Astronomía, Explorando enigmas

Ondas de radio, no se ven pero todos saben que existen

Ondas de radio, no se ven pero todos saben que existen
(Antonio Luis Martinez Cano)

Todos saben que existen las ondas de radio, pero nadie las ve. Es una de las grandes realidades de nuestro Universo que reconocemos, aunque sea sólo gracias a sus manifestaciones indirectas.

La radioemisora usa una antena para transmitir una señal eléctrica generada por la vibración de la música que está reproduciendo. Esta señal eléctrica, que en realidad es una perturbación, se propaga como onda – las ondas de radio. Hace vibrar eléctricamente a las partículas del espacio a gran velocidad.

Su propagación puede ser recogida por las antenas recolectoras desde otro ángulo distante de la Tierra. Llegado a su punto final, estas perturbaciones son transformadas en vibraciones que nuevamente reproducen el sonido original. No se ven, ni se tocan, pero su radiación tienen efectos.

Uno de los aspectos que complica la explicación de las ondas es que no podemos verlas, pero su manifestación eléctrica y de energía, sí se puede medir e incluso revelar el mensaje sonoro que estaban transportando.

En la Tierra las ondas de radio de una emisora transportan por ejemplo la música de la Quinta Sinfonía de Bethoven, y cualquiera la puede sintonizar. En el espacio, las ondas de radio que viajan desde otros planetas, o desde el Sol también generan sonidos, pero son indescifrables al oído humano.

En 2015 por primera vez una grupo de físicos lograron realizar una fotografía de la luz como partículas y como una onda. Esto representa una onda tal cual es, en una imagen nanométrica, es decir a una escala de los átomos. Esta fue la imagen resultante:

Onda de luz. primera fotografía de la luz como partícula y onda (EPFL)

Onda de luz. primera fotografía de la luz como partícula y onda (EPFL)

Sin embargo, las ondas no se suelen fotografiar, sino que se representan en gráficos por los intervalos a los cuales los electrones de las partículas del espacio emites efectos.

Onda, su representación gráfica. (Areatecnologia)

Onda, su representación gráfica. (Areatecnologia)

La relación de la onda de radio y la luz es que ambas son ondas electromagnéticas, esto quiere decir que son ondas se propagan por el espacio, el cual está lleno de partículas invisibles.

Estas partículas del espacio registran la perturbación eléctrica de la partícula vecina, y como queriendo transmitir un mensaje, la propagan a la siguiente. Una antena puede detectar un cambio eléctrico y un instrumento electrónico puede fácilmente registrarlo.

La transmición de las ondas de radio se pueden ver afectadas si a nivel de la ionosfera -una de las capas de la atmósfera- hay perturbaciones. Cuando una tormenta solar afecta con sus ondas electromagnéticas a la Tierra, perturba la ionosfera y esto causa bloqueos temporales de las señales que se transmiten a ese nivel. El siguiente dibujo muestra a que nivel de la atmósfera de la Tierra se transmiten las ondas de radio.

Ondas de radio y su ambiente terrestre. (Windows2)

Ondas de radio y su ambiente terrestre. (Windows2)

Como cada onda oscila a una determinada longitud, representa mensajes sonoros o imágenes transmitidos por bandas diferentes. De menor a mayor frecuencia de onda, en la  transmición se tienen las ondas de radio AM, radio FM, horno microondas, radar, rayos infrarrojos, luz visible, rayos X blandos (radiografía), rayos X duros, y rayos gamma.

El siguiente diagrama, llamado Espectro electromagnetico, muestra a izquierda las ondas de radio, que miden más de 10 centímetros (cm). luego las microondas (entre 1 milímetro (mm) a 10 cm),  los rayos infrarrojos (700 nanometros (nm a 1 mm), luz visible (entre  400 y 700 nm), luz ultravioleta (entre 10 y 400 nm), rayos gamma (entre 1 pm y 10 nm). Las ondas de radio son aquellas que se replican a velocidad más lenta.

