Por Mar Gulis (CSIC)*

Una persona camina con dificultad por el desierto, sudorosa y con sed, sobre todo con mucha sed. A lo lejos ve lo que tanto lleva ansiando: agua, ¡un oasis! Pero no es agua. Es una ilusión óptica, un espejismo. Esta imagen que el cine y la televisión nos han dejado grabada, pero que también podemos haber vivido al viajar por una carretera calurosa, tiene una explicación científica más o menos sencilla. La clave está en cómo la luz se propaga por el aire.

Para entender el fenómeno de los espejismos hay que comprender cómo vemos y cómo se comporta la luz. Vemos los objetos gracias a la luz que nos llega de ellos. La luz atraviesa los diferentes medios transparentes que componen la óptica del ojo (córnea, humor acuoso, cristalino y humor vítreo) y la imagen del mundo exterior es proyectada sobre la retina. En la retina, que contiene células fotosensibles (conos y bastones), los estímulos luminosos se transforman en impulsos eléctricos que se transmiten hasta el cerebro, donde son interpretados y procesados.

Cuando la luz viaja en el vacío su velocidad es la máxima posible: 299.792.458 metros por segundo. En el aire va un poco más despacio. De hecho, si la temperatura del aire disminuye también lo hace la velocidad de la luz. Por norma general, la luz se propaga en línea recta, buscando el camino más directo entre dos puntos. Sin embargo no siempre es así, sobre todo cuando tiene que atravesar medios en los que su velocidad de propagación cambia.

La temperatura y la densidad modifican la velocidad y trayectoria de la luz /Wikipedia.

Dependiendo de cómo incida la luz y de los medios que traviese, la dirección de la luz cambiará. Esto sucede, por ejemplo, cuando metemos un lápiz en un vaso de agua, donde se produce un cambio de densidades y de velocidad de la luz entre aire y agua. A este fenómeno se le llama refracción. Cuando la luz incide sobre la superficie de un vidrio plano y la mayor parte de ella en lugar de ser absorbida se refleja, hablamos de reflexión. Es lo que sucede con un espejo.

En un desierto o en el asfalto caliente, las capas de aire tienen diferentes temperaturas, lo cual provoca que la densidad varíe también (es más caliente y menos denso conforme nos acercamos al suelo). Cuando la luz atraviesa estas capas de aire a diferentes temperaturas y densidades, se va doblando paulatinamente y termina reflejándose, como si las capas de aire caliente cerca del suelo se comportasen como un espejo. Y así, tenemos la impresión de que objetos que están por encima de la superficie parece que están en el suelo. Como el aire es un fluido sujeto a turbulencias, estas hacen que la imagen fluctúe provocando una ilusión óptica similar a la que produce el agua. También puede ocurrir a la inversa: cuando la zona más cercana a la superficie se enfría más que el aire circundante, se puede dar un espejismo superior, un fenómeno más inusual. Cuando esto sucede, los objetos parecen flotar en el cielo.

Cartel de la exposición ‘Un universo de luz’

Las leyes de la refracción y de la reflexión no solo explican fenómenos como los espejismos, sino que también permiten diseñar y crear lentes e instrumentos ópticos capaces de proporcionar imágenes, o de concentrar la luz en determinados lugares. Precisamente, estos y otros muchos fenómenos relacionados con la luz forman parte de la exposición Un universo de luz. La muestra, que se puede ver en el Museo Nacional de Ciencia y Tecnología, en La Coruña, hasta finales de agosto, ha sido producida por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) con el apoyo de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), en el marco de la celebración en 2015 del Año Internacional de la Luz y las Tecnologías basadas en la Luz. A lo largo de 20 paneles, la exposición –que se complementa con unidades didácticas dirigidas a Educación Secundaria– trata de describir diferentes aplicaciones de la luz, resaltando su papel en la vida diaria y en la mejora de la calidad de vida de las personas.

*Esta entrada se ha elaborado a partir de los paneles de Un universo de luz. Para saber más, descárgate la exposición aquí o pídela en préstamo. También puedes seguir su itinerancia en www.csic.es.