Archivo de la categoría: Divulgación científica

Barco de aluminio flota sobre gas

En YouTube podemos ver el siguiente video de un barco de papel construido con aluminio, flotando sobre un gas más denso que el aire, el hexafluorid de azufre.

Los experimentos son parte del Physikshow de la Universidad de Bonn.

El hexafluorid de azufre es 5.11 veces más denso que el aire No es tóxico, aunque sus subproductos pueden ser extremadamente peligrosos.

Al contrario que el helio, al inhalarlo hace más grave la voz: el tono es más profundo. La razón es que en el helio el sonido viaja más rápido que en el aire, mientras que en el hexafluoride de azufre lo hace más lento. Por lo tanto con el helio la voz se hace chillona y con el haxafluoride de azufre se hace de tenor.

http://www.youtube.com/watch?v=1PJTq2xQiQ0&eurl=

Científicos brasileños logran crear centellas

El misterioso fenómeno atmosférico de las bolas luminosas comienza a ser develado

Investigadores de los Departamentos de Química Fundamental y de Física de la Universidad Federal de Pernambuco y el Instituto Nacional de Pesquisas Espaciales (INPE) han desarrollado una técnica inédita para generar bolas luminosas con vidas en el orden de segundos y para presentar diversas propiedades observadas generalmente. Las bolas luminosas son fenómenos atmosféricos raros y misteriosos, generalmente asociados con relámpagos.

De acuerdo con las descripciones a lo largo de más de dos siglos, las bolas luminosas flotan en el aire, saltan y ruedan en la tierra. Su duración varía de algunos segundos a centenares de segundos, desapareciendo explosiva o silenciosamente. Las explicaciones para la formación y las propiedades de las bolas luminosas fueron buscadas activamente durante todo este tiempo, pero aún no hay una teoría aceptada para el fenómeno.

Una teoría reciente propuesta por Abrahamson y Diniss considera que es debido a la oxidación de aglomerados de nanopartículas de silicio generados por el calor intenso cuando el relámpago alcanza la tierra. Esta teoría es la base del trabajo de los científicos brasileños. Usando arcos eléctricos, vaporizaron pequeñas partes de obleas de silicio puro y produjeron, por primera vez en el laboratorio, bolas luminosas con características similares a las observadas en el fenómeno natural. Una demostración pública de la producción de bolas luminosas podrá ser pronto observada en Espaço Ciência. ¡Esperen!

Autores

Gerson Silva Paiva e Antonio Carlos Pavão

Departamento de Química Fundamental, Universidade Federal de Pernambuco

Elder Alpes de Vasconcelos e Eronides Felisberto da Silva, Jr.

Departamento de Física, Universidade Federal de Pernambuco

Odim Mendes, Jr.

Departamento de Geofísica Espacial, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais

http://www.espacociencia.pe.gov.br/multimidia/multimidia_video.php%20

La noticia apareció en la web de The New Scientist:

Centellas creadas en el laboratorio

Hazle Muir

Las centellas podrían perder pronto su misterio, ahora que un equipo en el Brasil ha cocinado una receta simple para hacer bolas de luz misteriosas similares en el laboratorio, incluso consiguiendo mantenerlas por varios segundos.

Ball lightning could soon lose its status as a mystery, now that a team in Brazil has cooked up a simple recipe for making similar eerie orbs of light in the lab, even getting them to bounce around for several seconds. Mira una película de estas bolas aquí.

Miles de personas han reportado ver centellas, unas esferas luminosas que aparecen a veces durante las tormentas. Es típicamente del tamaño de un pomelo y dura algunos segundos o minutos, a veces flotan, incluso sobre la tierra.

Un testigo vio una bola que brillaba intensamente a través de la puerta de pantalla de una casa en Oregon, navegar abajo hacia el sótano y arruinar un viejo rodillo, mientras que en otro informe, una bola similar se balanceó en la cabeza de un profesor ruso más de 20 veces antes de desaparecer.

Una teoría sugiere que la centella es una gota altamente ionizada de plasma ligada por sus propios campos magnéticos, mientras que una explicación exótica afirma que la causa son mini agujeros negros creados en el big bang.