Espectroelectromagnético. Incluye la Longitud de la onda, si las ondas penetran la atmósfera, ejemplos de la fuente que la emite, y el calor o energía que portan. (Areatecnología)

Espectroelectromagnético. Incluye la Longitud de la onda, si las ondas penetran la atmósfera, ejemplos de la fuente que la emite, y el calor o energía que portan. (Areatecnología)

La mayoría de estas ondas no se ven pero existen y tienen un efecto directo sobre la salud humana. Las ondas ultravioleta en la piel y los rayos X como efectos cancerígenos, son de gran conocimiento científico.

Hoy la radio, televisión y todas las telecomunicaciones, la navegación aérea, naval, los walkie talkie, las redes wireless, estaciones Wlan, redes celulares, todas usan la transmisión a través de ondas electromagnéticas. De ahí la preocupación por sus efectos en la salud.

De acuerdo a su tamaño de onda y frecuencia de onda, existen las diferentes “bandas” de onda (de radio) corta, de alta frecuencia, y las de banda larga de baja frecuencia,

Según su rango, las ondas invisibles son usadas internacionalmente para enviar mensajes que se traducen en sonidos o imágenes. Los  submarinos usan un rango de frecuencia, así como la comunicación minera, policía, equipos de rescate, radioaficiondos, milicia, radioemisoras AM, FM, equipos radio controlados, aviación, televisión, telefonía celular y Wlan, también los radares y satélites.

En el caso de las ondas de radio comunes, una radioemisora recibe específicamente las ondas electromagnéticas del rango de longitud y frecuencia correspondiente a las de radio, y luego las convierte en vibraciones mecánicas en el altavoz para crear las ondas de sonido que se pueden oír, destaca la NASA al explicar las ondas de radio.

“Puede sintonizar la radio a una longitud de onda específica o frecuencia y escuchar su música favorita”, destacan los científicos.

Los científicos han logrado medir la frecuencia de estas ondas e incluso tiene instrumentos para captar solo determinadas frecuencias, y es así que se ha podido constatar que existen “otros campos de visión”, que el cerebro humano a simple vista no es capaz de ver.

Espectro electromagnético, es decir muestra la Longitud de ondas de la ondas de radio AM, radio FM, horno microondas, radar, rayos infrarrojos, luz visible, raro X blandos (radiografía), rayos X duros, y rayos gamma. Clasifica además estos datos como ondas de radiación, y la frecuencia de transmisión por segundo medida en Hertz, como también la energía que emiten los electrones en cada tipo de onda.(Wikimedia Commons)

Espectro electromagnético, es decir muestra la Longitud de ondas de la ondas de radio AM, radio FM, horno microondas, radar, rayos infrarrojos, luz visible, raro X blandos (radiografía), rayos X duros, y rayos gamma. Clasifica además estos datos como ondas de radiación, y la frecuencia de transmisión por segundo medida en Hertz, como también la energía que emiten los electrones en cada tipo de onda.(Wikimedia Commons)

El cerebro humano solo puede percibir con sus ojos las ondas que se propagan a una cierta longitud menor que las ondas de radio: las ondas de luz visible, dejando para lo invisible, un mundo vasto y profundo, que muchas veces el cuerpo humano puede percibir, sin poder saber que es.

Vista y la glándula pineal. ( Wikinedia)

Vista y la glándula pineal. ( Wikinedia)

Se cree que el ser humano puede sentir la existencia de las otras ondas invisibles por la energía que emiten. Algunos son más sensibles que otros a estos fenómenos.

Rostra de un Buda con la marca del tercer ojo ubicado en la glándula pineal, que le permite observar las ondas invisibles a simple vista. (Wikimedia)

Rostro de un Buda con la marca del tercer ojo ubicado en la glándula pineal, que le permite observar las ondas invisibles a simple vista. (Wikimedia)

Los colores de la luz visible que la persona ve, cada uno tiene una longitud de onda y frecuencia determinados. Entonces es posibles que en el mundo invisible sus ondas también se revelen con colores diferentes, a otra escala. De hecho se conoce el infrarrojo por un lado, y el ultravioleta por el otro. A su vez el ser humano emite calor a nivel de las ondas electromagnéticas del infrarrojo.

Reiterando el concepto, las ondas de radio y microondas, de longitudes de onda mayores, que se propagan a una frecuencia menor que la de la luz visible, reflejan una perturbación de algo que existe materialmente, pero que no se puede ver a simple vista.

