Ante la grave acusación de uno de los lectores que ha dejado comentarios en este blog, me veo obligado a aclarar que el plagio lo he sufrido yo. Desde hace varios años publico artículos científicos divulgativos, y uno de ellos era ¿Por qué el cielo es azul?. A continuación reproduzco el artículo de aquella publicación. Tomaré las medidas oportunas respecto a la página web que ha plagiado mi texto. Gracias al lector por avisarme.
¿Por qué el cielo es azul?
Ya en 1666 Sir Isaac Newton descubrió que un rayo de Sol al atravesar un prisma cambiaba su dirección, por un efecto conocido como refracción, y se descomponía en un conjunto de rayos de colores, que emergían del prisma en direcciones diferentes de la que tenía el rayo de Sol inicial. De todos estos rayos de colores, el que había sufrido menos desviación era el de color rojo, y los que habían experimentado la máxima desviación correspondían a los colores de la zona azul-violeta.
Este fenómeno, conocido como dispersión, pone de manifiesto que la luz solar (blanca) está compuesta de una serie de colores, y es fácil comprobarlo sin más que construir el conocido disco de Newton: dibújese un círculo dividido en siete sectores circulares iguales (se sospecha que se guió por las siete notas de la escala musical), cada uno de un color del arco iris: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, añil y violeta, hágase girar suficientemente deprisa el círculo, y el ojo percibirá el color blanco, que corresponde a la superposición de todos esos colores. Para hacerlo de forma más cómoda se podría atravesar, perpendicularmente, el círculo en su centro con un lapicero, apoyarlo en un vaso u otra superficie adecuada y hacer girar muy deprisa el lapicero.
Un resultado parecido, aunque producido de forma más compleja, sucede cuando los rayos solares llegan a la Tierra. En su trayectoria se encuentran moléculas de aire en la atmósfera contra las que chocan y, en un fenómeno conocido como difusión, provocan que de los diferentes colores que componen la luz solar incidente, emerjan rayos en diferentes direcciones, siendo los más desviados de la dirección original los de los colores de la zona violeta-azul, de forma similar a lo que sucedía en el prisma de Newton, mientras que el rojo mantiene prácticamente su dirección inicial. De hecho, la difusión de la luz azul es, aproximadamente, 10 veces superior a la roja. Nuevos choques de estos rayos difundidos, apartados ya de la dirección del rayo solar inicial, con otras moléculas de aire hacen que este fenómeno se repita una y otra vez hasta llenar la bóveda celeste de un color azulado permitiendo ver iluminado todo el cielo, aún en las zonas en que no está el Sol.
Ésta es también la explicación de por qué en los crepúsculos, tanto del amanecer como en el de la puesta del Sol, éste y el cielo circundante se nos aparece rojo. El color azul ha sido difundido en su mayor parte del rayo directo, en el que predomina, por tanto, el color rojo que es el que vemos al mirar directamente al Sol.
Una explicación un poco más profunda, pero aún así, aproximada y elemental, requiere hablar de longitudes de onda y colores. Las más cortas corresponden a la zona violeta-azul y las más largas a la zona del rojo. Cuando la luz choca con las partículas que hay en la atmósfera, el resultado depende del tamaño de la partícula. Si el objeto es mucho mayor que la longitud de onda de la luz, ésta rebotará, como sucede cuando una pelota choca contra una pared. Si la pelota choca con un objeto mucho más pequeño, prácticamente no se desviará de su trayectoria. En cambio, cuando la pelota choca con un objeto de dimensiones parecidas, como por ejemplo otra pelota, entonces sí se puede producir un cambio apreciable en su dirección.
Como la luz en la zona del violeta-azul es la que tiene la longitud de onda más corta, sus fotones (podríamos pensar que son partículas de luz) son los más pequeños y, por tanto, los que serán más dispersados al encontrar en su camino moléculas de nitrógeno y oxígeno, que componen básicamente el aire, y que son las partículas más pequeñas que se encontrará la luz en su viaje. En cambio, los fotones correspondientes a la luz roja, mucho mayores, apenas serán desviados. Así pues, a menor longitud de onda, más dispersión
Y terminaremos con un experimento: llénese con agua, en sus dos terceras partes, un vaso de un cuarto de litro aproximadamente que sea transparente. Añádase media o una cucharada de leche y agítese. Tómese una linterna y en un cuarto oscuro, ilumínese con la linterna, primero desde arriba y obsérvese lateralmente el color, después ilumínese desde atrás y mírese la linterna frontalmente y, por último, ilumínese por abajo y mírese por arriba la luz. ¿Qué colores se perciben y por qué?