Una teoría más aterrizada, propuesta por John Abrahamson y James Dinniss en la universidad de Cantorbery en Christchurch, Nueva Zelanda, es que la centella se forma cuando los relámpagos tocan la tierra, transformando cualquier arena sílica en el suelo en vapor puro de silicio. Mientras que el vapor se enfría, el silicio se condensa en un aerosol flotante en los límites de una bola por las cargas que recolecta en su superficie, y brilla intensamente con el calor del silicio recombinándose con el oxígeno.

Para probar esta idea, un equipo conducido por Antônio Pavão y Gerson Paiva de la Universidad Federal de Pernambuco en Brasil tomaron obleas de silicio de apenas 350 micrómetros de grueso, las colocaron entre dos electrodos y las conectaron a corrientes de hasta 140 amperios. Entonces en un par de segundos, separaron los electrodos levemente, creando un arco eléctrico que vaporizó el silicio.

El arco escupió fragmentos de silicio hacia fuera que brillaban intensamente también, a veces, las bolas luminosas del tamaño de pelotas de ping-pong que persistieron hasta 8 segundos. “Las bolas luminosas parecen estar vivas”, dice Pavão. Dice que sus superficies borrosas emitieron pequeños jets que parecían moverlos hacia adelante o de lado, tan bien como rastros de humo que formaron formas espirales, sugiriendo que las bolas giraban. Por su color azul-blanco o anaranjado-blanco, el equipo de Pavão estima que tienen una temperatura de unos 2000 Kelvin. Las bolas podían derretir el plástico, y una incluso quemó un agujero en los pantalones vaqueros de Paiva.

Éstas son en gran medida las bolas brillantes que han durado más hechas en el laboratorio. Experimentos anteriores que usaban microondas crearon bolas luminosas, pero desaparecieron los milisegundos después de que las microondas fueran apagadas.

“Los tiempos de vida de nuestras bolas de fuego son alrededor de cientos de veces superiores que las obtenidas por microondas”, dice Pavão, cuyos resultados aparecerán en Physical Review Letters. Abrahamson se emociona. “Me hizo el año cuando oí hablar de él”, dijo. “Las bolas, aunque aún son pequeñas, duran bastante tiempo para entrar en la corriente principal de las centellas naturales observadas”.

El equipo de Pavão está trabajando actualmente sobre las reacciones químicas implicadas en la formación de las bolas, y está experimentando con otros materiales que pudieron trabajar también, incluyendo metales puros, aleaciones y compuestos de azufre.

http://www.newscientist.com/channel/fundamentals/mg19325863.500?DCMP=NLC-nletter&nsref=mg19325863.500

Más información en:

http://www.ceticismoaberto.com/news/?p=828

El problema de la inconmensurabilidad

EL PROBLEMA DE LA INCONMENSURABILIDAD ¿AS O JOKER EN LA MANGA DE LA ETH?

Kentaro Mori

Los extraterrestres son sicópatas. Si tomamos al pie de la letra los relatos ufológicos, todo disturbio mental que podamos imaginar puede ser constatado en estos seres: de sádicos asesinos en serie a pervertidos sexuales, pasando por desordenes de personalidad múltiple y hasta por el aspecto muy inconveniente de que ni en eso son constantes en cuánto a su aspecto físico -aunque casi siempre sean humanóides. Por comparación, los extraterrestres hacen de Hannibal Lecter a alguien que podría ser niñera de sus niños. Incluso porque Lecter no atraviesa paredes o se transforma de un ser gigante y peludo de tres metros en otro enano pelón dependiendo en qué cultura esté.

Una cuestión relevante planteada en esta constatación es la presunción de que los actos de los extraterrestres deban tener sentido para nosotros puede ser una presunción simplemente incorrecta e injustificada. Las hembras de las mantis religiosas decapitan a sus parejas a la hora de la cópula, lo que parece absurdo a primera vista, pero ni por eso decretamos que las mantis religiosas no existen. Son solamente diferentes, y uno de los argumentos escépticos típicos –que yo mismo exploro hasta el agotamiento- es justamente el de que los extraterrestres deben ser muy diferentes de nosotros mismos. Sería inconsistente que los escépticos esperen que los extraterrestres sean diferentes de nosotros solamente en los puntos esperados. Así como no tienen que ser humanóides, pueden muy bien tener una percepción de la realidad diferente de la nuestra y actuar de forma aparentemente absurda.