El color verde de una hoja de un árbol refleja que existe, y lo podemos ver pues se transmite a una onda de longitud y frecuencia que los ojos del ser humano pueden captar. Si observaramos la escena con un registro de otro tipo de onda, es posible que el árbol y su hoja luzcan muy diferente.

Los radiotelescopios que ha creado el hombre, regulados para ver una determinada longitud de onda de radio, pueden observar y fotografiar el Universo que nos rodea mostrando parte de un mundo invisible para los seres humanos.

La existencia de las ondas de radio las demostró Heinrich Hertz, a finales de 1880, al realizar un experimento con una antena de recepción, señala un informe.

“Hertz en sus experimentos demostró señales que poseen todas las propiedades de las ondas electromagnéticas (perturbación eléctrica y magnetismo)”, destaca la NASA.

Radiotelescopios

Los astrónomos estudian las ondas de radio ya que éstas son también emitidas por los objetos del Universo. Quienes trabajan con el instrumento Wind, que mide las ondas de radio en el espacio, describen que hay días en que se registran ráfagas de ondas de radio de la corona del Sol y de los planetas en nuestro sistema solar.

La siguiente imagen ilustra como los científicos grafican las mediciones de las ondas. Muestra ondas de radio por explosiones de radio desde el Sol, la Tierra, e incluso de la ionosfera de Júpiter, cuyas longitudes de onda miden unos quince metros de longitud.

Ondas de radio der la Tierra, el Sol y Júpiter, registradas en 24 horas (NASA)

Ondas de radio der la Tierra, el Sol y Júpiter, registradas en 24 horas (NASA)

“El extremo derecho de este gráfico muestra las ráfagas de radio del Sol causadas por electrones que fueron expulsados al espacio durante erupciones solares, las cuales son ondas que se mueven a un 20 por ciento de la velocidad de la luz”, señala la NASA.

Las frecuencias mayor de 1000 Khz, son originadas por el Sol, las de 600 a 1000 Khz, de Júpiter, y las de 200 a 400 Hz, de la Tierra.

Los astrónomos de la NASA además creen que mediante el estudio de las ondas de radio “pueden aprender acerca de su composición, estructura y movimiento”.

La radioastronomía puede ver lo invisible para el ser humano y puede hacerlo sin verse afectada por la luz visible del Sol, por la presencia de las nubes o de la lluvia.

Radiotelescopio Arecibo, en Puerto Rico. (Wikimedia)

Radiotelescopio Arecibo, en Puerto Rico. (Wikimedia)

Dado que las ondas de radio son más largas que las ondas ópticas, los radiotelescopios se hacen de manera diferente que los telescopios utilizados para la luz visible. “Deben ser físicamente más grandes que un telescopio óptico con el fin de obtener una imagen de resolución comparable”.

Para hacerlos más ligeros, los hacen “con millones de pequeños agujeros cortados a través del plato ya que las ondas de radio largas son demasiado grandes”, agrega la NASA.

La realidad vista a través de las ondas de radio es diferente a la que ve la vista de las ondas visibles. Según la NASA, lo que dominaría el cielo en el mundo de un radiotelescopio sintonizado a 408 MHz, en lugar de estrellas puntuales, serían “pulsares distantes, regiones de formación de estrellas, y los remanentes de supernova”.

La siguiente es una imagen óptica de la galaxia M87:

Imagen óptica de la galaxia Messier 87 en el cúmulo de la constelación de Virgo. ( Telescopio Hubble)

Imagen óptica de la galaxia Messier 87 en el cúmulo de la constelación de Virgo. ( Telescopio Hubble)

En cambio la siguiente foto contiene una imagen de la galaxia M87, del Observatorio Europeo Austral (arriba) usando el sistema radiointerferometro del telescopio Very large Array ( VLA). Abajo la misma galaxia resumida por varios telescopios de diferentes partes de la Tierra, con el sistema radiointerferómetro Very Long Baeline Array (VLBA).

Imagen con el telescopio Radiointerferometro del observatorio Euroepo Austral (ESO) a dos niveles de onda.

Imagen con el telescopio Radiointerferometro del observatorio Euroepo Austral (ESO) a dos niveles de onda.

Las ondas de radio no solo transportan mensajes de otros mundos, sino que el Universo luce muy diferente, según la onda con que se mira.

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