevar a cabo una recolección de áreas amplias de forma más rápida y eficiente puede ser una gran ayuda para localizar explotaciones de drogas ilegales o para combatir el multimillonario comercio mundial de fauna y flora silvestres y los sindicatos del crimen internacional y los grupos terroristas que utilizan este comercio como una fuente de ingresos de bajo riesgo para financiar sus operaciones.

El comercio ilícito mundial de especies silvestres no sólo ha provocado una pérdida de biodiversidad sin precedentes, sino que también se ha convertido en una grave amenaza para la salud humana, como demuestra la pandemia de COVID-19, ya que tres cuartas partes de las enfermedades infecciosas emergentes son zoonóticas, según el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente.

Traducido: GISLounge

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El índice de visibilidad, también conocido como vista total, ahora disponible en el plugin de análisis de visibilidad de QGIS. Esta métrica nos informa sobre el tamaño del campo visual para cualquier ubicación en un terreno determinado, normalmente cada píxel en un modelo digital de elevación cuadriculado (DEM). En principio, el índice de visibilidad se asemeja a otros índices del terreno, como la posición topográfica, la rugosidad del terreno, etc. Sin embargo, la estructura visual del paisaje es esencialmente una cuestión de percepción humana (o animal) y debe evaluarse dentro de un marco cognitivo/perceptivo específico. Más que como una calidad del terreno, me gusta pensar en el índice de visibilidad como un modelo de calidad de la escena visible.

El índice de visibilidad se calcula como la proporción de conexiones visuales positivas: 1,0 o 100% implica que un punto puede verse desde todos sus vecinos. De hecho, tenemos dos opciones a la hora de asignar estas vistas positivas. La primera es asignar el valor a las ubicaciones vistas, que pueden denominarse vistas entrantes. Esto equivale a una vista acumulativa (véase mi entrada anterior). La segunda opción es asignar las vistas positivas a las ubicaciones del observador, lo que registrará el tamaño de la superficie observada. Estas son, entonces, vistas salientes. El parámetro de dirección de la vista puede, por tanto, utilizarse para distinguir entre la exposición visual de las características del terreno y la cobertura visual desde cada ubicación del terreno.

Lo que ocurre con el índice de visibilidad es que requiere días y semanas de cálculo (véase, por ejemplo, Gillings 2015, que informa de 300 horas de pesado cálculo). Usando los algoritmos estándar de los SIG, ¡tienes suerte si sólo tardas una noche! La razón está en la complejidad de los cálculos de visibilidad. Supongamos que se tarda 1 segundo en producir un solo viewshed: para un MDE de 5 millones de píxeles (que no es nada grande) esto equivale a 1300 horas de cálculo.

Se trata de graves problemas algorítmicos que no son fáciles de resolver. He codificado una solución que a) elimina la redundancia de los cálculos y b) aprovecha al máximo la correlación espacial de los datos geográficos. Funciona como sigue.

Un viewshed típico se calcula proyectando las líneas de visión desde un punto de observación de forma que toquen todos los píxeles dentro del radio especificado. Este procedimiento puede dividirse en dos operaciones: 1) el trazado de líneas y 2) la evaluación de la altura de los píxeles. En el caso de que los puntos del observador ocupen el centro de los píxeles individuales, el conjunto de líneas radiantes puede ser (y debe ser) exactamente el mismo para cada punto. Si una determinada línea de visión que comienza en un píxel de la fila 10, columna 12 está terminando en un píxel de la fila 45, columna 46, entonces para el observador en (20, 22) una línea correspondiente terminará en el píxel (55, 56). Trasladamos las coordenadas por 10. Ahora, cuando todas las líneas visuales posibles describen las mismas traslaciones para todos los demás píxeles de una cuadrícula, podemos aplicar cada línea visual a todos los píxeles simultáneamente (en lugar de repetir el procedimiento para cada punto del observador). Hemos reducido a la mitad (al menos) la complejidad del cálculo.

La segunda optimización se basa en la correlación espacial de los elementos típicos del MDE. Piense en dos píxeles adyacentes en un MDE: lo más probable es que sus valores sean muy similares. Sólo en el caso de la arquitectura en pie o de los acantilados muy escarpados podemos esperar cambios bruscos. Por lo tanto, podemos muestrear con seguridad sólo una fracción de píxeles y seguir obteniendo un índice de visibilidad realista. Sin embargo, si estos píxeles muestreados corresponden a ubicaciones de observadores, nos quedaremos con importantes discrepancias entre los píxeles que se han analizado y los que se han dejado fuera. Esto es especialmente problemático para las ubicaciones de las crestas, donde la dirección de la vista y la cobertura varían significativamente. Un enfoque mejor es muestrear las líneas de visión para que todos los píxeles tengan la misma cobertura con, por ejemplo, 8 líneas de visión. Incluso con un número tan bajo se obtiene un resultado sorprendentemente preciso. A medida que aumentemos el número de estas líneas, el resultado convergerá lentamente a un modelo producido con el análisis de la vista de rango completo. He implementado muestras de 8 a 64 líneas, para satisfacer todos los niveles de precisión.

Bibliografía

M. Gillings 2015: Mapping invisibility: Enfoques SIG para el análisis de la ocultación y la reclusión. Journal of Archaeological Science 62.

T.Brughmans, M. van Garderen, M.Gillings 2018: Introduciendo configuraciones visuales de vecindad para vistas totales. Journal of Archaeological Science 96.

Traducido desde: landscapearchaeology

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El análisis espacial puede parecer una alquimia para los inexpertos. Pero hay una ciencia en él. Al utilizar el análisis espacial, podemos encontrar patrones, cuantificar áreas y predecir resultados con la geografía como nexo común de todo ello.

Cada elemento de la tabla periódica del análisis espacial contiene un conjunto de herramientas de análisis espacial. Hemos agrupado las herramientas comunes por colores, con las herramientas de análisis vectorial a la izquierda y las de análisis rasterizado a la derecha.

Análisis vectorial/conversión

1. Vector Conversion [VC] – Convierte los formatos de archivo para puntos, líneas y polígonos y altera los modelos de datos de vector a raster o viceversa. (Característica a raster, rasterización vs vectorización)
2. Extract [EX] – Crea un subconjunto de características recortando, seleccionando y dividiendo características vectoriales. (Recortar, seleccionar y dividir)
3. Overlay [OV] – Superpone 2 o más capas vectoriales y produce capas basadas en características superpuestas. (Intersección, unión, herramienta de borrado)
4. Proximity [PX] – Genera resultados basados en distancias o funciones de proximidad. (Buffer, diagramas de Voronoi y funciones de proximidad)
5. Spatial Join [SJ] – Une atributos de una capa separada basándose en la distancia o la relación espacial. (1-M Spatial join «Contiene», 1-1 Toques)
6. Plot Diagrams [PD] – Construye un gráfico o diagrama basado en un conjunto de atributos y ubicaciones geográficas. (Diagrama de dispersión, histogramas, diagramas de barras)
7. Geometry Shape [GS] – Calcula la forma geométrica de un objeto. (Compactación, relación perímetro/área, ajuste rectangular)

Tablas

8. Table Tools [TB] – Realiza funciones de tabla para almacenar datos de atributos (Añadir campo, crear dominios, reordenar campos)
9. Add XY Coordinates [XY] – Convierte una tabla de coordenadas XY (latitud/longitud) en una capa con un sistema de coordenadas definido. (Añadir coordenadas de latitud/longitud)
10. Calculate Geometry [CG] – Calcula la longitud de las medidas geométricas en la tabla de atributos de las características vectoriales. (Calcular longitud/área)
11. Join Table [JT] – Añade las columnas de atributos de una tabla a otra tabla basándose en claves de registro coincidentes. (1:1, 1:M, M:N)
12. Relate [RL] – Genera una tabla temporal que muestra registros coincidentes que asocian uno o más registros coincidentes. (Relacionar vs. Unir)
13. Statistics [ST] – Calcula estadísticas basadas en un campo numérico de una tabla. (RMSE, MAE, suma, media, recuento, desviación estándar)