Esto es básicamente lo que llamamos problema de la inconmensurabilidad (inconmensurable: Que no se puede medir o valuar). El fenómeno ovni es absurdo, y por lo tanto indistinguible de los eventuales actos de una civilización extraterrestre con raciocinio un tanto diferente a nosotros. Es por eso que el problema de la inconmensurabilidad es un gran as en la manga de la hipótesis extraterrestre (ETH).

Pero también puede ser un gran joker, puesto que los actos de una civilización extraterrestre con un raciocinio diferente al nuestros no necesitan y hasta tienen que ser indistinguibles del fenómeno ovni. Una civilización no necesita ser ‘conmensurable’, comprensible, para que nosotros la notemos, principalmente porque actos absurdos no equivalen a actos no conclusivos. No entendemos cómo se comunican los delfines o las ballenas; no obstante sabemos que los delfines y las ballenas existen así como su comunicación, o por lo menos su emisión de sonidos, incluso aunque todavía nos parezca absurda, y sea inerte a la comprobación científica. La comparación no es perfecta, pero el punto aquí es muy importante.

Los escépticos de las visitas, pero defensores de la posibilidad de vida extraterrestre, Frank Drake y Carl Sagan, entre muchos otros escépticos famosos, conocen perfectamente bien el problema de la inconmensurabilidad. El SETI (Search for Extra-Terrestrial Inteligence) es específicamente la búsqueda de civilizaciones que están transmitiendo señales de radio inteligibles. No están buscando civilizaciones democráticas, protestantes, con cinco dedos, colectivas, parásitas, pacifistas o musulmanas. La única pista que el SETI busca es una civilización capaz transmitir señales de radio inteligibles. No necesitamos entender los motivos y aspiraciones de esta civilización, no necesitamos entender lo que tal mensaje de radio quiera decir, todo lo que necesitamos es constatar que la señal es artificial -y no es humana. En caso de que alguien esté transmitiendo algo inteligible, no importa con que intención o significado, podremos saber que no estamos solos.

Si una civilización extraterrestre estuviera presente en nuestro planeta de la forma física, temprano o tarde, tal presencia se notará de forma concluyente. A menos que la misma desee lo contrario y sea capaz de actuar de tal manera, siendo que en este caso recaeríamos en las preguntas planteadas en la paradoja de Fermi y de la hipótesis de la preparación del contacto, pues para ocultar sus pistas tal civilización tendrá que entendernos, conocernos mejor de lo que nosotros nos entendemos. Si somos inconmensurables a tal civilización, todavía más algún acto –por absurdo que sea- acabará por dejar evidencias que podrían ser constatadas. Al final de cuentas, los sicópatas siempre dejan evidencias de que existen.

El problema de la inconmensurabilidad es real y muy probablemente existirá cuando establezcamos contacto. Según lo notado, es de hecho un gran as en la manga de la ETH puesto que es realmente concebible pensar que el fenómeno ovni en toda lo bizarro que es puede ser la manifestación de tal inconmensurabilidad, no obstante es importante notar que lo inverso no es verdad: la inconmensurabilidad de una civilización extraterrestre no debe ser manifestada sólo como un fenómeno no conclusivo de forma indefinida. Y son más de 50 años que el fenómeno ovni es no conclusivo a despecho de intensas búsquedas, amateurs o profesionales. Aunque los fenómenos no conclusivos puedan a veces parecer absurdos y lo inverso también ocurra, ‘absurdo’ (o inconmensurable) y ‘no conclusivo’ no son sinónimos.

