La franja visible y las invisibles de la luz
3. La luz y las distintas clases de energía electromagnética
Lo que se diga de la luz ordinaria o visible suele ser válido también para la radiación electromagnética emitida en una frecuencia distinta, por ejemplo: la radiación ultravioleta, infrarroja, rayos X, microondas, ondas de radio, televisión, rayos gamma, que, por lo mismo, son invisibles por los medios ópticos ordinarios. Todas son ondas
electromagnéticas, o sea, como las de la luz; se diferencian por su longitud. Hay una relación entre la energía de la luz y su frecuencia, o sea, el número de ondas de la luz por segundo. Cuanto mayor es la energía, mayor es la frecuencia. Al revés, «la energía de todo fotón es inversamente proporcional a la longitud de la onda» (Einstein).
3.1. La luz o la franja electromagnética visible
Se ha generalizado hablar de «velocidad de la luz». Pero debería hablarse de «velocidad electromagnética». La luz es producida generalmente por el electrón. Pero el electrón y el protón carecen de color; no son azules ni rojos ni verdes. La acción de ambos en el átomo de hidrógeno produce la radiación electromagnética. Los constitutivos de esta radiación, junto con determinados procesos fisiológicos, estimulan en la retina las
sensaciones de los colores. La luz, en cuanto visible y factor de visibilidad, es solo una de las diferentes clases de ondas electromagnéticas. El ojo humano puede ver las ondas electromagnéticas en forma de luz solamente en una franja muy limitada de longitud de onda. Entre los colores del espectro visible, el violeta y el rojo son respectivamente los de menor y mayor longitud de onda. Las galaxias, cuanto más alejadas de nosotros se
hallen, a mayor velocidad se alejan. De ahí que sus ondas luminosas lleguen más enrojecidas a nosotros. De ahí que se hable de «corrimiento hacia el rojo», pues sus ondas luminosas son más alargadas o de mayor longitud. El corrimiento al rojo, algo visible, es un signo de algo que no se ve. Cuando se lee, a través de las letras o del significante de las palabras se llega a su significado y a la comprensión del texto. Hubble, cuando fotografiaba el corrimiento hacia el rojo de las galaxias alejadas, acertó a leer su significado, a saber, un universo en expansión.
A continuación, las longitudes de onda del espectro o de la franja visible de la energía electromagnética, la llamada «luz». Obsérvese que está medida de acuerdo con la unidad de medida llamada ångström, que es la diezmilmillonésima parte del metro
(0,000.000.000.01 metros) o la cienmillonésima parte de un centímetro.
Color Ångströms Violeta 3.900 a 4.550 Azul 4.550 a 4.920 Verde 4.920 a 5.770 Amarillo 5.770 a 5.970 Naranja 5.970 a 6.220 Rojo 6.220 a 7.700
No hace falta decir que el blanco es la suma de todos los colores y el negro, su ausencia. El color blanco de la luz en un día sin nubes, como el de las cosas blancas (papel, ropa), está formado por todos los colores del arco iris. Los colores juntos en lo blanco se despliegan en el arco iris, como en abanico, y forman el espectro luminoso gracias a los diminutos prismas que son las gotas de lluvia. La radiación visible por el ojo humano, o sea, la luz, ocupa aproximadamente el espacio medio de la escala electromagnética entre casi 4.000 y casi 8.000 ångströms. Precisamente es la escala en la que el Sol irradia el 40% de su energía, la convertida por los vegetales en energía química (clorofila). La atmósfera es transparente, o sea, deja pasar la radiación entre 3.100 y 9.500 ångströms, también las ondas de radio de longitud mucho mayor. En cambio, impide el paso de los rayos cósmicos que son letales para la vida, por ejemplo los gamma. Ahora hay aparatos que permiten detectarlos desde la Tierra e incluso verlos cuando, apenas entrados en la
zona superior de la atmósfera, al chocar con un átomo se desintegran en una reacción nuclear en cascada. Por tanto, desde la superficie terrestre podemos captar tres
segmentos distintos y distanciados del espectro: la luz (colores), las ondas de radio y las de los rayos gamma.