Edición/Cartografía

14. Editing [ED] – Realiza una función de edición utilizando los vértices y la geometría de una o varias capas. (Herramientas de edición, densificar, recortar, ajustar y extender)
15. Conflation [CF] – Resuelve los conflictos entre dos capas que muestran las mismas características con geometrías que no coinciden. (Coincidencia de bordes, revestimiento de goma, conflación)
16. Grid Index [GI] – Produce un conjunto de hojas de mapa rectangulares consecutivas que siguen una característica lineal para la producción de libros de mapas. (Mapa de franjas, red de pesca, teselación, Atlas QGIS, páginas impulsadas por datos)
17. Cartographic [CA] – Mejora o generaliza las características de un conjunto de datos para la visualización cartográfica y la calidad estética. (Suavizar, simplificar, agregar)

Análisis 3D

18. 3D Analysis [3D] – Realiza un análisis de superposición o proximidad con características 3D. (Tampón de análisis 3D, intersección o unión).
19. Line of Sight Visibility [LS] – Identifica las secciones de obstrucción y no obstrucción de una línea recta desde un observador. (Línea de visión)
20. Volume [VS] – Calcula la cantidad de espacio por encima, por debajo, dentro, o con el fin de eliminar o añadir material. (Corte/relleno)
21. Viewshed [VW] – Determina las ubicaciones visibles para un observador en todas las direcciones con la salida como un raster de visibilidad.
22. Skyline [SL] – Muestra las áreas visibles y obstruidas por la sombra de forma similar a un abanico 3D apuntando hacia desde el punto de vista de un observador.
23. Space-time Cubes [SC] – Construye cubos temporales y 3D que representan rebanadas de tiempo en un área geográfica. (Cubos espacio-temporales)

Análisis de redes

24. Route [RT] – Encuentra la ruta óptima utilizando un conjunto de puntos y un conjunto de datos de red. (Análisis de redes ruta más rápida, encontrar la más cercana, o la distancia más corta)
25. Directions [DR] – Enumera los giros, las calles y las direcciones desde un punto de origen hasta un punto de destino utilizando un conjunto de datos de red.
26. Optimal Site [OS] – Selecciona los sitios óptimos a partir de las instalaciones existentes, las tiendas de la competencia y la demanda disponible. (Ubicación-asignación)
27. Coverage [CV] – Calcula la cobertura o la accesibilidad a un establecimiento para una distancia, un tiempo y un conjunto de datos de red determinados. (Área de servicio)
28. OD Cost Matrix [CM] – Mide el camino de menor coste desde múltiples puntos de origen a múltiples puntos de destino.
29. Huff Model [HM] – Predice la probabilidad de que los consumidores frecuenten las tiendas minoristas utilizando el tamaño de la tienda, la distancia y la población de la zona censal. (Modelo de gravedad de Huff)

Gestión de datos

30. Data Management [DM] – Gestiona las capas con un conjunto de herramientas para desarrollar, alterar y mantener las capas (fusionar, añadir, comparar datos)
31. Projections [PJ] – Asigna un sistema de referencia de coordenadas para una capa. (Proyectar, definir proyección)
32. Generalize Vector [GV] – Combina características adyacentes o fragmentos basándose en valores de atributos comunes o bordes compartidos. (Disolver y eliminar)
33. Address Geocoding [AD] – Traduce las direcciones en ubicaciones geográficas con coordenadas de latitud y longitud. (Geocodificación, geocodificación inversa)
34. Topology [TP] – Corrige y detecta los errores de edición, como los excesos, los defectos, los solapamientos y los huecos. (Reglas de topología)
35. Linear Referencing [LR] – Almacena posiciones relativas en una característica de línea representada por valores m para eventos de punto/línea. (Sistemas de referenciación lineal)
36. Spatial Adjustment [SA] – Alinea y transforma una capa vectorial que ha sido desplazada, girada o distorsionada como la georreferenciación para vectores. (Doblador de vectores, enlaces de desplazamiento) Geoenriquecimiento
37. GeoEnrich [GE] – Mejora los datos existentes con información de valor añadido, como atributos demográficos, de educación o de ingresos. (GeoEnrichment)
38. Sampling [SP] – Crea un subconjunto de datos para el muestreo a intervalos establecidos o al azar. (Puntos regulares, puntos aleatorios en la extensión)
39. Geotagging [GT] – Asigna coordenadas geográficas a las fotos digitales a través del GPS sin georreferenciación. (Geotagging)
40. Parcel Fabric [PF] – Construye un catastro específico para gestionar el tejido de la parcela. (Divisiones catastrales, polígono dividido)
41. Attachments [AT] – Construye anexos para almacenar fotos internamente como una relación de tabla.
42. Full Motion Video [FMV] – Geo-habilita el vídeo con las huellas coordinadas en un mapa. (Vídeo de movimiento completo)
43. COGO [CO] – Captura coordenadas, rumbos y distancias de las mediciones de los levantamientos transversales del terreno.
44. Point Cloud [PC] – Gestiona archivos LAS con un conjunto de herramientas para mantener, alterar e interpolar nubes de puntos.
45. Web Service [WS] – Despliega o importa características de una capa como un servicio de características web/mapa. (Servicio de características web, GeoRSS)
46. TIN [TIN] – Crea una red irregular triangular para representar superficies de terreno tridimensionales. (Creación de mallas TIN)
47. Indoor Mapping [IM] – Incorpora planos de interiores con formatos digitales como BIM, Revit y CAD. (Mapeo en interiores)
48. Temporal [TM] – Añade propiedades de tiempo a las capas con la fecha y/o la hora (Convertir zona horaria, actualizar campo de tiempo, animación temporal)
49. Real-time Tracking [TR] – Transmite en tiempo real el movimiento de objetos o el cambio de estado en el tiempo. (Servidor GeoEvent, geofencing, hacer capa de seguimiento)

Tecnología emergente

50. Big Data [BD] – Analiza y extrae datos de conjuntos de datos demasiado grandes y complejos con ubicaciones geográficas. (Herramientas de escritorio GeoAnalytics)
51. Machine Learning [ML] – Utiliza redes neuronales para la clasificación, predicción y segmentación mediante el entrenamiento y el etiquetado. (Conjunto de herramientas de aprendizaje profundo, aprendizaje automático)
52. Data Engineering [DE] – Valida, limpia y mantiene los datos espaciales en una forma utilizable para el análisis.
53. IoT [IOT] – Analiza las fuentes de datos en tiempo real y los sensores de la plataforma del Internet de las cosas (IoT). (ArcGIS Velocity)
54. Agent-based Simulation and Modeling [AS] – Simula escenarios y la aparición de fenómenos a través de interacciones individuales en el espacio geográfico. (Entorno de modelado multiagente)
55. Virtual Reality [VR] – Sustituye el campo de visión a través de auriculares en un entorno espacial.
56. Augmented Reality [AR] – Mejora las características 3D de la pantalla del teléfono para interactuar espacialmente con el mundo exterior. (Realidad aumentada)

Gestión de datos rasterizados

57. Georeferencing [GR] – Estira, escala, rota y sesga las imágenes ráster para relacionarlas mejor en el espacio geográfico. (Georreferenciación)
58. Mosaic [MO] – Combina múltiples imágenes ráster en una imagen ráster compuesta sin fisuras. (Mosaico)
59. Raster Creation [RC] – Genera un raster para una extensión determinada con un tamaño de celda específico. (Crear raster aleatorio, crear raster constante)
60. Spatial Autocorrelation [AL] – Mide la dispersión o agrupación de las celdas en un raster. (I de Moran)
61. Generalization [RG] – Limpia los datos ráster generalizando, suavizando y alterando las celdas. (Picar, encoger, expandir)
62. Multidimensional [MD] – Proporciona una interfaz para datos orientados a matrices para almacenar variables multidimensionales. (NetCDF)
63. Resample [RS] – Actualiza el tamaño de la celda para convertir imágenes rasterizadas. (Remuestreo raster: vecino más cercano, bilineal y convolución cúbica)
64. Raster Painting [PA] – Dibuja y borra las celdas ráster con un conjunto de herramientas de pincel, relleno y borrado.

