De la prehistòria als càlculs de la NASA: així hem après a entendre, calcular i predir els eclipsis
Ara que s'acosta el moment històric de viure un eclipsi solar total a casa nostra, ens hem preguntat què en sabien les antigues cultures d'aquests fenòmens astronòmics, fins a quin punt els anticipaven i com s'ha arribat al coneixement científic i a la precisió per predir eclipsis en un futur de milers d'anys.
Les primeres referències humanes d'un eclipsi solar es podrien remuntar a un petròglif trobat al conjunt megalític de Loughcrew (Irlanda): alguns autors han interpretat un dibuix del neolític en una pedra com un eclipsi, que, segons els càlculs, podria correspondre al que van poder veure el 30 de novembre del 3340 aC.
Vol dir que els contemporanis de Stonehenge podien predir els eclipsis? O simplement van registrar un fenomen extraordinari? Al costat del petròglif s'han trobat ossos calcinats d'una cinquantena d'humans. Eren sacrificis rituals per revertir la foscor o simplement incineracions funeràries? No es pot dir, no existia el llenguatge escrit.
Què en sabien? Es pot afirmar que en l'era prehistòrica els humans ja eren grans observadors del cel i dels moviments dels cossos estel·lars. Però si una pintura o gravat representa un eclipsi o no està sotmès a interpretacions, i no es pot afirmar que ho sigui ni en civilitzacions a les quals s'atribueixen grans coneixements astronòmics, com la de l'antic Egipte o les civilitzacions precolombines, com maies o mexiques.
Amb les troballes de textos escrits ja ha estat més fàcil comprovar la veracitat de les referències que s'han descobert i s'ha generat una disciplina que s'anomena astroarqueologia o arqueoastronomia per a la qual els eclipsis solars totals són molt útils per datar esdeveniments concrets de la història, ja que només són visibles en un moment i un lloc determinats.
Els registres més antics
El primer registre històric d'un eclipsi solar es va escriure en una tauleta d'argila trobada el 1948 a les ruïnes de la ciutat d'Ugarit (actual Síria). En un primer moment, es va creure que la referència coincidia amb l'eclipsi total que va tenir lloc el 3 de maig del 1375 aC, però investigacions més recents l'han associat a l'eclipsi del 5 de març del 1223 aC.
Una investigació ha relacionat el passatge de Josuè a la Bíblia amb l'eclipsi del 30 d'octubre del 1207 aC, utilitzant l'estela de Merenptah com a referència cronològica.
A la Xina també s'ha trobat un registre que alguns interpreten com un eclipsi gravat en ossos oraculars d'animal datats cap al 1200 aC i que diu que "el sol havia estat devorat".
Anticipar o predir: els cicles Saros
A banda de les interpretacions mitològiques i supersticions que durant segles han unit astronomia i astrologia com una mateixa ciència, l'observació sistemàtica dels moviments estel·lars van portar diverses cultures arreu del món a una mateixa conclusió, que els eclipsis sembla que es produeixen en cicles d'uns 18 anys.
Cap al segle VIII aC, els astrònoms babilonis, també anomenats caldeus, després de segles d'observacions van recopilar-les en els catàlegs de sortides d'estrelles i planetes –les més antigues daten al voltant del 1630 aC sobre l'òrbita de Venus–. Això els va permetre, cap al segle III aC, calcular els cicles Saros.
Els maies van fer un seguiment dels cicles de manera diferent, però no amb menys precisió. Algunes representacions s'han interpretat com un instrument semblant a l'astrolabi àrab, fet amb dues varetes, una de vertical i l'altra horitzontal, amb una plomada i un espiell, que els astrònoms maies podrien fer servir per observar amb precisió la posició dels astres, l'altitud, l'hora i la ubicació al cel i calcular les fases lunars de 29 dies i mig i el cicle solar de 365 dies.