Podemos especular en seres conscientes multidimensionales, o los transcendentales, para los cuales la inconmensurabilidad sería tanta que todos sus actos en nuestra ‘dimensión’ serían inconmensurables, indistinguibles de la magia, y que permanecerían indefinidamente no conclusivos. En este caso, lo inconmensurable sería siempre no conclusivo, pero estaríamos entrando ya en el reino improductivo de las especulaciones mágicas, que pueden justificar el fenómeno ovni y atribuirlo a seres omnipotentes que puedan también ser llamados gnomos, hadas, brujas, gremlins… o dios. Si seguimos el camino de que el fenómeno ovni es el resultado de algo que nunca será comprensible, podemos comenzar a recitar nuestras oraciones. Habemus Zeta Reticuli.

Espejismos (Final)

INVERSIONES SUPERFICIALES DE TEMPERATURA

Las inversiones superficiales de temperatura ocurren directamente sobre la superficie de la tierra y son muy comunes. De acuerdo con su origen se clasifican en cuatro tipos:

a) Inversiones por radiación. Son las más comunes y se forman cerca de la superficie cuando la emisión térmica la enfría fuertemente. Asimismo, las capas de aire que se encuentran sobre dicha superficie se enfrían, lo cual resulta en un incremento de la temperatura. Este fenómeno ocurre cuando la superficie emite más calor del que recibe.

Las condiciones que favorecen el desarrollo de este tipo de inversión son: la ausencia de nubes, el ligero movimiento del viento (sin exceder los dos o tres kilómetros por segundo) y la presencia de grandes oscilaciones de temperatura del día a la noche. Las inversiones por radiación ocurren principalmente en los desiertos.

b) Variaciones orográficas. Son una forma de inversión por radiación. El efecto de radiación se amplifica por las características orográficas. En las localidades montañosas, por ejemplo, el aire frío fluye hacia abajo desde las partes altas hacia los valles, donde se enfría aún más.

c) Inversiones de aire tibio. Estas se producen cuando masas de aire tibio son transportadas horizontalmente en una área y viajan sobre una superficie subyacente fría. Las capas más bajas del fluido tibio liberan parte de su calor a la superficie subyacente, enfriándose más que las capas superiores.

d) Inversiones de primavera o nieve. Ocurren cuando masas de aire tibio son transportadas horizontalmente y viajan sobre una superficie cubierta de nieve. Las capas bajas liberan el calor y se enfrían más que las de arriba.

INVERSIONES DE LA ATMÓSFERA LIBRE

Este tipo de inversiones incluyen:

a) Inversiones por fricción. Se forman a unos cuantos cientos de metros sobre la superficie, en el límite superior de la capa de fricción, es decir, de la capa atmosférica. Como aquí la influencia de la superficie es fuerte, la transferencia turbulenta es muy intensa. En la capa de fricción se forma un gradiente vertical como resultado del mezclado turbulento; debido a ello la curva de estratificación se mueve. La caída de la temperatura en la capa superior de la capa provoca una discontinuidad en esta unión, dando lugar a la aparición de un inversión.

b) Inversiones dinámicas. Se desarrollan en capas con grandes velocidades del viento. Los movimientos rápidos el aire succionan las capas adyacentes a bajas velocidades, produciendo movimientos ascendentes y descendentes tanto en la superficie inferior como superior de la capa de alta velocidad. La temperatura del aire aumenta adiabáticamente -es decir, sin producir cambios térmicos en el exterior-, en la zona de movimientos ascendentes. La línea de estratificación inicial se reemplaza por una línea más complicada de alta velocidad. En las capas adyacentes los gradientes de temperatura se incrementan al nivel adiabático.

c) Inversiones anticiclonales o compresionales. Se llaman así porque frecuentemente se desarrollan en zonas de anticiclones –áreas de alta presión barométrica que tiende a aumentar hacia el centro-. En tales regiones de presión, regularmente, se encuentra un movimiento descendente general de la troposfera media y flujo en el aire desde el centro hacia los extremos de la estratosfera baja. Estas inversiones se desarrollan, por lo general, a uno o dos kilómetros de la superficie y, en invierno, algunas veces más abajo. La mayoría de las veces aparecen capas de bruma bajo la inversión.

d) Inversiones frontales. Aparecen en zonas frontales cuando el aire tibio asciende sobre un área de aire frío. En el proceso, las isotermas –zonas de igual temperatura- en la masa de aire tibio se desvían a un nivel más alto que las de la masa de aire frío, y aparece una discontinuidad en la zona de transición. La discontinuidad depende del contraste de temperaturas entre la masa de aire. Entonces puede aparecer un gradiente vertical en esta zona de transición; gradientes de inversión e isotérmicos en el caso de grandes contrastes de temperatura, y gradientes ligeramente positivos para pequeños contrastes.