Evidentemente los colores no existen tal cual los percibimos nosotros. Está demostrado que el color rojo corresponde a una determinada longitud de onda electromagnética o de la luz y que esta es causada por diminutas partículas-energéticas, llamadas fotones. Estos, emitidos por el sol, son como el germen vibracional de todos los colores. Cuando los fotones impactan en los claveles silvestres, dados los pigmentos moleculares de estos, rebotan solo los fotones propios del rojo un tanto desvaído y llegan a nuestros ojos, que lo ven. Ciertamente, en los claveles silvestres, es mucho más embriagador y fino su olor que su color, aunque, en realidad, no haya sino ondas, átomos, en uno y en otro. Tenían razón los atomistas griegos. Según Demócrito (siglos V-IV a.C.), las cosas son «algo»
(átomos) y «nada» (vacío). Los colores y los sabores «en realidad» son átomos y vacío, aunque a nuestra vista se muestran como azul, rojo, etc., y a nuestro gusto como salado, amargo, dulce... Pero esto es «por convención», fórmula repetida una y otra vez que «no alude a la naturaleza de las cosas en sí mismas», sino «respecto a nosotros», a nuestras sensaciones.42
3.2. Las franjas invisibles de la energía electromagnética
El ojo humano ve la luz y los colores. Pero la energía electromagnética es como un
gigantesco iceberg. El ojo capta solamente una sección mínima. No la ve si su longitud de onda es superior a la de la franja visible, por ejemplo: rayos u ondas infrarrojas o por debajo de las rojas (menores de una diezmilésima de centímetro [<10–3 a –1], usados para fotografiar en días nublados porque atraviesan la niebla), microondas (de un milímetro a un metro o diez millones de ondas por segundo, empleadas en la cocina microondas, presentes en la radiación de fondo cósmica o fósil), las ondas radiotelevisivas en sus distintas modalidades (de más de un metro). El radar opera mediante la radiación microondas, que se refleja en los objetos sólidos y devuelve una especie de eco, facilitando así su localización. Un radar muy perfeccionado sería capaz de indicar con precisión la ubicación de una mosca a dos kilómetros de distancia.
El ojo humano tampoco puede ver las ondas de longitud inferior a la de la luz visible: los rayos u ondas ultravioleta o por encima de la azul y de la violeta (10–6 y –5, bronceado solar). Los rayos X (en torno a una cienmillonésima de centímetro [10–8 y –7],
radiografías) penetran la piel y son detenidos por los tejidos duros como el óseo. Se llaman así porque su descubridor W. Roentgen (1892) no tenía ni idea de qué eran y los nombró con la letra significativa de la incógnita matemática y del léxico de los agentes secretos. Los rayos gamma (aproximadamente la billonésima del metro [10–10 y –9]) forman parte de los rayos cósmicos, y los fotones en aceleradores (10–12 y –11, longitudes
cortas de onda, capaces de disolver pequeñas estructuras moleculares y fenómenos subatómicos. Se usan también en investigaciones biológicas).
3.3. La luz y el sonido
La luz es un fenómeno ondulatorio como el sonido, aunque de condición diferente. El sonido suena más agudo o más grave según sea más o menos veloz y según se aproxime o se aleje del oyente. De modo similar, la luz blanca, en su espectro, se desplaza hacia el color azul y el violeta cuando aumenta su frecuencia, en otras palabras, cuando es más luminosa y más caliente. Al revés, parece más rojiza, se desplaza hacia el rojo en la medida en que se aleja y desciende su frecuencia. Es el desplazamiento hacia el azul o hacia el rojo de los focos o cuerpos luminosos según se aproximen o se distancien de nosotros, los videntes.
El oído capta de modo consciente solamente los sonidos emitidos de entre los 14 y los 20 ciclos por segundo en la frecuencia baja o por abajo y 16.000-20.000 en la alta o por arriba. Todo lo que se halle fuera de la franja visual y acústica ni se ve ni se oye conscientemente. Va directamente al inconsciente y queda grabado en él sin control, o sea, sin discernimiento ni valoración ético-religiosa. Son los mensajes subliminales, los que llegan a una persona por «debajo (sub, latín) del umbral (limen, liminis latín)».
3.4. El espectro
Estos y otros muchos aspectos se conocen gracias al espectro, o sea, la imagen que refleja una sucesión ordenada de radiaciones electromagnéticas de distinta frecuencia. En un día de lluvia podemos observar en el arco iris la franja visible del espectro solar. En la primera mitad del siglo XIX se aplicó la espectroscopia a la astronomía. Es posible
dispersar la luz de un foco luminoso (estrella, galaxia) por medio de un prisma o de una red de difracción. Así se forma el espectro con una serie de líneas oscuras (líneas de absorción) o brillantes (líneas de emisión), producidas por los elementos químicos de la luz. El análisis de la forma, posición e intensidad de esas líneas, especie de huellas dactilares, permite discernir las propiedades y los elementos constitutivos del foco luminoso.
3.5. Los rayos cósmicos y la atmósfera protectora contra sus efectos dañinos
No se sabe con certeza la clase de partículas constitutivas de los rayos cósmicos, aunque la mayoría los clasifica generalmente como protones, a veces núcleos de uranio, etc. Tampoco se sabe con certeza dónde se originan o de donde proceden, si bien suele coincidirse en señalar que provienen de explosiones de supernovas, también del Sol y de estrellas de la Vía Láctea y de otras galaxias. No obstante, está comprobado que, en cada segundo, los rayos cósmicos llegan a la atmósfera y, al chocar con sus elementos, se disuelven en una cascada de millones de partículas. Muchas de ellas caen como llovizna
fina e invisible sobre la superficie terrestre, atravesando también los cuerpos de los hombres. Cada segundo, unos 10.000 millones de partículas de rayos cósmicos, dotados de una energía similar a la de un protón, chocan en cada kilómetro de la superficie terrestre. A veces su energía es enorme. La masa del medido el 15 de octubre de 1991 por Ojo de Mosca, un detector de rayos cósmicos ubicado en el desierto de Utah (EE.UU.), ascendía a 30.000 millones la de un protón. Los pasajeros de aviones, que cruzan la atmósfera entre 10.000 y 13.000 metros de altitud, pueden estar expuestos a la radiación solar gamma no deseable. Si estallara una estrella a menos de 25.000 años luz de la Tierra, originando una supernova, sus rayos gamma quedarían liberados. Su ráfaga podría inutilizar los sistemas de comunicaciones (teléfonos móviles, emisiones
radiofónicas, correo electrónico, internet) y aniquilar la vida misma.