Análisis Raster

65. Raster Analysis [RA] – Realiza funciones de análisis raster para un conjunto de datos raster. (Analizar patrones)
66. Map Algebra [MA] – Aplica operaciones de tipo matemático en configuraciones locales, zonales, focales y globales. (Álgebra de mapas)

67. Contours [CN] – Produce líneas de elevación constante para representar la topografía del paisaje. (Contornos)
68. Zonal Statistics [ZS] – Genera estadísticas para zonas definidas de una superficie rasterizada. (Estadísticas zonales – media, suma, mayoría)
69. Cost Path [CP] – Encuentra la ruta más rentable, desde un punto de partida a un destino, que acumula la menor cantidad de coste. (Ruta de menor coste)
70. Raster Processing [RP] – Crea un subconjunto de características recortando, seleccionando y dividiendo retículas de raster. (Recorte de trama, división de trama)
71. Spatial Regression [RE] – Genera una superficie de predicción basada en variables explicativas. (Regresión por mínimos cuadrados ordinarios, regresión espacial)
72. Terrain Analysis [TA] – Calcula las características del terreno a partir de un ráster de entrada. (Pendiente, morfometría, TPI y rugosidad)
73. Math Function [MF] – Ejecuta una función matemática para actualizar el valor numérico celda por celda. (Aritmética, potencia, exponencial y logarítmica)
74. Suitability [SU] – Superpone superficies rasterizadas basadas en criterios para analizar la idoneidad. (Suma ponderada de lógica difusa)
75. Conditional [CON] – Realiza una declaración condicional en una trama que genera una salida binaria. (Mayor que, igual a)

Teledetección

76. Band Index [BA] – Convierte un conjunto de bandas de imágenes aprovechando las propiedades inherentes de la longitud de onda. (NDVI, tapa de borla, índice de humedad)
77. Image Stretching [IS] – Arregla la visualización de una imagen ajustando las propiedades de brillo, contraste y gamma.
78. Image Classification [IC] – Asigna clases de cobertura del suelo a los píxeles de las imágenes en función de sus propiedades espectrales. (Clasificación supervisada/no supervisada)
79. Composite Bands [CB] – Combina los rásteres de una sola banda en un ráster compuesto para la visualización en color verdadero o en falso color. (Bandas compuestas)
80. Pansharpening [PS] – Mejora la resolución espacial de la célula aprovechando la banda pancromática.
81. Atmosphere Correction [AC] – Corrige las imágenes de teledetección mediante la dispersión inherente a la atmósfera. (Sustracción de objetos oscuros, modelos de transferencia radiativa, corrección de la atmósfera)
82. Segmentation [SG] – Agrupa píxeles similares de una imagen en objetos vectoriales para reconocer objetos y características. (Desplazamiento medio de segmentos, análisis de imágenes basado en objetos)
83. Data Mining [DN] – Elimina los datos redundantes de las variables que están altamente correlacionadas, agregando la información esencial. (Análisis de componentes principales)
84. Mensuration [ME] – Mide la geometría de las características bidimensionales y tridimensionales de una imagen. (Ángulos, altura, perímetro, volumen)
    85. Photogrammetry [PH] – Realiza un paralaje estereográfico a partir de dos o más puntos de vista del mismo objeto para medir el desplazamiento del relieve. (Fotogrametría)
85. Oblique [OB] – Recoge imágenes en ángulo en contraposición a una perspectiva ortográfica de arriba abajo.
86. Radar [RD] – Mide la retrodispersión de los pulsos de microondas enviados a la Tierra, ya sea por reflexión especular, difusa o de doble rebote. (Radar de apertura sintética)

Interpolación

88. Interpolation [IP] – Estima valores desconocidos utilizando ubicaciones muestreadas creando una superficie de predicción. (IDW, spline, tendencia)
89. Kriging [KR] – Genera una superficie de probabilidad y predicción construyendo una función matemática a través de un semivariograma. (Kriging y semivariogramas, y geoestadística)
90. Kernel Density [KD] – Calcula puntos calientes y fríos aplicando una función de densidad por unidad (Mapa de calor).

Traducido desde: gisgeography

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El Geographically Weighted Regression (GWR) es un método interesante con muchas aplicaciones. El GWR es diferente de otras técnicas porque permite que las relaciones entre las covariables varíen espacialmente. Para algunas preguntas de investigación, es útil utilizar el GWR para ver dónde son más o menos importantes ciertas variables predictivas para predecir un resultado.

La GWR es lo suficientemente flexible como para poder analizar los datos a muchas escalas y ver las estimaciones de error también a muchas escalas.

En este ejemplo vamos a «aumentar» la resolución de un ráster de temperatura de 1 km a 30 m. Es necesario señalar que las variables con las que vamos a trabajar tienen una alta correlación (R² > 0.9), en este caso la altitud (variable predictiva, con una resolución de 30 m) con la temperatura (variable dependiente, con una resolución de 1 km) son inversamente proporcionales.

La herramienta GWR for Raster Downscaling de SAGA permite reducir las escala por medio de una técnica denominada Downscaling. En QGIS (también se la puede ejecutar directamente en SAGA) se encuentra ubicada en:

Caja de herramientas de procesos > SAGA > Spatial and Geostatistics – Regression

Como Predictors, seleccionar el modelo de elevación digital (DEM, 30×30), y en Dependent Variable usar el ráster de temperatura (1000×1000, obtenido desde WorldClim).

Para mayor detalle del proceso revisar el videotutorial.

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En QGIS 3 por medio de los XYZ Tiles podemos agregar diferentes fuentes de datos a nuestra área de trabajo, y lo bueno que es posible imprimir posteriormente.

Tener las imágenes satelitales de Google Maps, Google Satellite, Bing, Esri, entre otros, puede ser de mucha utilidad para nuestros proyectos personales y aumentar nuestra productividad.

Para agregar los XYZ Tile vamos a realizar lo siguientes pasos:

1. Descargamos el script proporcionado por Klas Karlsson
2. En QGIS nos dirigimos a Complementos > Consola de Python
3. En la Consola de Python, clic en el ícono Mostrar Editor
4. En Mostrar Editor clic en Abrir Script, selecciona el script descargado en el paso 1.
5. Luego clic en el ícono Ejecutar Script.

Una vez realizados estos pasos en el Navegador en XYZ Tiles tenemos una lista de fuentes de datos, vasta con hacer clic sobre uno para agregarlo, por ejemplo: Google Satellite, adicionalmente podemos agregar nuestras propias capas vectoriales o ráster.

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Las estaciones se producen porque el eje de la Tierra está inclinado en un ángulo de unos 23,4 grados y diferentes partes de la Tierra reciben más energía solar que otras.

Debido a la inclinación axial de la Tierra (oblicuidad), nuestro planeta orbita el Sol de forma oblicua, lo que significa que diferentes zonas de la Tierra apuntan hacia el Sol o se alejan de él en diferentes momentos del año.

Alrededor del solsticio de junio, el Polo Norte se inclina hacia el Sol y el hemisferio norte recibe más rayos directos del Sol. Por eso, junio, julio y agosto son meses de verano en el hemisferio norte.

Estaciones opuestas

Al mismo tiempo, el Hemisferio Sur se aleja del Sol, creando el invierno durante los meses de junio, julio y agosto. El verano en el Hemisferio Sur se produce en diciembre, enero y febrero, cuando el Polo Sur se inclina hacia el Sol y el Hemisferio Norte se aleja.

El eje se inclina de la misma manera

La dirección de la inclinación de la Tierra casi no cambia: los dos hemisferios apuntan hacia la misma posición en el espacio durante todo el año. Lo que sí cambia, a medida que la Tierra gira alrededor del Sol, es la posición de los hemisferios en relación con el Sol: el hemisferio norte apunta hacia el Sol durante el verano boreal y se aleja del Sol durante el invierno boreal.

Trayectoria elíptica alrededor del Sol

La trayectoria de la Tierra alrededor del Sol no es circular, ni el Sol está situado en el centro de esta trayectoria. En cambio, la órbita de la Tierra es elíptica, con el Sol más cerca de un extremo de la trayectoria orbital que del otro. Esto significa que la distancia de la Tierra al Sol varía a lo largo del año.