La diferencia entre las capacidades caloríficas del aire con respecto a otros materiales es la causa principal de las inversiones térmicas, las cuales crean los espejismos más espectaculares. En las zonas polares, al salir e Sol, se calientan los diversos estratos atmosféricos; las capas más cercanas a la nieve, regularmente, se encuentran más frías que las capas superiores que han sido calentadas por los rayos solares. Las distintas temperaturas dan lugar a las inversiones encargadas de producir las capas refractoras.

UNA LENTE ATMOSFÉRICA: EL FATA MORGANA

El espejismo más desconcertante y complicado es, sin duda, el Fata Morgana. Se bautizó con el nombre de un hada, quien –según la leyenda- exhibía sus poderes por medio del espejismo. A Morgana, media hermana del Rey Arturo de Inglaterra, los poetas la representan habitando un palacio de cristal, o en el fondo del mar (en bretón, Morgana significa mujer de mar). Ella tenía el poder de crear castillos en el aire.

El Fata Morgana ocurre generalmente en el estrecho de Messina, entre Italia y Sicilia; así como en la bahía japonesa de Toyama y otros muchos lugares. Este espejismo conocido también como Morgan le Fay o Morgan the Fairy, produce todo tipo de distorsiones: imágenes normales, invertidas, aumentadas o deformadas.

Para que éste se produzca es necesario que el mar esté lo suficientemente caldeado para elevar la temperatura del aire que está en contacto con él; asimismo, requiere de otra capa caliente ubicada a mayor altura, de manera que entre ambas se forme un área de aire frío, la cual actúa como una lente cilíndrica que aumenta las dimensiones verticales del objeto.

Algunos científicos afirman que este fenómeno es el resultado de la existencia de desórdenes en la temperatura, parecidos a los que se presentan en los espejismos superiores e inferiores. Esto implica un marcado incremento en la densidad con la altura hasta un máximo a corta distancia sobre una superficie, seguida de un rápido incremento.

La aparición del Fata Morgana no es repentina y suele precederla una nube fantasmagórica llamada Fata Bromosa, la cual, junto con el aire caliente y el agua tranquila del estrecho de Messina, finge la imagen de una ciudad marítima. Sobre la imagen de la urbe suelen aparecer una o dos ciudades con casas, árboles y calles. Se dice inclusive que algunas veces pasean por ellas personas ataviadas de blanco.

En la actualidad aún no se sabe a ciencia cierta cuál es la lejana ciudad refractada que da lugar al Fata Morgana. Algunos estudiosos creen que se trata del espejismo del puerto siciliano de Messina; para otros, es la imagen refractada de una parte de la costa, cuyos árboles y piedras aumentadas semejan palacios y torres, y hay quienes consideran que es un pueblito pesquero transformado en aquella hermosa metrópoli.

Aunque el Fata Morgana ha sido fotografiado muchas veces, existen gráficas de fenómenos que se han querido pasar como este espejismo. Es el caso de la fotografía tomada en 1807, por el explorador británico Richard C. Willoughby quien, desde Alaska, dijo haber captado la imagen de una ciudad parecida a la del puerto de Bristol, Inglaterra. Se trataba de un fraude. A la izquierda podemos ver a Willoughby y abajo su fotografía.

Este espejismo se produce por las inversiones de temperatura y las propiedades y formación de lentes atmosféricas que producen imágenes múltiples de un objeto distante. La formación de estas lentes naturales se atribuye a un “temblor” en la luz, causado por pequeñas irregularidades en la densidad y la temperatura del aire. En la atmósfera sólo es posible enfocar y definir la posición horizontal de la imagen, debido a que la curvatura varía rápidamente en la sección vertical transversal; así, el objeto aparecerá desenfocado, y surge como una línea vertical borrosa.