La atmósfera terrestre absorbe las radiaciones con longitudes de onda más corta que la de la luz visible (rayos ultravioleta, rayos X gamma e infrarrojos). Por eso, para su estudio, deben ser captados a una altura determinada, preferiblemente por encima de la atmósfera terrestre, desde satélites. Los telescopios captan bien los rayos ultravioletas con tal que estén ubicados al menos a 150 km sobre el nivel del mar.
La capa de ozono nos protege contra los rayos ultravioleta, rayos X, rayos gamma y, en general, contra los rayos cósmicos. Está situada en una zona de la atmósfera, la llamada estratosfera, o sea, entre 20 y 50 kilómetros por encima de la superficie terrestre. A partir de 1990 se ha demostrado la existencia de chorros de rayos gamma. Es uno de los
fenómenos energéticos más potentes de los conocidos. El choque de los rayos gamma con los átomos de la atmósfera terrestre provoca la aparición de electrones y positrones en cadena, acompañada de sus correspondientes estallidos luminosos. La búsqueda de destellos de luz en determinados estratos del cielo nocturno puede permitirnos detectar los estallidos de rayos gamma.
Contra su enorme capacidad mortífera nos protegen la atmósfera, que envuelve la Tierra, y la ubicación de la Tierra en una zona de la Vía Láctea no muy densa de estrellas. Sin la atmósfera no podrían sobrevivir muchos organismos, tampoco los humanos. Serían gravemente afectados y hasta muertos por la radiación cósmica. Lo mismo pasaría directamente con el plancton marino y, de modo indirecto, con los peces y con cuantos se alimentan con pescado. La avería y la eliminación de un anillo en la cadena alimenticia rompen o, al menos, alteran todos los restantes anillos pendientes de uno de los
anteriores.
3.6. Los beneficios científico-técnicos y prácticos de la energía electromagnética
Todos nos beneficiamos con frecuencia de los efectos de las ondas electromagnéticas (radiofónicas, cinematográficas, televisivas, telegráficas). La mecánica cuántica (siglo XX)
—que completa el conocimiento de la fuerza electromagnética (siglo XIX)— ha puesto a
instrumentos muy útiles. Gracias al campo magnético la brújula nos orienta sobre la tierra, en el mar y dentro de las cuevas; un aparato que no nos toca detecta si llevamos objetos metálicos cuando pasamos bajo el arco de seguridad en los aeropuertos,
bibliotecas o en cualquier otro lugar. También sin tocar nuestro cuerpo, otro aparato saca una imagen de nuestro interior cuando nos hacemos una resonancia magnética.
Por medio de los mandos a distancia de televisores y vídeos usamos los rayos X, así como en las radiografías. Los huesos los absorben más que los músculos y la piel. Por eso, estos quedan opacos y los huesos, visibles. Los rayos X permiten estudiar las violentas explosiones de las supernovas. Cuando han quedado personas atrapadas entre escombros tras el derrumbamiento de edificios (terremotos, etc.), puede verse a los equipos de salvamento recurrir a cámaras de rayos infrarrojos. El cuerpo humano tiene mayor temperatura que su entorno. Las cámaras captan los infrarrojos emitidos por los cuerpos calientes, vivos. Por medio de los infrarrojos, desde 1960, la astronomía está descubriendo las interioridades más profundas de las nubes gaseosas, especie de polvareda, donde se forman las estrellas. La radioastronomía, o sea, la astronomía en cuanto usa las radioondas u ondas radio como instrumento de sus investigaciones, ha descubierto los púlsares, los cuásares, etc. Mediante los rayos gamma, la radiación más energética e intensa de las conocidas, pueden observarse los agujeros negros, la zona central, o sea, la más activa, turbulenta y caliente de las galaxias, también de las estrellas, incluido el Sol. Los rayos gamma, por ahora, son imprevisibles, pues se producen en cualquier lugar de los espacios siderales y en cualquier instante. Además los hay de duración breve (una fracción de segundo) y larga (entre 30 y mil segundos). Por ello apenas hay tiempo de localizarlos y analizarlos. Para colmo no pueden ser detectados sino desde y por medio de satélites.