thumb|350px|right|Un cielo extraterrestre histórico—«Salida de la Tierra», la Tierra vista desde la Luna. Fotografía tomada por el astronauta de Apolo 8 William Anders mientras estaba en órbita lunar, 24 de diciembre de 1968.
En astronomía, un cielo extraterrestre es la vista del espacio exterior desde la superficie de un cuerpo astronómico distinto a la Tierra.
El único cielo extraterrestre que ha sido observado directamente y fotografiado por astronautas es el de la Luna. Los cielos de Venus, Marte y Titán han sido observados por sondas espaciales diseñadas para aterrizar en la superficie y transmitir imágenes a la Tierra.
Las características del cielo extraterrestre varían sustancialmente debido a varios factores. La presencia de una atmósfera extraterrestre, si existe, influye significativamente en las características visibles. La densidad y la composición química de la atmósfera pueden contribuir a diferencias en el color, la opacidad (incluyendo la niebla) y la presencia de nubes. También pueden ser visibles objetos astronómicos, como satélites naturales, anillos, sistemas estelares, nebulosas y otros cuerpos de sistemas planetarios.
Luminosidad y diámetro angular del Sol
La magnitud aparente del Sol cambia según la ley del inverso del cuadrado, por lo que la diferencia en magnitud debido a mayores o menores distancias desde diferentes cuerpos celestes puede predecirse con la siguiente fórmula:
Donde «distancia» puede estar en km, UA, o cualquier otra unidad adecuada.
Por ejemplo, dado que Plutón está, en promedio, a 40 UA del Sol, se deduce que la estrella madre parecería veces más brillante que en la Tierra.
Aunque un observador terrestre notaría una disminución drástica en la luz solar disponible en estos entornos, el Sol seguiría siendo lo suficientemente brillante como para proyectar sombras incluso tan lejos como el hipotético Planeta Nueve, posiblemente ubicado a 1,200 UA, y por analogía aún superaría en brillo a la Luna llena vista desde la Tierra.
El cambio en el diámetro angular del Sol con la distancia se ilustra en el siguiente diagrama:
thumb|200px|right|Diagrama para la fórmula del diámetro angular. El diámetro angular de un círculo cuyo plano es perpendicular al vector de desplazamiento entre el punto de vista y el centro de dicho círculo se puede calcular usando la fórmulaEsto puede derivarse usando la fórmula para la longitud de una cuerda encontrada en CircularSegment
donde es el diámetro angular, y y son el diámetro real y la distancia al objeto. Cuando , tenemos , y el resultado obtenido está en radianes.
Para un objeto esférico cuyo diámetro real es igual a y donde es la distancia al centro de la esfera, el diámetro angular se puede encontrar con la fórmula
La diferencia se debe a que los bordes aparentes de una esfera son sus puntos de tangencia, que están más cerca del observador que el centro de la esfera. Para uso práctico, la distinción es significativa solo para objetos esféricos relativamente cercanos, ya que la aproximación de ángulo pequeño se cumple para : .
Horizonte En planetas terrestres y otros cuerpos celestes sólidos con efectos atmosféricos insignificantes, la distancia al horizonte para un «observador estándar» varía como la raíz cuadrada del radio del planeta. Así, el horizonte en Mercurio está a un 62% de la distancia que tendría en la Tierra, en Marte es un 73%, en la Luna es un 52%, en Mimas es un 18%, y así sucesivamente. La altura del observador debe considerarse al calcular la distancia al horizonte.
Mercurio thumb|200px|right|Mercurio – cielo visto desde la órbita. Debido a que Mercurio tiene una atmósfera casi inexistente, la vista de los cielos del planeta no sería diferente a observar el espacio desde la órbita. Mercurio tiene una estrella polar meridional, α Pictoris, una estrella de magnitud 3,2, más tenue que Polaris (α Ursae Minoris) de la Tierra. Omicron Draconis es su estrella polar septentrional.2004. Starry Night Pro, Versión 5.8.4. Imaginova (en inglés) . www.starrynight.com
Otros planetas vistos desde Mercurio Después del Sol, el segundo objeto más brillante en el cielo de Mercurio es Venus, que es mucho más brillante allí que para los observadores terrestres. Esto se debe a que cuando Venus está más cerca de la Tierra, se encuentra entre la Tierra y el Sol, por lo que solo vemos su lado nocturno. Incluso cuando Venus es más brillante en el cielo terrestre, en realidad vemos solo una delgada media luna. Para un observador en Mercurio, en cambio, Venus está más cerca cuando está en oposición al Sol y muestra su disco completo. La magnitud aparente de Venus es tan brillante como −7,7.
La Tierra y la Luna también son muy prominentes, con magnitudes aparentes de aproximadamente −5 y −1,2, respectivamente. La distancia aparente máxima entre la Tierra y la Luna es de aproximadamente 15′. Todos los demás planetas son visibles como en la Tierra, pero algo menos brillantes en oposición, con la diferencia más notable para Marte.
La luz zodiacal probablemente es más prominente que desde la Tierra.
Venus thumb|Imagen coloreada (Venera 9, 1975). El color del cielo venusiano en la superficie es amarillo-naranja debido a la dispersión de Rayleigh o a un absorbedor azul en la atmósfera inferior, siendo blanco en altitudes más altas, mientras que la superficie es de un gris oscuro similar al basalto, posiblemente oxidado en rojo.
La atmósfera de Venus es tan densa que el Sol no es distinguible en el cielo diurno, y las estrellas no son visibles por la noche. Al estar más cerca del Sol, Venus recibe aproximadamente 1,9 veces más luz solar que la Tierra, pero debido a la densa atmósfera, solo alrededor del 20% de la luz llega a la superficie. Imágenes en color tomadas por las sondas soviéticas Venera sugieren que el cielo en Venus es naranja. Si el Sol pudiera verse desde la superficie de Venus, el tiempo de un amanecer al siguiente (un día solar) sería de 116,75 días terrestres. Debido a la rotación retrógrada de Venus, el Sol parecería salir por el oeste y ponerse por el este.
