¿Se mueve a la misma velocidad la luz que viene del Sol que la que sale de una bombilla?

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La respuesta a tu pregunta es sí: la luz (natural o artificial) viaja a una velocidad finita de aproximadamente 300.000 km/s en el vacío. La luz se comporta como una onda (como las que observamos en el agua al tirar una piedra) o como una partícula (como una bola de billar). Esta naturaleza compleja de la luz ha dado lugar a debates durante siglos. Albert Einstein estableció en 1905 que la luz estaba constituida por partículas a las que llamó fotones, y De Broglie, en 1925, propuso la dualidad onda-corpúsculo.

¿Y de qué está hecha la luz? De campos eléctricos y magnéticos. Para comprender qué son estos campos, piensa en dos imanes que acercamos. Sabes que dependiendo de la orientación entre sus polos, estos se atraen si los enfrentamos por los polos opuestos o se repelen si los enfrentamos por los iguales. Y eso sucede en una zona concreta y próxima alrededor de los imanes, y no más allá. El campo magnético describe esa región del espacio en la que se produce este fenómeno. Y en el caso del campo eléctrico es similar. Para que puedas visualizarlo piensa en un boli que has frotado repetidamente con la manga de tu chaqueta de lana, si lo acercamos a unos trocitos de papel, los atrae. La región del espacio en la que sucede este fenómeno en el que las cargas de distinto signo se atraen y las de igual signo se repelen describe el campo eléctrico. Imagina ahora que tenemos un campo eléctrico, o uno magnético, que cambia con el tiempo. Resulta que un campo eléctrico que varía en el tiempo genera a su vez un campo magnético, y al revés también. Es decir, hay campos eléctricos que generan campos magnéticos y campos magnéticos que generan campos eléctricos y esto da como resultado una onda, una onda electromagnética, que se autopropaga indefinidamente y viaja por el espacio. De hecho, la luz que se genera en el Sol puede viajar millones de kilómetros por el vacío hasta la Tierra sin que cambien sus propiedades, y solo cuando se encuentra con la materia, hace cosas: se refleja, se refracta, etc.

Esta onda electromagnética, como cualquier onda, tiene una característica que llamamos “longitud de onda” que es la distancia entre dos crestas consecutivas. Dependiendo de cuál sea esa distancia tenemos diferentes tipos de radiación electromagnética. La que llamamos luz visible, la que ven nuestros ojos, se corresponde con los colores del arcoíris, y va desde el morado (con una longitud de onda de 400 nanómetros) hasta el rojo (unos 780 nanómetros). Hablamos de nanómetros que es una distancia diminuta. Para visualizar lo que es un nanómetro a mí me pusieron el siguiente ejemplo: imagina una aceituna en medio de un campo de fútbol, y ahora reduce el campo de fútbol con la aceituna en el medio hasta que quepa en tu uña del dedo gordo. En ese momento la aceituna tendría el tamaño de unos pocos nanómetros. Pues las ondas de esas longitudes son las que puede detectar el ojo humano. Pero además hay otras radiaciones electromagnéticas de longitudes de onda mucho menores y más energéticas, como los rayos X, del tamaño de los átomos que forman la materia; o mucho mayores y más “suaves”, como las ondas de radio, tan largas como la altura de los edificios.

La diferencia entre el Sol y una bombilla incandescente de las antiguas es que, a pesar de que ambas generan radiación electromagnética de todas las longitudes de onda, la mayoría de la energía de la luz del Sol se corresponde con la luz visible, y en cambio la bombilla solo emite una pequeña parte en este rango. La demás, se “desperdicia” en gran parte en forma de calor (este es el motivo por el que estas bombillas están siendo sustituidas por LEDs que emiten principalmente luz visible). Esta diferencia se debe a la distinta temperatura a la que se encuentran el Sol y la bombilla.

En el Sol hay una masa de gases sometida a altísima presión y temperatura (15.000.000 oC en el interior, y 5.500 oC en la superficie) donde se genera muchísima energía en procesos de fusión nuclear. Esa energía es la que llega a la Tierra en forma de ondas electromagnéticas que se mueven a una velocidad en el vacío de aproximadamente 300.000 km/s. Y toda la radiación solar, sea cual sea su longitud de onda, viaja a la misma velocidad. En el caso de la bombilla, tenemos un filamento metálico que se calienta muchísimo (3.000ºC) y emite luz. Sin embargo, su temperatura es muy inferior a la del Sol, y es esto lo que condiciona que la mayor parte de la energía se corresponda con radiación que el ojo humano no ve (en el infrarrojo, principalmente, por eso no tenemos que echarnos crema bajo la luz artificial). Es decir, aunque pueda parecer que la luz natural y la luz artificial son distintas, ambas “están hechas” de lo mismo, se rigen por las mismas leyes físicas y se mueven a 300.000 km/s en aire o vacío.

Sol Carretero Palacios es doctora en Física, investigadora y profesora del Departamento de Física de Materiales de la Universidad Autónoma de Madrid.

Pregunta enviada vía email por Ismael Roberto Carranza Corzo

Coordinación y redacción: Victoria Toro


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