Así es como se ve realmente la Tierra desde el espacio

Desde la primera foto de la Tierra capturada por un V-2 alemán en 1946 se han tomado innumerables imágenes de nuestro hogar.

Con el progreso de la tecnología igualmente cambiaban los métodos de captura y con esto diferentes colores entre cada una.

Esto ha alimentado a grupos de personas en internet a considerar esto como una prueba a favor de cosas tan disparatadas como una tierra plana o conspiraciones globales sobre si realmente se ha llegado al espacio.

La Geodesia: Sobre la forma de la Tierra

Antes de hablar sobre las fotografías e imágenes es necesario conocer lo que se desea observar, para ello se recurre a un área del conocimiento denominada Geodesia, siendo esta la encargada de reconstruir con gran detalle la forma y magnitud de nuestro planeta.

Dentro de uno de los tantos aportes de Isaac Newton a la ciencia está la hipótesis donde la Tierra, debido a una rotación y fuerza centrífuga mayor en el Ecuador terrestre respecto a las zonas polares, existiría un achatamiento, donde el radio ecuatorial sería mayor al polar. Junto con los esfuerzos de matemáticos y exploradores de hace algunos siglos la revolución espacial abrió las puertas a medir este achatamiento con increíble precisión al estudiar las órbitas de satélites, por lo que varias misiones han sido destinadas a este fin.

A partir de esto se ha creado una figura geométrica llamada elipsoide de referencia, el cual es una idealización del geoide (forma real de la Tierra), la cual se parece a un esferoide oblato

Mapa gravitacional de la Tierra a falso color y a escala (izquierda) y mapa gravitacional con relieve exagerado en un factor de 10 000. Las zonas rojas indican mayor aceleración de la gravedad y las azules menor. La segunda imagen es erróneamente confundida como la forma real. Las diferencias se deben a cambios en la densidad del suelo.

Cabe mencionar, dicho achatamiento es prácticamente indetectable para el ojo humano, por lo que siempre en las imágenes podemos apreciar a la Tierra como una esfera perfecta. La diferencia entre el radio ecuatorial y polar es de menos de 25 kilómetros.

Existe una idea errónea donde la aparente forma esférica es dada por las superficies de agua (e inclusive la atmósfera) y en caso de drenarla por completo veríamos una masa irregular con grandes y notables relieves, semejante a la representación derecha de la anterior imagen.

En realidad, apenas podrías ser notables algunos cambios altura dado que la diferencia entre el punto más alto y el más bajo es de aproximadamente 20 kilometros (11 kilometros para la fosa de las Marianas y ~9 kilometros para el monte Everest), es decir, la superficie terrestre varia en alrededor de un 0.3%, prácticamente imperceptible para el ojo humano.

Fotografía: El arte de pintar con luz

Desde la primera imagen de la Tierra, tomada a blanco y negro, se han tomado una innumerable cantidad de fotografías de esta, desde satélites en órbita baja hasta geoestacionarios; capturando toda la Tierra en una foto, o sondas interplanetarias en un sobrevuelo.

Cada satélite cuenta con diferentes tipos de cámaras y sensores con el fin de cumplir un objetivo diferente, esta variación en la forma de observar la Tierra es responsable de generar diferentes colores y tamaños entre imagen e imagen. Por ejemplo, observar la Tierra en infrarrojo, visible, ultravioleta e inclusive rayos X nos mostrarán diferente información, así como la distancia cambiará el área que ocupa algún continente. En algunos casos una única cámara usaría un “carrusel” de filtros, tomando fotos con cada filtro, las cuales serían posteriormente unidas a través de procesamiento digital. La ventaja de esta técnica es un menor peso en el peso de las imágenes y por ende menor tiempo de descarga.

El caso anterior aplica cuando el satélite es capaz de ver toda la Tierra al mismo tiempo, como puede ser algún satélite en órbita geoestacionaria o alta o desde la Luna, como ocurrió con las misiones Apollo. Por otro lado, cuando se encuentra en órbita baja se recurren a otras técnicas para conseguir un mapa completo, es crear una composición o mosaico a partir de miles de imágenes tomadas periódicamente desde órbita. Una vez reconstruido el mapa este es proyectado sobre una esfera digital, son agregados efectos de atmosfera y, de ser necesario, nubes. Es así como fue creada la denominada “Blue Marble 2012”.

"Blue marble 2012", es una recreación de la Tierra a partir de miles de fotos de un satélite en orbita polar baja terrestre.
Elementos separados usados para crear la imagen conocida como Blue Marble, un mapa de la Tierra, reflejo del sol en la tierra, atmosfera y una capa de nubes.

El color real

A la hora de capturar una imagen los sensores de las cámaras crean una matriz (un arreglo de números) donde cada casilla se guarda información sobre la intensidad de luz recogida por un píxel, para crear una imagen a color hacen falta 3 imágenes, por ejemplo, para una RGB hace falta saber tanto azul, rojo y verde hay para luego obtener la imagen original o una aproximación a ella.

Algunas veces se quiere un poco más lejos y rescatar más información que no se puede obtener a través de luz visible y para ello se recurren a observaciones en infrarrojo y ultravioleta, por ejemplo, la cámara EPIC del satélite de observación terrestre DSCOVR de NOAA emplea filtros en 10 longitudes de onda, y generando 10 mapas de intensidad individuales.

Los 3 filtros o "Bands" capturadas por el instrumento EPIC del satelite DSCOVR de NOAA. Cada imagen representa la intensidad de cada pixel en una longitud de onda determinada.

Dependiendo del propósito de la imagen que se desea generar se podrán mezclar ciertos filtros, por ejemplo, con el fin de intentar reproducir el color real de la Tierra se unen los de longitudes de onda de 680, 551 y 443 nanómetros, representando respectivamente el rojo, verde y azul. Posteriormente se ajustan las proporciones de cada color buscando la mayor fidelidad posible, igual a como funcionan las mayorías de pantallas, y se obtiene la deseada imagen. Cabe mencionar, DSCOVR se encuentra a 1.5 millones de kilómetros orbitando el punto de Lagrange 1 (opuesto a donde se encuentra James Webb), esto le permite, además de capturar todo el planeta en una única foto, tener siempre el sol “detrás” y observar la Tierra casi completamente iluminada.

Si deseas construir tus propias imágenes puedes seguir este Tutorial en Python.

 
 
Francisco Andrés Forero Daza
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