El origen del efecto Fata Bromosa (la nube que precede al Morgana) se debe al astigmatismo –alteración del brillo de la imagen de las fuentes de onda-. La superficie del mar, perfectamente plana y uniformemente iluminada, se deforma hasta aparecer como una pared por encima de su nivel. El efecto de empañamiento del astigmatismo elimina todos los detalles de la pared y la imagen del océano no puede ser identificada. La redistribución del brillo en dicha pared hace que ésta sea más blanca que en sus alrededores, apareciendo como un banco de niebla sobre el agua.

La superficie de agua que semeja una pared es el resultado de un perfil de temperatura con un punto de inflexión (inversión de temperatura). Esto provoca un espejismo de tres imágenes.

Si la superficie de temperatura (constante) comienza a inclinarse alrededor de su posición horizontal, dará lugar a ondas. Estas producen que la fuerza de los gradientes en el perfil de temperatura varíe periódicamente. La forma aparente del mar estará un poco fuera del nivel y más brillante, si se le ve a través de una porción de la onda; en tanto que en otra posición se observará oscura y vertical. Cada onda provoca la aparición de un pilar blanquecino. Un aumento de la fuerza del gradiente medio de temperatura hace que la pared blanca parezca tener ventanas oscuras periódicas.

Lo único que se requiere para producir los detalles de una ciudad son pequeñas variaciones en el perfil de temperatura y en la amplitud de las ondas gravitatorias. Para producir el Fata Morgana es necesario que antes se den las condiciones adecuadas, responsables de hacer aparecer los rasgos de líneas, las cuales crean la ilusión de paredes u otros objetos. Un observador, ubicado en un mismo lugar, verá que la imagen cambia en el transcurso del día; dicha transformación se debe a los constantes cambios de la atmósfera.

Las extrañas figuras producidas por el Fata Morgana han sido observadas por varios expedicionarios. Angelucci lo vio como castillos y pilares; Robert E. Peary y Donald Baxter Mac Millan lo observaron durante una expedición por los polos, describiéndolo como las Montañas de Croker Land.

Los espejismos son efectos físicos que han provocado, de acuerdo con diversas historias, locura en muchos hombres, pero también han dado lugar a importantes descubrimientos. Gracias a espejismos como el de Novaya Zemlya, los celtas vislumbraron Islandia desde las islas Faroe a 385 kilómetros de distancia, y Eric el Rojo observó, desde Islandia, las costas de Groenlandia a 300 kilómetros.

REFERENCIAS

Fraser B. Alistair & Mach H. William, Mirages, Scientific American, Vol. 234, 1976, Págs. 102.

Greenler Robert, Rainbows, Halos, and Glories, Cambridge University Press, 1980, Págs. 151-172.

Hunphreys J. W., Physics of the Air, Dover, New York, 1964, Págs. 474-475.

Lehn W. H., The Novaya Zemlya Effect: An Artic Mirage, Journal of the Optical Society of America, Vol. 69, 1979, Págs. 776.

Minnaert M., The Nature of Light and Colour in the Open Air, Dover, New York, 1954.

Ruiz Noguez Luis & Soberano María del Carmen, Los espejismos, Revista de Geografía Universal, Año II, Vol. 21, No. 3, México, abril de 1986, Págs. 186-201.

Sawatzky H. L. & Lehn H. W., The Artic Mirage and Early North Atlantic, Science, Vol. 192, 1976, Pág. 1300.

Espejismos (Primera parte)

LOS ESPEJISMOS. UNA BROMA DE LA NATURALEZA

Estos fenómenos físicos provocan locura, según innumerables historias, a hombres solitarios que viajan a través del desierto o por alta mar. Aún en nuestros días, muchos desconocen que los espejismos son resultado de la refracción de la luz y se les confunde con fantasmas y alucinaciones.

Numerosos relatos referidos a los desiertos describen a hombres que en su intento por cruzarlos llegan a perder la razón. No han sido pocas las historias de individuos que, desesperados y sedientos e estos inhóspitos terrenos, enloquecen luego de haber visto esfumarse el tan ansiado oasis que, momentos antes, ocupara una parte del desolado escenario. De igual forma han visto desvanecerse ciudades o múltiples objetos vislumbrados desde la lejanía; como fantasmas que gustan de engañar los ojos del observador.