També els xinesos i altres cultures van arribar a fer aquests càlculs, però cap podia fer prediccions totalment precises, sinó aproximacions de l'esdeveniment.
Aquest coneixement representa un gran avenç en la història i la ciència de l'astronomia i dels eclipsis en particular. Un sistema que s'ha utilitzat durant segles i que ha tingut una gran importància en la política i el poder.
Què són els cicles saros?
Saros és un període de 6.585,32 dies (poc més de 18 anys i 10 o 11 dies) després dels quals el Sol i la Lluna tornen aproximadament a la mateixa posició al cel i, per tant, es pot repetir el cicle dels eclipsis. El saros són 223 mesos sinòdics, és a dir, el període entre una lluna nova i la següent. Passats entre 1.200 i 1.300 anys, s'acaba i comença una altra seqüència de saros.
Aquests períodes formen "famílies" d'eclipsis estacionals cada 18,03 anys, que segueixen un ritme de 6/5, és a dir, seqüències divisibles per sis o cinc, però no es repeteixen al mateix lloc.
Cada tres saros, uns 54,09 anys, hi ha un eclipsi estacional a la mateixa longitud, encara que no exactament a la mateixa latitud. Només hi ha un eclipsi total al mateix punt aproximadament cada 375 anys.
Però aproximadament cada 18 mesos es pot veure un eclipsi solar total en algun punt del món, durant una de les dues "temporades d'eclipsis" que hi ha a l'any. Aquesta freqüència és possible perquè diverses seqüències repetitives de saros se superposen (fins a una dotzena alhora), cadascuna amb un interval d'almenys sis mesos.
Per tot plegat, es feia difícil una previsió totalment precisa.
L'eclipsi que hauria predit Tales de Milet
Segons aquests càlculs, si a l'alba del 18 de maig de l'any 603 aC hi va haver un eclipsi solar, el següent havia de ser a la posta de sol del 28 de maig del 585 aC, però el que no es podia saber era exactament on.
El fet va tenir lloc en terres de l'Àsia Menor (actual Turquia) durant una batalla entre lidis i medis, que en veure que s'enfosquia el sol al camp de batalla van deixar immediatament les armes, van interpretar el fenomen com un signe diví i. segons el relat, van firmar la pau després d'anys de guerra. Cent anys després del fet, l'historiador grec Heròdot va recollir l'efemèride atribuint al savi i matemàtic Tales de Milet la predicció d'aquest eclipsi.
Sembla bastant improbable que Tales fes aquesta predicció, tot i haver passat a la història. Una possibilitat és que es basés en els coneixements babilonis, però no se sap del cert si en aquella època, el segle VI aC, ja havien establert els càlculs dels cicles saros.
Altres filòsofs i astrònoms grecs, però, també van fer importants contribucions a l'estudi dels eclipsis. Anaxàgores, al segle V aC, va establir que els eclipsis no eren esdeveniments divins, sinó fenòmens naturals causats per la interposició de cossos celestes.
A partir dels antics grecs, es va fer un gran pas cap al que actualment considerem ciència, en destriar el coneixement de creences paranormals i supersticions.
Amb els anys, es van fusionar les seves idees geomètriques sobre el cosmos amb els càlculs numèrics dels babilonis. Més endavant, sobre aquestes bases els astrònoms islàmics, com Al-Khwarazmí –nom del qual prové la paraula "algoritme"–, al segle IX va introduir funcions trigonomètriques i el nombres decimals, provinents de l'Índia, escrits en paper, un nou suport inventat a la Xina, que van portar a desenvolupar mètodes predictius més avançats.
L'Anticitera, una calculadora d'eclipsis
Un dels artefactes de l'antiguitat més misteriosos que s'han trobat és el mecanisme d'Anticitera. Pels volts de l'any 1900, uns pescadors d'esponges van trobar a 45 metres de profunditat les restes d'un antic naufragi grec, a prop de l'illa d'Anticitera, al mar Egeu. Entre els objectes que es van rescatar de la nau enfonsada uns 2.000 anys abans, es va trobar parts d'un artefacte sorprenentment complicat, format per una sèrie de rodes i una trentena d'engranatges, que s'ha considerat el primer ordinador analògic de la història.