La distancia no provoca las estaciones

Es un error común pensar que las estaciones se producen debido a la órbita elíptica de la Tierra alrededor del Sol, y que el invierno se produce cuando la Tierra está más lejos del Sol, y el verano cuando está más cerca de él.

Sin embargo, la distancia de nuestro planeta al Sol tiene poco efecto en la aparición de las estaciones. De hecho, la Tierra está más cerca del Sol, o en su perihelio, alrededor del solsticio de invierno del hemisferio norte, mientras que está más lejos del Sol, o en su afelio, alrededor del solsticio de verano del norte.

Poca diferencia

Aunque la variación de la distancia de la Tierra al Sol no es muy grande, nuestro planeta recibe más energía solar cuando está más cerca del Sol durante el verano del hemisferio sur. Sin embargo, como hay relativamente pocas masas terrestres al sur del ecuador y los océanos tardan más en calentarse, la diferencia de temperatura entre los veranos del norte y del sur es muy pequeña.

Traducido desde: timeanddate

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La mitad de la superficie de la Luna está siempre iluminada por la luz solar. Sin embargo, la cantidad de esa luz que podemos ver desde nuestro punto de vista en la Tierra varía cada día y esto es lo que denominamos fase lunar.

El Sol ilumina la Luna

La Luna no irradia su propia luz, pero la superficie lunar refleja los rayos del Sol.

Fases primarias e intermedias

En la cultura occidental, dividimos el mes lunar en cuatro fases lunares primarias y cuatro intermedias.

Técnicamente, las fases lunares primarias ocurren en un momento específico en el tiempo, y las fases lunares intermedias ocupan el tiempo entre ellas.

Luna nueva

La Luna Nueva es la primera fase primaria y se produce en el momento en que el Sol y la Luna están alineados, con el Sol y la Tierra en lados opuestos de la Luna.

Normalmente, la Luna Nueva no puede verse desde la Tierra, ya que en ese momento sólo el lado oscuro de la Luna está orientado hacia nuestro planeta. A veces, si la Luna Nueva está cerca de los nodos lunares de su trayectoria, puede causar un Eclipse Solar.

La mayor diferencia entre la marea alta y la baja, también conocida como mareas vivas, tiene lugar alrededor de la Luna Nueva y la Luna Llena.

Luna creciente

El momento en que una fina franja de la Luna se hace visible después de la Luna Nueva es el comienzo de la primera fase intermedia, la Luna creciente.

En el pasado, esto solía llamarse Luna Nueva, mientras que la fase más oscura se denominaba Luna Oscura. Esta definición tradicional de Luna Nueva se sigue utilizando en algunas culturas, definiendo el comienzo de los meses, por ejemplo, en el calendario islámico.

El resto de la Luna también es a veces débilmente visible durante la mayor parte de esta fase porque la Tierra también refleja la luz solar en la Luna. Este fenómeno se denomina brillo terrestre o resplandor Da Vinci, y es más notable en abril y mayo.

Primer Cuarto de Luna

El primer cuarto de Luna es la segunda fase primaria de la Luna y se define como el momento en que la Luna ha alcanzado el primer cuarto de su órbita alrededor de la Tierra, de ahí su nombre. También se denomina Medio Luna ya que podemos ver exactamente el 50% de la superficie lunar iluminada. El hecho de que se vea la mitad izquierda o derecha iluminada depende de varios factores, entre ellos la ubicación.

La menor diferencia entre la marea alta y la baja, también conocida como marea muerta, se produce alrededor de los dos cuartos de Luna.

Luna gibosa creciente

La segunda fase intermedia, la Luna gibosa creciente, dura hasta la siguiente fase primaria. Creciente significa que aumenta de tamaño. Gibosa se refiere a la forma, que es mayor que la forma semicircular de la Luna en el Primer Trimestre, pero menor que un círculo completo.

Luna llena

La Luna Llena aparece en el cielo nocturno cuando el Sol y la Luna están alineados en lados opuestos de la Tierra.

Técnicamente, esta alineación sólo dura un momento. Sin embargo, la Luna puede parecer llena un día antes o después mientras más del 98% del disco lunar está iluminado.

Cuando la Luna llena pasa ocasionalmente por la sombra de la Tierra, provocará un eclipse lunar.

Cuando la Luna Llena se acerca a los puntos de su órbita más cercanos o más lejanos a la Tierra, la llamamos Superluna o Microluna, respectivamente.

Luna gibosa menguante

La siguiente fase intermedia de la Luna es la Luna gibosa menguante. La porción de la mitad visible de la Luna iluminada disminuye durante este período.

Tercer Cuarto de Luna

El Tercer Cuarto de Luna se produce en el momento en que la mitad opuesta de la Luna está iluminada en comparación con el Primer Cuarto de Luna.

Luna creciente

El Sol ilumina menos de la mitad de la parte visible de la Luna durante la fase de Luna Creciente Menguante y a veces se puede ver brillo terrestre en el resto de la Luna hacia el final.

Traducido desde: timeanddate

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Es una mezcla de minerales, aire y agua, junto con organismos vivos y muertos. Es una de las cuatro cosas sin las que no podemos vivir: agua, luz solar, aire y suelo. El suelo no es suciedad. La suciedad es lo que hay debajo de las uñas y lo que se encuentra dentro de la aspiradora. El suelo es un recurso natural increíble y, según la Soil Science Society of America, ¡hay 22.000 suelos diferentes sólo en Estados Unidos!

El suelo se forma en capas, lo que los edafólogos denominan horizontes. La capa superior se denomina capa orgánica (O), también llamada humus por los jardineros, y se compone de material vegetal y animal en descomposición. Debajo de la capa O se encuentra la capa más productiva, el horizonte A o capa superior del suelo, donde viven las plantas y otros organismos. Debajo de la capa A se encuentra el horizonte B, o subsuelo. La siguiente capa es el horizonte C, que es el depósito en la superficie de la Tierra a partir del cual se desarrolló el suelo, llamado material parental. En algunas zonas hay capas adicionales definidas por los edafólogos, incluido el horizonte R, la masa de roca que forma el material parental. En el condado de Delaware podemos ver piedra caliza, normalmente al oeste del río Scioto, o piedra arenisca en la parte oriental del condado.

¿Por qué es importante el suelo?

El suelo es un recurso no renovable. Pueden pasar más de 500 años para formar una pulgada de tierra vegetal. Cinco toneladas de tierra vegetal repartidas en una hectárea tienen el grosor de una moneda de diez centavos. He aquí algunas razones para apreciar tu suelo:

• El suelo está vivo. Millones de especies y miles de millones de organismos conforman la vida bajo nuestros pies. Entre ellos hay bacterias, algas, insectos, lombrices, escarabajos, hormigas, ácaros y hongos que reciclan los nutrientes, construyen el suelo y le dan estructura.
• El suelo es la base sobre la que se construyen las casas, las carreteras, las plantas de tratamiento de aguas residuales, las rutas de senderismo, los campamentos, los edificios de oficinas y los sistemas de tratamiento de aguas residuales domésticos.
• El suelo retiene el agua de nuestros arroyos, ríos, lagos y estanques, proporcionándonos actividades recreativas como la pesca, la navegación y la natación.
• El suelo retiene el agua de los pozos (aguas subterráneas) y los embalses que nos suministran agua potable.
• El suelo almacena y filtra el agua de lluvia y de deshielo, mitigando las inundaciones y las sequías.
• El suelo cultiva los alimentos para los seres humanos, los animales domésticos y la fauna. En todo el mundo, cerca del 95% de nuestros alimentos proceden del suelo.
• En el suelo crecen los árboles que necesitamos para la madera, la sombra, el oxígeno y mucho más.

El suelo que tenemos debajo es esencial para la vida y debe ser protegido. El viento y el agua pueden erosionar nuestra valiosa capa superior del suelo. La erosión no sólo agota la capa superior del suelo, sino que la traslada a nuestros ríos, lagos y arroyos, degradando la calidad del agua. El horizonte B no puede igualar la riqueza de la capa superior del suelo, por lo que la calidad y la cantidad del crecimiento de las plantas se ven afectadas.