Un observador en las cimas de las nubes de Venus, por otro lado, daría la vuelta al planeta en unos cuatro días terrestres y vería un cielo en el que la Tierra y la Luna brillan intensamente (magnitudes de aproximadamente −6,6 y −2,7, respectivamente) en oposición. La separación angular máxima entre la Luna y la Tierra desde la perspectiva de Venus es de 0,612°, aproximadamente la misma separación de un centímetro a un metro de distancia, y coincidentemente, casi el tamaño aparente de la Luna visto desde la Tierra. Mercurio también sería fácil de detectar, porque está más cerca y es más brillante, hasta una magnitud de −2,7, y porque su máxima elongación desde el Sol es considerablemente mayor (40,5°) que cuando se observa desde la Tierra (28,3°).
42 Draconis es la estrella más cercana al polo norte de Venus. Eta¹ Doradus es la más cercana a su polo sur. La IAU usa la regla de la mano derecha para definir un «polo positivo» con el propósito de determinar la orientación. Usando esta convención, Venus está inclinada 177° («al revés»), y el polo positivo es en realidad el polo sur.
La Luna La atmósfera de la Luna es insignificante, prácticamente un vacío, por lo que su cielo es negro, como en el caso de Mercurio. Durante el crepúsculo lunar, los astronautas han observado algunos rayos crepusculares y el resplandor del horizonte lunar de la atmósfera iluminada, además de fenómenos de luz interplanetaria como la luz zodiacal. Además, el Sol es tan brillante que sigue siendo muy difícil ver estrellas durante el día lunar, excepto posiblemente las más brillantes como Sirius, a menos que el observador esté bien protegido de la luz solar (directa o reflejada desde el suelo), mientras que los planetas más brillantes son observables. En la cara visible de la Luna durante la noche lunar, esto es similar debido al brillo de la Tierra reflejando la luz solar, produciendo el llamado luz terrestre, creando condiciones de superficie entre 43 y 55 veces más brillantes que una luna llena en la Tierra.
La Luna tiene una estrella polar meridional, δ Doradus, una estrella de magnitud 4,34, mejor alineada que Polaris (α Ursae Minoris) de la Tierra, pero mucho más tenue. Su estrella polar septentrional es Omicron Draconis.nota: debido a la precesión axial, el polo lunar describe un pequeño círculo en la esfera celeste cada 18,6 años. Patrick Moore (1983), The Guinness Book of Astronomy Facts & Feats, p. 29, En 1968 la estrella del polo norte de la Luna era Omega Draconis; en 1977 era 36 Draconis. La estrella del polo sur es Delta Doradus.
Sol y Tierra en el cielo lunar
thumb|En el cielo de la Luna, la Tierra tiene un tamaño angular de 1° 48′ a 2°, unas 3.7 veces el tamaño aparente de la Luna o el Sol en el cielo de la Tierra (debido al tamaño aparente casi igual de la Luna y el Sol a la distancia lunar). thumb|Atardecer en la Luna, con la Tierra en fase creciente y Venus entre ambos, visto por Blue Ghost.
Mientras el Sol se mueve por el cielo de la Luna en catorce días, el día de un día lunar o el mes lunar, la Tierra solo es visible en la cara visible de la Luna y se mueve alrededor de un punto central en el cielo de la cara visible.
Esto se debe a que la Luna siempre muestra la misma cara hacia la Tierra, resultado de la rotación síncrona de la Luna con la Tierra. Dicho esto, la Tierra se mueve ligeramente alrededor de un punto central en el cielo de la Luna, debido a la libración mensual. Por lo tanto, el amanecer o el atardecer de la Tierra en el horizonte lunar ocurre solo en unas pocas ubicaciones lunares y solo en un pequeño grado, en el límite entre la cara visible de la Luna y la cara oculta, y toma mucho más tiempo que un amanecer o atardecer en la Tierra debido a la lenta rotación mensual de la Luna.
La famosa imagen de Salida de la Tierra tomada por Apolo 8 es un caso en el que los astronautas se movieron alrededor de la Luna, haciendo que la Tierra se elevara sobre el horizonte lunar debido a ese movimiento.
Luz terrestre (noche en la cara visible) La luz terrestre es la luz reflejada por el Sol y reflejada por la Tierra.
La luz terrestre en la noche lunar es unas 43 veces más brillante, y a veces hasta 55 veces más brillante que una noche en la Tierra iluminada por la luz de la luna llena. Solo en la cara oculta y durante los eclipses lunares en la cara visible la noche se vuelve oscura (y más oscura que una noche sin luna en la Tierra). Nadie ha estado aún en la Luna durante su noche y ha experimentado la luz terrestre.
Eclipses desde la Luna Cuando a veces la Luna, la Tierra y el Sol se alinean exactamente en línea recta (una sizigia), la Luna o la Tierra pasan por la sombra del otro, produciendo un eclipse para un observador en la superficie en la sombra.
Cuando la Luna entra en la sombra de la Tierra, ocurre un eclipse solar en la cara visible de la Luna (que es observable como un eclipse lunar frente a la Luna). Dado que el diámetro aparente de la Tierra es cuatro veces mayor que el del Sol, el Sol estaría oculto detrás de la Tierra durante horas. La atmósfera terrestre sería visible como un anillo rojizo. Durante la misión Apolo 15, se intentó usar la cámara de televisión del Vehículo Lunar Rover para ver tal eclipse, pero la cámara o su fuente de energía falló después de que los astronautas regresaran a la Tierra.