No se sap gaire bé com funcionava, perquè no està sencer i ni tampoc en bon estat. L'artefacte va ser construït, segons les últimes datacions, cap a l'any 200 aC i, segons les investigacions i la reconstrucció feta a partir dels fragments recuperats, permetia calcular la posició del Sol la Lluna i altres planetes. També té dos grans anells a la part del darrere amb què es podien calcular la repetició de fases lunars, els períodes olímpics (de quatre anys) i del cicle saros, cosa que porta a pensar que era una calculadora d'eclipsis.
La primera predicció precisa
Malgrat i gràcies a tots els coneixements recollits a través de la història i les cultures d'arreu del planeta, la primera predicció real d'un eclipsi solar total –tant en temps com en ubicació– no va ser fins al segle XVIII.
L'astrònom britànic Edmund Halley, famós pel cometa que porta el seu nom i del qual el 1705 va calcular l'òrbita, va ser el primer a predir, amb una precisió de quatre minuts i 32 quilòmetres, l'hora i el lloc de l'eclipsi solar total que va passar per sobre de casa seva, a Londres, el 22 d'abril del 1715.
Halley va publicar un anunci a la premsa amb un mapa de l'ombra i el camí que seguiria sobre Anglaterra.
Halley, va redescobrir els cicles saros en textos antics –sovint arraconats en fosques biblioteques– i va saber combinar idees antigues i modernes com les del seu amic Isaac Newton, perfeccionant el sistema predictiu.
El 1824, l'astrònom i matemàtic prussià Friedrich Bessel va introduir un nou mètode que permetia calcular on i quan passaria l'eclipsi sobre la superfície de la Terra. Avui dia, aquest sistema, que va simplificar moltíssim el càlcul matemàtic i geomètric, es continua aplicant.
El problema dels tres cossos i el viatges espacials
L'esclat científic del segle XIX va multiplicar les observacions i la recopilació de dades arreu del món sobre els fenòmens astronòmics i en particular dels eclipsis, que en el cas dels solars van servir per fer el descobriment de l'heli (del grec "helios" = sol), per exemple.
Al segle XX, es va intensificar el desenvolupament de mètodes per intentar resoldre el problema a l'hora de precisar la predicció dels eclipsis, ja que la Lluna, el Sol i la Terra, així com tots els cossos del sistema solar i l'espai, interactuen constantment entre si, acostant i allunyant les seves òrbites per les forces gravitacionals, cosa que complica saber-ne les posicions exactes en el futur.
És el problema dels tres cossos, per al qual no hi ha una resolució general tancada, tot i que sí solucions numèriques molt precises. I és que, quan van començar els viatges espacials, saber les posicions exactes dels cossos era imprescindible, calia situar-los a l'espai i respecte al nostre planeta, per poder establir les trajectòries. Una mínima desviació en els càlculs podia ser fatal.
Els retroreflectors que va posar la missió Apol·lo a la Lluna situen la seva posició amb precisió centrimètrica. Hi ha diverses naus circulant pel sistema solar que emeten dades constantment per posicionar el Sol, la Lluna, planetes i asteroides, a més d'altres paràmetres, com el vent solar i correccions gravitacionals.
Amb totes les dades, la NASA, amb el Jet Propulsion Laboratori (JPL) Development Ephemeris, integra numèricament les equacions de moviment utilitzant observacions astronòmiques i dades de seguiment. Els resultats de les seves efemèrides es distribueixen mitjançant coeficients de polinomis de Txebixev, que permeten interpolar les posicions del Sol, la Lluna i els planetes.
Això permet, actualment, fer la predicció precisa dels eclipsis futurs durant milers d'anys.
