RADIACIÓN SOLAR
Se conoce por radiación solar al conjunto de radiaciones electromagnéticas emitidas por el Sol. La radiación electromagnética, son ondas producidas por la oscilación o la aceleración de una carga eléctrica. Las ondas electromagnéticas no necesitan un medio material para propagarse, por lo que estas ondas pueden atravesar el espacio interplanetario e interestelar y llegar a la Tierra desde el Sol y las estrellas. Independientemente de su frecuencia y longitud de onda, todas las ondas electromagnéticas se desplazan en el vacío a una velocidad de C = 299.792 km/s.
Esa radiación electromagnética se puede ordenar en un espectro en diferentes longitudes de onda, como se muestra en la figura, que se extiende desde longitudes de onda corta de billonésimas de metro (frecuencias muy altas), como los rayos gama, hasta longitudes de onda larga de muchos kilómetros (frecuencias muy bajas) como las ondas de radio. El espectro electromagnético no tiene definidos límites superior ni inferior y la energía de una fracción diminuta de radiación, llamada fotón, es inversamente proporcional a su longitud de onda, entonces a menor longitud de onda mayor contenido energético.
La luz visible es sólo una pequeña parte del espectro electromagnético. Por orden creciente de longitudes de onda (o decreciente de frecuencias), el espectro electromagnético está compuesto por rayos gamma, rayos X duros y blandos, radiación ultravioleta, luz visible, rayos infrarrojos, microondas y ondas de radio.
Espectro electromagnético de la radiación solar.
Los rayos gamma y los rayos X duros tienen una longitud de onda de entre 5*10-6 y 5*10-4 micrómetros (un micrómetro, símbolo μm, es una millonésima de metro). Los rayos X blandos se superponen con la radiación ultravioleta en longitudes de onda próximas a los 5*10-2 μm. La región ultravioleta, a su vez, da paso a la luz visible, que va aproximadamente desde 0.4 hasta 0.8 μm.
Aunque el Sol emite todo tipo de radiaciones electromagnéticas (la radiación solar tiene un espectro de energía comprendido entre 0.1 y 4 μm), la mayor parte de la energía que emite el Sol es en forma de radiación de onda corta, principalmente en la banda del ultravioleta, visible y cercano al infrarrojo, con longitudes de onda entre 0,2 y 3,0 micrómetros (200 a 3.000 nanómetros).
De la radiación solar, aproximadamente el 8 % es ultravioleta (UV), 46 % es visible (VIS) y 46 % es infrarroja (IR).
Los rayos X y los rayos gamma
Los rayos gamma y los rayos X duros son las radiaciones más peligrosas por la cantidad de energía que llevan asociada. Tienen una longitud de onda de entre 5x10-6 y 5x10-4 micrómetros. Por consiguiente, los rayos X poseen mayor frecuencia y energía, lo que les permite atravesar cierto espesor de materia, como los tejidos de los seres vivos, para hacer radiografías, por ejemplo. Además, los rayos X pueden usarse para analizar la superficie de objetos y también para investigar la estructura interna de algunas sustancias. El físico alemán Wilhelm Roentgen (1845 – 1923) fue la primera persona que observó y documentó los rayos X, en 1895.
Entre las fuentes naturales están los agujeros negros, estrellas de neutrones, estrellas como el Sol y algunos cometas.
Los telescopios de rayos X están fuera de la atmósfera, porque estos rayos no penetran la densa atmósfera terrestre.
La radiación ultravioleta
Es la parte de la radiación comprendida entre los 10 y 380 nanómetros.
Algunas especies de animales, como pájaros, reptiles e insectos pueden percibir y discriminar la luz ultravioleta. Las abejas la utilizan para encontrar el néctar de las flores con que se alimentan.
Se ha reconocido un efecto positivo de la luz ultravioleta del Sol en la producción de vitamina D en la piel. Sin embargo, son más conocidos sus efectos perjudiciales, por ejemplo el acelerar el envejecimiento de la piel y si nos sobreexponemos podríamos sufrir un cáncer de piel.
Se divide en tres tipos, de acuerdo a su longitud de onda y a los distintos roles que juegan en los procesos fotoquímicos y en la salud humana:
UV-A: 320 - 420 nm
UV-B : 280 - 320 nm
UV-C: < 280 nm
La radiación UV-C es completamente removida por el oxígeno de la atmósfera y, a pesar de ser más dañina, no tiene efectos importantes. La radiación UV-B es parcialmente removida por el ozono, y por ser muy energética es la que produce mayor daño biológico, por otro lado es muy sensible a cambios en la concentración de ozono y condiciones meteorológicas. La radiación UV-A es menos dañina, sin embargo debido a su gran intensidad también puede producir daños en la piel.
Espectro visible (luz visible)
En orden decreciente de energía, los fotones que pueden ser detectados por los conos y bastones de la retina, se clasifican en seis ámbitos de colores. Normalmente se tabulan en términos de la longitud de onda, una propiedad de los fotones que comparten con las ondas. Las longitudes de onda en este ámbito del espectro visible se expresan en nanómetros (nm). Un nanómetro es la distancia que resulta al dividir 1 milímetro entre 1 millón.
La llamada radiación visible oscila entre 400 µm (0,4 mm) y 700 µm (0,7 mm).