NOTA DE AGRADECIMIENTO. A todos los lectores que han enviado comentarios a los artículos anteriores, y que he leído detenidamente, les doy las gracias. Algunos de los temas que sugieren podremos tratarlos, pero no todos, posiblemente.
Uno de los padres del láser
El 29 de junio pasado fallecía en Haverford, Pennsylvania, Estados Unidos, William Bennett, uno de los investigadores pioneros sobre el láser. Tenía 78 años y formaba parte del equipo que construyó uno de los primeros láseres hace casi 50 años.
La palabra láser es un acrónimo del inglés: l (light) a(amplification by) s (stimulated) e (emission of) r(radiation) que significa: “amplificación de luz por emisión estimulada de radiación”.
Por este procedimiento se genera un estrecho haz de luz (prácticamente en una dirección), coherente y monocromático (de un solo color o longitud de onda) de extraordinaria intensidad, a diferencia de las fuentes de luz normales, como las bombillas, en que los fotones son emitidos en todas las direcciones con diferentes fases y en muy diferentes longitudes de onda, que generalmente corresponden a todo el espectro visible.
El fundamento del láser se remonta a 1917 y al genial científico Albert Einstein, que enunció el fenómeno de emisión estimulada de radiación.
El tamaño de un láser puede variar desde dimensiones diminutas, como el de la primera foto, hasta tamaño gigantesco, como el de la segunda.
Imaginarse como sería hoy la vida sin el láser nos parecería un retroceso extraordinario por su cantidad de aplicaciones.
Mencionemos algunas:
Medicina. Muchas operaciones se realizan con su ayuda: desde oftalmología (cataratas, miopía, retina) hasta operaciones de próstata o tratamientos dermatológicos.
Aplicaciones industriales. Láseres potentes se emplean para calentar, fundir, vaporizar, cortar, y soldar diferentes materiales, especialmente metálicos; por eso son muy útiles en la industria automovilística. También son ideales para las telecomunicaciones espaciales. Y son sobradamente conocidas sus aplicaciones militares.
La música y la imagen sin el láser se verían también muy perjudicadas: no tendríamos lectores de CD y DVD y, también, se vería afectado el mundo de la informática y, naturalmente, tendríamos que olvidarnos de las impresoras láser y, por supuesto, tendríamos que despedirnos de algo tan cotidiano como la lectura de los códigos de barras de los productos.
Y así podríamos seguir enumerando un sinfín de aplicaciones que mucho deben a William Bennett, que nos acaba de dejar y al que dedicamos este homenaje de recuerdo.
¿Por qué vuelan los aviones?
Para entender por qué vuelan los aviones comenzaremos por realizar un sencillo experimento:
Tomemos un folio por el lado más corto con una mano a cada lado, acerquémoslo a la barbilla hasta tocarla y soplemos con fuerza sobre la cara superior, de modo que el aire deslice a lo largo de ella sin que choque contra el papel y sin que ninguna parte del chorro de aire se introduzca por debajo del papel. Resultado: el folio se levantará como absorbido por la corriente de aire.
Imaginemos que el folio mencionado se convierte en el ala de un avión. Para despegar, el avión rueda por la pista hasta alcanzar una gran velocidad y, al mismo tiempo, de la parte posterior de las alas surgen unos alerones traseros dirigidos hacia abajo que frenan el aire en la parte inferior del ala, mientras que en la superior el aire se mueve a gran velocidad (respecto del avión), y se reproduce de forma aproximada el experimento precedente de la hoja de papel.
Podría decirse que es el aire el que ejerce la fuerza de sustentación sobre el avión, de modo que si aquél desapareciera, los aviones no podrían volar.
De forma elemental y aproximada, podría entenderse el fenómeno así: como consecuencia de la conservación de la energía, al aumentar la velocidad del aire disminuye su presión, y como el aire encima del ala se mueve muy rápidamente, su presión disminuye mucho, hasta tal punto que la presión mayor del aire en la parte inferior del ala da lugar a una fuerza hacia arriba que puede ser suficiente para soportar el peso del avión.
Y terminemos con una pregunta: ¿existe alguna relación entre este fenómeno producido en el ala de un avión y el alerón trasero que llevan los coches de carreras de fórmula 1?