Traducido desde: delgazette

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Aunque la mayoría de la gente estaría de acuerdo en la importancia del sol para la Tierra, puede que no sepan que la tierra sería un entorno inhabitable sin la presencia del sol. Como afirma la NASA, la Tierra sería una bola sin vida de roca recubierta de hielo sin el calor y la luz que proporciona el sol.

Incluso antes de que se reconociera el papel del sol, la gente empezó a reconocer su importancia. Los pueblos primitivos adoraban al sol e incluso tenían miedo cuando se producían eclipses y el sol desaparecía. Aunque no entendieran todas las funciones del sol, sí que comprendían que el sol desempeñaba un papel importante en su vida.

Cuando empezaron los estudios científicos, la gente se interesó por aprender más sobre el sol. Empezaron a estudiar el sol con telescopios, analizando el calor y la luz que se produce. Incluso se han lanzado instrumentos solares y aviones tripulados al espacio para ver el sol y comprender mejor su papel.

¿De qué está hecho el Sol?

Una combinación de experimentos y observaciones solares ha permitido a los científicos hacerse una mejor idea de la estructura del Sol. Se trata de una bola de gas compuesta por un 90% de hidrógeno, un 9% de helio y un 1% de otros elementos como el nitrógeno, el carbono y otros. El tamaño del sol es significativo y unas 109 veces el tamaño de la tierra.

Como una bola de gas, existe la teoría de que la temperatura alcanza los 15 millones de grados centígrados. La energía que se crea en el corazón del sol se irradia en todas direcciones. De hecho, sólo una pequeña fracción de la energía liberada llega a la Tierra.

El sol no es el único de su clase. De hecho, el sol es una estrella pero la única que se ve fácilmente durante el día. Esto se debe a su proximidad a la Tierra. Sin embargo, la mayoría de las demás estrellas son más frías que el sol y no tienen el mismo tamaño.

Importancia del Sol para la vida

Como se ha señalado, el sol no sólo proporciona una fuente de luz, sino que es absolutamente esencial para que la vida exista en la tierra. La energía solar producida hace posible la existencia de la superficie terrestre. Como señala National Geographic, las plantas necesitan la luz del sol para crecer. Tanto los animales como los seres humanos dependen de las plantas para el alimento que producen, así como para el oxígeno que generan. Sin la fuente de calor que proporciona el sol, la Tierra se congelaría. Tampoco habría vientos, corrientes o nubes para transportar el agua.

La energía solar también es esencial para la agricultura. Desde el cultivo de la tierra hasta la producción de cosechas y la cría de ganado, la agricultura ha desempeñado un papel fundamental en el desarrollo de la civilización en todo el mundo. La agricultura fue una de las primeras prácticas que desarrollaron los humanos. Empezaron a darse cuenta de que las técnicas solares, como la rotación de cultivos, aumentaban el rendimiento de sus cosechas. Para garantizar un suministro constante de alimentos, también solían secar los alimentos utilizando el sol y el viento para evitar que se estropearan. Esta capacidad de conservación de los alimentos permitió que con el tiempo se desarrollaran poblaciones más densas y sociedades estructuradas.

Hoy en día, la mayoría de la gente depende de la calefacción central y del aire acondicionado. Sin embargo, antes de que se desarrollaran estas tecnologías, las primeras civilizaciones construían sus viviendas en torno al sol. Los edificios estaban orientados hacia el sur para obtener calor y luz. Las ventanas y claraboyas se utilizaban para la misma función y también para permitir la circulación del aire durante los meses más cálidos. Esta arquitectura solar era primitiva al principio, pero se desarrolló con el tiempo.

Un gran ejemplo de desarrollo solar que fue importante para los humanos fue el invernadero. Los invernaderos convierten la luz solar en calor y permiten cultivar plantas fuera de temporada y también en un clima que puede no ser adecuado para ellas de forma natural. Los primeros romanos desarrollaron los invernaderos para poder cultivar las verduras preferidas durante todo el año. La energía solar también puede utilizarse para alimentar hornos solares cuando no sea posible encender un fuego.

Por último, el sol se utiliza más hoy en día para crear electricidad. Con el uso de paneles solares, la luz del sol puede convertirse en electricidad para alimentar hogares y empresas. La cantidad de energía generada por cada panel puede no ser significativa por sí sola, por lo que la mayoría de los hogares tienen múltiples células solares instaladas. Si bien existen algunos desafíos con la energía solar, no se puede subestimar la importancia del sol para todos los seres vivos.

El papel del sol en el sistema solar

Como probablemente sepas por tu educación, el Sol es el centro de la Vía Láctea. Tiene una masa enorme y se mantiene unido por la atracción gravitatoria que produce una presión y una temperatura importantes en el núcleo. La energía gravitatoria producida por el sol también desempeña un papel esencial en la Vía Láctea. Su energía gravitatoria mantiene a todos los planetas en su posición mientras giran alrededor del sol. Si no estuviera en el centro del universo, los planetas serían atraídos por otras fuerzas o podrían colisionar con otros planetas y masas.

Se sabe que no hay otros planetas en la Vía Láctea que tengan alguna fuente de vida, pero el sol permite que la Tierra tenga esta función. Dado que cada planeta tiene una composición diferente, el sol mantiene cada planeta en un estado de estabilidad dinámica. También regula su temperatura. Sin una temperatura estable, algunos planetas no podrían mantener su estructura y función. No sabemos del todo qué pasaría con cada planeta si el sol dejara de funcionar, pero los efectos serían probablemente desastrosos.

Entender al Sol

Los avances tecnológicos han permitido a los científicos hacerse una mejor idea de la estructura y el funcionamiento del sol. Aunque hoy en día entendemos la importancia del sol, todavía estamos aprendiendo más sobre las funciones que desempeña. Con un renovado interés por la energía limpia, también hay más avances en el desarrollo de casas y coches que funcionan con energía solar, entre otros. En los próximos años, se prevé que las tecnologías que funcionan con energía solar seguirán expandiéndose y desarrollándose con el tiempo.

Traducido desde: impoff

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Cada año hay dos equinoccios: uno en septiembre y otro en marzo. En septiembre, el Sol cruza el ecuador de norte a sur.

El Sol cruza el ecuador celeste

El equinoccio de septiembre es el momento en que el Sol cruza el ecuador celeste -una línea imaginaria en el cielo sobre el ecuador de la Tierra- de norte a sur. Esto ocurre el 22, 23 o 24 de septiembre en la mayoría de los años.

¿Por qué el Sol se mueve de Norte a Sur?

En el transcurso de un año, el punto subsolar -el punto de la superficie terrestre situado directamente bajo el Sol- se desplaza lentamente a lo largo de un eje norte-sur. Tras alcanzar su punto más septentrional en el solsticio de junio, comienza a desplazarse hacia el sur hasta cruzar el ecuador el día del equinoccio de septiembre. El solsticio de diciembre marca el punto más meridional de su recorrido.

Entonces, ¿por qué el punto subsolar se desplaza hacia el norte y el sur? Esto sucede porque el eje de la Tierra está inclinado en un ángulo de unos 23,4° en relación con la eclíptica, un plano imaginario creado por la trayectoria de la Tierra alrededor del Sol. En junio, el hemisferio norte está inclinado hacia el Sol, y el punto subsolar está al norte del ecuador. A medida que la Tierra se desplaza hacia el lado opuesto de su órbita, que alcanza en diciembre, el hemisferio sur recibe gradualmente más luz solar y el punto subsolar se desplaza hacia el sur.

¿Por qué se llama «equinoccio»?

En los días de los equinoccios, el eje de la Tierra es perpendicular a los rayos del Sol, lo que significa que todas las regiones de la Tierra reciben aproximadamente el mismo número de horas de luz solar. En otras palabras, la noche y el día tienen, en principio, la misma duración en todo el mundo. Esta es la razón por la que se llama «equinoccio», derivado del latín, que significa «noche igual».

Sin embargo, esto no es del todo cierto. En realidad, los días del equinoccio no tienen exactamente 12 horas de luz.