Violeta [390 nm - 455 nm]
Azul [455 nm - 492 nm]
Verde [492 nm - 577 nm]
Amarillo [577 nm - 597 nm]
Anaranjado [597 nm - 620 nm]
Rojo [620 nm - 780 nm] |
El color que le vemos a un objeto (digamos anaranjado) es tanto una sensación fisiológica y psicológica, y corresponde a un estímulo físico producido por un ámbito de fotones (para anaranjado entre 597 y 620 nm). Si vemos entonces una flor anaranjada esto significa que sus pétalos reflejan preferentemente ese ámbito de colores, o una combinación de otros, que el ojo y el cerebro interpretan como anaranjado. Distintos observadores aprecian colores ligeramente diferentes a un mismo objeto.
El color blanco es una combinación de todos los colores básicos del visible, en la misma proporción que la produce la luz del Sol. Se dice que un objeto es de color negro, si la materia de la cual está hecho no refleja ninguno de los componentes del espectro visible, los absorbe todos.
La radiación infrarroja
Se encuentra comprendida entre el espectro visible y las microondas. Comprende fotones cuya longitud de onda va de los 700 nanómetros hasta 1 milímetro.
El término infrarrojo cercano se refiere a la parte del espectro infrarrojo que se encuentra más próxima a la luz visible; el término infrarrojo lejano denomina la sección más cercana a la región de las microondas.
La superficie de planetas como Mercurio, Venus, Tierra y Marte absorben la radiación visible proveniente del Sol y posteriormente la reemiten pero en el infrarrojo.
En la Tierra y en Venus, los gases de la atmósfera, como vapor de agua y dióxido de carbono, absorben esta componente infrarroja y la reirradian en todas direcciones. En la Tierra provocan un efecto invernadero moderado, en Venus uno aumentado, que causa la alta temperatura global de ese planeta.
La fuente primaria de la radiación infrarroja es el calor o radiación térmica. Cualquier objeto que tenga una temperatura superior al cero absoluto (-273,15 °C, o 0 grados Kelvin), irradia ondas en la banda infrarroja. Incluso los objetos que consideramos muy fríos —por ejemplo, un trozo de hielo—, emiten en el infrarrojo. Cuando un objeto no es suficientemente caliente para irradiar ondas en el espectro visible, emite la mayoría de su energía como ondas infrarrojas. Por ejemplo, es posible que un trozo de carbón encendido no emita luz visible, pero que sí emita la radiación infrarroja que sentimos como calor. Mientras más caliente se encuentre un objeto, tanta más radiación infrarroja emitirá.
La imagen en la izquierda muestra la fotografía de un gato tomada en la banda infrarroja. Las áreas de colores naranja y blanco son las zonas más calientes, en tanto que las áreas azules son las más frías. Esta imagen nos da una idea diferente de un animal que nos resulta familiar, y brinda información que no podríamos obtener a través de una imagen de luz visible.
Las víboras de la familia de los crótalos, tales como las serpientes de cascabel, tienen una hendidura sensorial entre los ojos y la nariz que utilizan para detectar luz infrarroja. Así, la cascabel puede detectar animales de sangre caliente por el calor infrarrojo que irradian, incluso en la oscuridad.
Sentimos los efectos de la radiación infrarroja cada día. El calor de la luz del sol, del fuego, de un radiador de calefacción o de una acera caliente proviene del infrarrojo. Aunque no podemos ver esta radiación, los nervios en nuestra piel pueden sentirla como calor. Las terminaciones nerviosas de la piel son sensibles a la temperatura y pueden detectar la diferencia entre la temperatura interior del cuerpo y la temperatura exterior de la piel. También utilizamos rayos infrarrojos cuando usamos una unidad de control remoto de un televisor.
Microondas y radio
Ondas electromagnéticas de menor frecuencia y energía.
Microondas
El tamaño de una onda de microondas va desde uno 0,3 cm a unos 30 cm. Las más pequeñas se usan en el radar (radio detection and ranging), mientras que las más grandes son las que producen los hornos de microonda para calentar alimentos.
Los aparatos que se utilizan como sensores remotos, por ejemplo los radares que apoyan las predicciones meteorológicas, usan microondas porque éstas pueden penetrar condiciones atmosféricas de neblina, llovizna, nubes y nieve. También penetran la atmósfera de la Tierra, de Marte y de Venus, por lo que se utilizan en sondas o transbordadores espaciales en la exploración de estos planetas.
Las ondas de radio
Tienen una longitud de onda que va desde los 3 metros a los 300 metros.
El correspondiente ámbito de frecuencias va desde unos 100 megahertzios hasta unos pocos megahertzios. Al igual que las otras ondas electromagnéticas, entre menor longitud de onda, mayor frecuencia tienen, y viceversa.
Las ondas de radio se utilizan para transmitir señales para aparatos de radio y televisores, teléfonos celulares. También en todo tipo de aparatos de control remoto, teléfonos inalámbricos, aviones y carros a control remoto, sistema de posicionamiento global (gps) y para comunicación con naves espaciales en el Sistema Solar.
AM y FM
AM se transmite en frecuencias medias (300 a 3000 kilohertzios),
FM usa frecuencias muya altas (30 a 300 mega hertzios).
En el espacio, algunos objetos tales como galaxias, pulsares y quasares, y un buen número de estrellas emiten energía en frecuencias de radio, por lo que reciben el nombre de fuentes de radio. Para ver esos objetos se utilizan grandes antenas parabólicas, que llamamos radiotelescopios.