Los equinoccios y las estaciones

Los equinoccios de marzo y septiembre marcan el comienzo de las estaciones de primavera y otoño en la Tierra, según una definición. El equinoccio de septiembre es el inicio del otoño en el hemisferio norte y el comienzo de la primavera al sur del ecuador.

Traducido desde: timeanddate

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Cada año hay dos equinoccios, en marzo y septiembre, en los que el Sol brilla directamente sobre el ecuador y la duración de la noche y el día son casi iguales.

El Sol cruza el Ecuador

El equinoccio de marzo marca el momento en que el Sol cruza el ecuador celeste, la línea imaginaria en el cielo sobre el ecuador de la Tierra, de sur a norte. Esto ocurre el 19, 20 o 21 de marzo de cada año.

El equinoccio de marzo de 2020 cayó el 19 de marzo en todos los husos horarios de Estados Unidos, lo que lo convierte en el equinoccio de primavera más temprano en el país desde 1896.

Primavera del norte, otoño del sur

Los equinoccios y los solsticios son opuestos a ambos lados del ecuador. El equinoccio de marzo es el equinoccio de primavera (vernal) en el hemisferio norte, y marca el inicio de la primavera astronómica. En el hemisferio sur, es el equinoccio de otoño, que marca el comienzo del otoño.

¿Por qué el equinoccio?

En el equinoccio, la noche y el día tienen casi la misma duración, 12 horas, en todo el mundo. Esta es la razón por la que se llama «equinoccio», derivado del latín, que significa «noche igual». Sin embargo, en la realidad, los equinoccios no tienen exactamente 12 horas de luz.

¿Qué ocurre en el equinoccio?

El eje de la Tierra está inclinado en un ángulo de unos 23,4° con respecto al plano de la eclíptica, el plano imaginario creado por la trayectoria de la Tierra alrededor del Sol. En cualquier otro día del año, el hemisferio sur o el hemisferio norte se inclinan un poco hacia el Sol. Pero en los dos equinoccios, la inclinación del eje de la Tierra es perpendicular a los rayos del Sol, como muestra la ilustración.

Inicio del año tropical

Los astrónomos suelen utilizar el equinoccio de marzo para medir un año tropical, el tiempo medio que tarda la Tierra en completar una sola órbita alrededor del Sol. También conocido como año solar, un año tropical dura aproximadamente 365 días, 5 horas, 48 minutos y 45 segundos.

El tiempo entre un equinoccio de marzo y el siguiente puede variar sólo unos minutos o hasta 30 minutos cada año.

Celebrando los nuevos comienzos

El equinoccio de marzo se celebra desde hace mucho tiempo como un momento de renacimiento en el hemisferio norte. Muchas culturas celebran festivales y fiestas de primavera en torno al equinoccio de marzo, como la Pascua y la Pascua judía.

La serpiente de la luz del sol

Una de las celebraciones antiguas más famosas del equinoccio de primavera era el ritual de sacrificio maya junto a la pirámide principal de Chichén Itzá (México).

La pirámide principal, también conocida como El Castillo, tiene cuatro escaleras que van de la parte superior a la inferior de las caras de la pirámide.

Las escaleras están construidas en un ángulo cuidadosamente calculado, lo que hace que parezca que una enorme serpiente de luz solar se desliza por las escaleras el día del equinoccio. La pirámide es famosa por los sangrientos sacrificios humanos que tenían lugar aquí.

El calendario maya era muy preciso en este sentido, pero hoy en día el calendario maya es más famoso por terminar exactamente a las 11:11 UTC del solsticio de diciembre de 2012.

El conocimiento de los equinoccios y los solsticios también es crucial para desarrollar calendarios fiables, otra cosa que los mayas tenían claramente dominada.

Traducido desde: timeanddate

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El solsticio de junio es el solsticio de verano en el hemisferio norte y el solsticio de invierno en el hemisferio sur.

Cenit más alejado del Ecuador

El solsticio se produce cuando el cenit del sol está en su punto más alejado del ecuador. En el solsticio de junio, alcanza su punto más septentrional y el Polo Norte de la Tierra se inclina directamente hacia el sol, a unos 23,4 grados.

También se conoce como el solsticio del norte porque ocurre cuando el sol está directamente sobre el Trópico de Cáncer en el hemisferio norte.

Significado de Solsticio

«Solsticio» (en latín: «solstitium») significa parada del sol. El punto del horizonte por el que el sol parece salir y ponerse, se detiene e invierte su dirección después de este día. En el solsticio, el sol no sale precisamente por el este, sino que sale por el norte del este y se pone por el norte del oeste, lo que significa que es visible en el cielo durante un periodo de tiempo más largo.

Aunque el solsticio de junio marca el primer día del verano astronómico, es más común utilizar las definiciones meteorológicas de las estaciones, lo que hace que el solsticio sea pleno verano o pleno invierno.

Los solsticios en la cultura

A lo largo de los siglos, el solsticio de junio ha inspirado innumerables festivales, celebraciones de verano y fiestas religiosas.

Una de las pruebas más antiguas de la importancia del solsticio de verano en la cultura es Stonehenge, en Inglaterra, una estructura megalítica que marca claramente el momento del solsticio de junio.

En el hemisferio sur, donde el solsticio de junio se conoce como el día más corto del año, marca el primer día del invierno astronómico, pero la mitad del invierno en términos meteorológicos.

¿Sol de medianoche o noche polar?

En el solsticio de junio, el sol de medianoche es visible (si el tiempo lo permite) durante toda la noche, en todas las zonas desde el sur del Círculo Polar Ártico hasta el Polo Norte.

En el otro lado del planeta, al sur del Círculo Polar Ártico, hay Noche Polar, es decir, no hay luz solar en absoluto, en el solsticio de junio.

Las fechas del solsticio varían

Aunque la mayoría de la gente considera el 21 de junio como la fecha del solsticio de junio, éste puede ocurrir en cualquier momento entre el 20 y el 22 de junio, dependiendo de la zona horaria en la que te encuentres. Los solsticios del 22 de junio son raros: el último solsticio del 22 de junio en tiempo UTC tuvo lugar en 1975 y no habrá otro hasta el 2203.

Las diferentes fechas del solsticio se deben principalmente al sistema de calendario: la mayoría de los países occidentales utilizan el calendario gregoriano, que tiene 365 días en un año normal y 366 días en un año bisiesto.

Un año tropical es el tiempo que tarda la Tierra en orbitar una vez alrededor del Sol. Tiene una duración aproximada de 365,242199 días, pero varía ligeramente de un año a otro debido a la influencia de otros planetas. El movimiento orbital exacto y el movimiento de rotación diario de la Tierra, como el «bamboleo» del eje terrestre (precesión de los equinoccios), también contribuyen al cambio de las fechas del solsticio.

El paso a otras estaciones

Después del solsticio de junio, el sol sigue una trayectoria cada vez más baja a través del cielo cada día en el hemisferio norte hasta que alcanza el punto en el que la duración de la luz del día es de unas 12 horas y ocho o nueve minutos en las zonas que están a unos 30 grados al norte o al sur del ecuador.

Las zonas situadas a 60 grados al norte o al sur del ecuador tienen una duración de la luz del día de unas 12 horas y 16 minutos. Se trata del equinoccio de septiembre, el equinoccio de otoño en el hemisferio norte.

La Tierra no se mueve a una velocidad constante en su órbita elíptica. Por lo tanto, las estaciones no tienen la misma duración: los tiempos que tarda el sol en pasar del equinoccio de marzo al solsticio de junio, al equinoccio de septiembre, al solsticio de diciembre y de vuelta al equinoccio de marzo son aproximadamente 92,8, 93,6, 89,8 y 89,0 días respectivamente.

El consuelo en el hemisferio norte es que la primavera y el verano duran más que el otoño y el invierno.

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Un eclipse de sol es un espectáculo fascinante y un acontecimiento astronómico poco frecuente. Cada uno de ellos sólo es visible desde una zona limitada.

La Luna eclipsa al Sol

Un eclipse de Sol se produce cuando la Luna Nueva se mueve entre el Sol y la Tierra, bloqueando los rayos solares y proyectando una sombra sobre partes de la Tierra.

La sombra de la Luna no es lo suficientemente grande como para engullir todo el planeta, por lo que la sombra siempre se limita a una zona determinada (véanse las ilustraciones del mapa más abajo). Esta zona cambia durante el transcurso del eclipse porque la Luna y la Tierra están en constante movimiento: La Tierra gira continuamente alrededor de su eje mientras orbita el Sol, y la Luna orbita la Tierra. Por eso los eclipses solares parecen viajar de un lugar a otro.

Tipos de eclipses solares

Existen 4 tipos diferentes de eclipses solares. La parte del disco solar que se eclipsa, la magnitud del eclipse, depende de la parte de la sombra de la Luna que cae sobre la Tierra.

1. Los eclipses solares parciales se producen cuando la Luna oscurece sólo parcialmente el disco del Sol y sólo proyecta su penumbra sobre la Tierra.
2. Los eclipses solares anulares tienen lugar cuando el disco de la Luna no es lo suficientemente grande como para cubrir todo el disco del Sol, y los bordes exteriores del Sol permanecen visibles formando un anillo de fuego en el cielo. Un eclipse anular de Sol tiene lugar cuando la Luna está cerca del apogeo, y la antumbra de la Luna cae sobre la Tierra.
3. Los eclipses totales de Sol se producen cuando la Luna cubre completamente el Sol, y sólo pueden tener lugar cuando la Luna está cerca del perigeo, el punto de la órbita lunar más cercano a la Tierra. Sólo se puede ver un eclipse solar total si se está en la trayectoria en la que la Luna proyecta su sombra más oscura, la umbra.
4. Los eclipses solares híbridos, también conocidos como anulares-totales, son el tipo más raro. Se producen cuando el mismo eclipse cambia de anular a total, y/o viceversa, a lo largo de la trayectoria del eclipse.

Los eclipses solares se ven principalmente de forma parcial

Los eclipses solares sólo son visibles desde la zona de la Tierra donde cae la sombra de la Luna, y cuanto más cerca se esté del centro de la trayectoria de la sombra, mayor será el aspecto del eclipse.

Los eclipses solares suelen recibir el nombre de su punto más oscuro o máximo. La excepción es el eclipse híbrido.

El punto más oscuro de los eclipses solares sólo es visible desde una pequeña zona. En la mayoría de los lugares y durante la mayor parte de su duración, los eclipses totales, anulares e híbridos parecen un eclipse solar parcial.

Sólo alrededor de la Luna Nueva

Para que se produzca un eclipse solar, el Sol, la Luna y la Tierra deben estar alineados en una línea recta perfecta o casi perfecta. Una alineación aproximada de los tres cuerpos ocurre cada mes lunar, en la Luna Nueva.

El plano de la trayectoria de la Luna alrededor de la Tierra está inclinado en un ángulo de aproximadamente 5° con respecto al plano orbital de la Tierra alrededor del Sol, la eclíptica. Los puntos en los que el plano de la trayectoria orbital de la Luna se encuentra con la eclíptica se denominan nodos lunares.

Una alineación perfecta o casi perfecta del Sol, la Luna y la Tierra sólo puede tener lugar cuando la Luna Nueva está cerca de un nodo lunar. Esto sólo puede ocurrir durante períodos que se suceden con algo menos de 6 meses de diferencia, y que duran, de media, unos 34,5 días. Es sólo durante este tiempo, también conocido como la temporada de eclipses, que los eclipses pueden ocurrir.

Cuando hay una Luna Llena durante la temporada de eclipses, vemos un eclipse lunar.

¡Proteja sus ojos!

No mire nunca directamente al Sol, eclipsado o no, sin gafas de protección. La radiación del Sol puede quemar las retinas de los ojos y provocar daños permanentes o incluso ceguera.

La mejor manera de ver con seguridad un eclipse solar total es llevar gafas protectoras para eclipses o proyectar una imagen del Sol eclipsado con un proyector estenopeico.

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Paradójicamente, es la gravedad del Sol la que mantiene a los planetas en órbita a su alrededor, al igual que la gravedad de la Tierra mantiene a la Luna y a los satélites en órbita a su alrededor. La razón por la que no caen simplemente en el Sol es que viajan lo suficientemente rápido como para «perderlo» continuamente.

Una analogía ayuda a explicar esto: si se lanza una piedra desde la cima de una torre alta, viajará una cierta distancia antes de curvarse hacia abajo y golpear la Tierra. Una vez lanzada, la piedra tiene inercia y seguiría en línea recta si no hubiera una fuerza (la gravedad) que tirara de ella hacia abajo. Cuanto más rápido se lance la roca, más lejos viajará, hasta que finalmente, si se pudiera lanzar lo suficientemente rápido (y suponiendo que no hay resistencia del aire), daría toda la vuelta a la Tierra (¡y te golpearía en la espalda!).

Por tanto, la roca está ahora en órbita: sigue cayendo siempre hacia la Tierra, pero la superficie redonda de la Tierra se aleja con la misma rapidez. Si lanzamos la roca un poco más rápido, seguirá viajando alrededor de la Tierra, pero en una órbita más alta. Si pudieras lanzar la roca a lo que se denomina «velocidad de escape», se desprendería completamente de la gravedad de la Tierra y nunca volvería a caer.

La razón por la que los planetas viajan justo a esa velocidad que les permite orbitar alrededor del Sol (y no entrar en espiral en él o alejarse en el espacio) no es una coincidencia o una prueba de la intervención divina, sino que se remonta a cuando el Sistema Solar era sólo una nube giratoria de gas y polvo.

Todo lo que giraba lentamente se incorporó al propio Sol bajo la fuerza de la gravedad; todo lo que giraba demasiado rápido escapó al espacio exterior; todo lo demás permaneció en órbita alrededor del Sol y se unió gradualmente en los planetas, conservando su velocidad de giro y, por tanto, su órbita (encontrando poca resistencia en el casi vacío del espacio).

Dado que el Sol y los planetas se formaron a partir de la misma nube nebular giratoria, esta es también la razón por la que todos giran en la misma dirección. A medida que la nebulosa seguía contrayéndose bajo la influencia de la gravedad, giraba cada vez más rápido debido a la conservación del momento angular. Los efectos centrífugos hicieron que la nube giratoria se aplanara en un disco plano con un bulto denso en su centro (que se fusionaría en el Sol). Por ello, los planetas orbitan alrededor del Sol en un plano más o menos deprimido, conocido como eclíptica.

En un sistema simple, la órbita de un planeta alrededor de una estrella sería un círculo perfecto, pero la influencia gravitatoria de otros grandes cuerpos del sistema (en nuestro caso, Júpiter y los demás gigantes gaseosos) perturba las órbitas circulares para convertirlas en elípticas.

Traducido desde: physicsoftheuniverse

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La gravedad es una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo, junto con el electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuerte y débil. A pesar de ser omnipresente e importante para evitar que nuestros pies salgan volando de la Tierra, la gravedad sigue siendo, en gran parte, un enigma para los científicos.

Los antiguos eruditos que trataban de describir el mundo dieron sus propias explicaciones de por qué las cosas caen hacia el suelo. El filósofo griego Aristóteles sostenía que los objetos tienen una tendencia natural a moverse hacia el centro del universo, que él creía que era el centro de la Tierra, según el físico Richard Fitzpatrick, de la Universidad de Texas.

Pero figuras posteriores desplazaron a nuestro planeta de su posición primaria en el cosmos. El polímata polaco Nicolás Copérnico se dio cuenta de que las trayectorias de los planetas en el cielo tienen mucho más sentido si el sol es el centro del sistema solar. El matemático y físico británico Isaac Newton amplió las ideas de Copérnico y razonó que, como el sol tira de los planetas, todos los objetos ejercen una fuerza de atracción entre sí.

En su famoso tratado de 1687 «Philosophiae naturalis principia mathematica», Newton describió lo que hoy se llama su ley de la gravitación universal. Se suele escribir como

Fg = G (m1 ∙ m2) / r2

Donde F es la fuerza de gravedad, m1 y m2 son las masas de dos objetos y r es la distancia entre ellos. G, la constante gravitatoria, es una constante fundamental cuyo valor debe descubrirse mediante la experimentación.

La gravedad es poderosa, pero no tanto

La gravedad es la más débil de las fuerzas fundamentales. Un imán de barra tirará electromagnéticamente de un sujetapapeles hacia arriba, superando la fuerza gravitatoria de toda la Tierra sobre la pieza de equipo de oficina. Los físicos han calculado que la gravedad es 10^40 (es el número 1 seguido de 40 ceros) veces más débil que el electromagnetismo, según Nova de PBS.

Mientras que los efectos de la gravedad pueden verse claramente a escala de cosas como planetas, estrellas y galaxias, la fuerza de la gravedad entre objetos cotidianos es extremadamente difícil de medir. En 1798, el físico británico Henry Cavendish llevó a cabo uno de los primeros experimentos de alta precisión del mundo para tratar de determinar con exactitud el valor de G, la constante gravitatoria, según se recoge en la revista Proceedings of the National Academy of Science’s Front Matter.

Cavendish construyó lo que se conoce como una balanza de torsión, fijando dos pequeñas bolas de plomo a los extremos de una viga suspendida horizontalmente por un fino cable. Cerca de cada una de las pequeñas bolas, colocó un gran peso esférico de plomo. Las pequeñas bolas de plomo eran atraídas gravitacionalmente por las pesas de plomo pesadas, lo que hacía que el alambre se retorciera un poco y le permitiera calcular G.

Sorprendentemente, la estimación de Cavendish para G se alejó sólo un 1% de su valor aceptado hoy en día de 6,674 × 10^-11 m^3/kg^1 * s^2. La mayoría de las demás constantes universales se conocen con mucha más precisión, pero como la gravedad es tan débil, los científicos deben diseñar equipos increíblemente sensibles para intentar medir sus efectos. Hasta ahora, el valor más preciso de G ha eludido su instrumentación.

El físico germano-estadounidense Albert Einstein provocó la siguiente revolución en nuestra comprensión de la gravedad. Su teoría de la relatividad general demostró que la gravedad surge de la curvatura del espacio-tiempo, lo que significa que incluso los rayos de luz, que deben seguir esta curvatura, son doblados por objetos extremadamente masivos.

Las teorías de Einstein sirvieron para especular sobre la existencia de los agujeros negros, entidades celestes con tanta masa que ni siquiera la luz puede escapar de su superficie. En las proximidades de un agujero negro, la ley de la gravitación universal de Newton ya no describe con exactitud el movimiento de los objetos, sino que priman las ecuaciones del campo tensorial de Einstein.

Desde entonces, los astrónomos han descubierto agujeros negros reales en el espacio, e incluso han conseguido tomar una foto detallada del colosal que vive en el centro de nuestra galaxia. Otros telescopios han visto los efectos de los agujeros negros en todo el universo.

La aplicación de la ley gravitatoria de Newton a objetos extremadamente ligeros, como personas, células y átomos, sigue siendo una frontera poco estudiada, según Minute Physics. Los investigadores suponen que estas entidades se atraen entre sí utilizando las mismas reglas gravitatorias que los planetas y las estrellas, pero como la gravedad es tan débil, es difícil saberlo con seguridad.

Quizá los átomos se atraigan gravitatoriamente a razón de uno sobre su distancia al cubo en lugar de al cuadrado, pero nuestros instrumentos actuales no tienen forma de saberlo. Podríamos acceder a nuevos aspectos ocultos de la realidad si pudiéramos medir esas diminutas fuerzas gravitatorias.

Una fuerza perpetua de misterio

La gravedad también deja perplejos a los científicos en otros aspectos. El Modelo Estándar de la física de partículas, que describe las acciones de casi todas las partículas y fuerzas conocidas, deja fuera la gravedad. Mientras que la luz es transportada por una partícula llamada fotón, los físicos no saben si existe una partícula equivalente para la gravedad, que se llamaría gravitón.

Reunir la gravedad en un marco teórico con la mecánica cuántica, el otro gran descubrimiento de la comunidad física del siglo XX, sigue siendo una tarea inacabada. Es posible que esa teoría del todo, tal y como se conoce, nunca llegue a realizarse.

Pero la gravedad ha servido para descubrir hallazgos monumentales. En los años 60 y 70, los astrónomos Vera Rubin y Kent Ford demostraron que las estrellas de los bordes de las galaxias orbitaban más rápido de lo que debería ser posible. Era casi como si una masa invisible tirara de ellas gravitatoriamente, sacando a la luz un material que ahora llamamos materia oscura.

En los últimos años, los científicos también han conseguido captar otra consecuencia de la relatividad de Einstein: las ondas gravitacionales emitidas cuando objetos masivos como las estrellas de neutrones y los agujeros negros giran unos alrededor de otros. Desde 2017, el Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser (LIGO) ha abierto una nueva ventana al universo al detectar la señal extremadamente débil de estos eventos.

Traducido desde: livescience

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La respuesta corta:

Una onda gravitacional es una onda invisible (pero increíblemente rápida) en el espacio. Las ondas gravitacionales viajan a la velocidad de la luz (186.000 millas por segundo). Estas ondas aprietan y estiran todo lo que encuentran a su paso.

Una onda gravitacional es una onda invisible (pero increíblemente rápida) en el espacio.

Hace tiempo que conocemos las ondas gravitacionales. Hace más de 100 años, un gran científico llamado Albert Einstein aportó muchas ideas sobre la gravedad y el espacio.

Einstein predijo que algo especial ocurre cuando dos cuerpos -como planetas o estrellas- orbitan entre sí. Creía que este tipo de movimiento podía provocar ondas en el espacio. Estas ondas se extenderían como las que se producen en un estanque cuando se lanza una piedra. Los científicos llaman a estas ondas del espacio ondas gravitacionales.

Las ondas gravitacionales son invisibles. Sin embargo, son increíblemente rápidas. Viajan a la velocidad de la luz (186.000 millas por segundo). Las ondas gravitacionales aprietan y estiran todo lo que encuentran a su paso.

¿Qué causa las ondas gravitacionales?

Las ondas gravitacionales más potentes se crean cuando los objetos se mueven a velocidades muy altas. Algunos ejemplos de eventos que podrían causar una onda gravitacional son:

• cuando una estrella explota de forma asimétrica (lo que se llama una supernova)
• cuando dos grandes estrellas orbitan entre sí
• cuando dos agujeros negros orbitan entre sí y se fusionan

Pero este tipo de objetos que crean ondas gravitacionales están muy lejos. Y a veces, estos eventos sólo causan pequeñas y débiles ondas gravitacionales. Por tanto, las ondas son muy débiles cuando llegan a la Tierra. Esto hace que las ondas gravitacionales sean difíciles de detectar.

¿Cómo sabemos que las ondas gravitacionales existen?

En 2015, los científicos detectaron por primera vez ondas gravitacionales. Utilizaron un instrumento muy sensible llamado LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). Estas primeras ondas gravitacionales se produjeron cuando dos agujeros negros chocaron entre sí. La colisión se produjo hace 1.300 millones de años. Pero, ¡las ondas no llegaron a la Tierra hasta 2015!

Einstein tenía razón!

La primera detección de ondas gravitacionales fue un acontecimiento muy importante para la ciencia. Antes de esto, casi todo lo que sabíamos sobre el universo provenía del estudio de las ondas de luz. Ahora tenemos una nueva forma de conocer el universo, estudiando las ondas de gravedad.

Las ondas gravitacionales nos ayudarán a aprender muchas cosas nuevas sobre nuestro universo. También podemos aprender más sobre la propia gravedad.

¿Cómo se detectan las ondas gravitacionales?

Cuando una onda gravitacional pasa por la Tierra, aprieta y estira el espacio. LIGO puede detectar esta compresión y estiramiento. Cada observatorio LIGO tiene dos «brazos» de más de 2 millas (4 kilómetros) de longitud cada uno. El paso de una onda gravitacional hace que la longitud de los brazos cambie ligeramente. El observatorio utiliza láseres, espejos e instrumentos extremadamente sensibles para detectar estos pequeños cambios.

Traducido desde: spaceplace

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