Sin embargo, el espejismo no es un fenómeno exclusivo de los desiertos. Algunos marineros, por ejemplo, han observado, desde sus embarcaciones, pequeñas islas en medio del mar. En las grandes urbes también tienen lugar los espejismos, y los más comunes son los “charcos de agua” que se observan sobre las carreteras.

La imagen de gente caminando sobre el agua es ciertamente real, pero es una imagen no un objeto. Uno podría suponer que ya que la imagen muestra gente caminando sobre el agua la gente realmente lo está haciendo. Usualmente al ver algo de esta clase, uno da por hecho la distinción entre imagen y objeto. Uno sabe que una persona que se ve un poco distorsionada que aparece en la pantalla de televisión es una imagen, y el individuo, perfectamente normal, está a considerable distancia frente a la cámara. Las imágenes vistas a través de lentes atmosféricas no son más ilusorias que las imágenes vista a través de telescopios o de lentes.

Todos los espejismos son formas distorsionadas de objetos reales, excepto el Fata Morgana. Este es el único capaz de producir imágenes que no corresponden a los objetos que los originan. En las superficies uniformemente iluminadas aparecen paredes de los que todo indicio de la figura original ha sido borrado. La brillantez de dichas paredes crea nuevas imágenes.

Los espejismos tampoco son alucinaciones o fantasías, como en un principio se creyó, sino efectos físicos, cuya existencia ha sido comprobada con fotografías. Se trata, en concreto, de simples imágenes refractadas de objetos reales; son distorsiones e un mundo circunvecino.

La palabra para designar a los espejismos en inglés, Mirage, proviene del vocablo francés “se mirer”, ser reflectado, y aunque muchas de las imágenes vistas en el espejismo se parecen a aquellas vistas en espejos irregulares, el fenómeno de la reflexión no toma parte en los espejismos. Actuando como una lente más que como un espejo, la atmósfera produce espejismos por refracción. Las lentes atmosféricas no son como las que encontramos en las cámaras fotográficos, los telescopios o los binoculares. Las lentes hechas de vidrio tienen un índice de refracción uniforme y la luz que pasa por ellos cambia de dirección generando imágenes por su curvatura. En la atmósfera las lentes no tienen forma, ya que ambos, el observador y el objeto observado están dentro de ella. La atmósfera hace que la luz cambie de dirección como resultado de variaciones graduales de su índice de refracción.

Los Bahr el Shaitan o Lagos de Satán –nombre con el que los árabes designan a los espejismos de agua en el desierto-, así como los “charcos” que aparecen en la cinta asfáltica, son imágenes refractadas del cielo; asimismo, las islas que se supone existen en el mar son resultado de la refracción de montañas, barcos y ciudades que, casi siempre, se encuentran a muchos kilómetros de distancia.

Así, lo que en realidad es una pequeña piedra aparece como un castillo, un pato como un monstruo, una montaña como una ciudad o una ínsula, etc., debido a que los espejismos deforman, amplían, contraen o distorsionan los objetos.

REFRACCÓN DE LA LUZ

La óptica define al espejismo como la aparición falaz de un objeto distante, resultado de la refracción (curvatura) de un rayo de luz provocada por la atmósfera. La refracción ocurre en el punto donde la luz pasa de un espacio a otro de diferente densidad. En el vacío, la luz viaja a una velocidad cercana a los 300,000 kilómetros por segundo; cuando pasa a través de la atmósfera o cualquier otro medio material su velocidad se reduce, y cuanto más denso, compacto y espeso es el aire o bloque transparente que atraviese, más dilata su trayectoria. En el agua, mientras tanto, la velocidad de la luz alcanza 226,000 kilómetros por segundo y en el vidrio (más denso que el agua) es de 200,000 kilómetros por segundo.

La luz siempre viaja en línea recta en un ambiente homogéneo; por eso, cuando la temperatura es constante el haz de luz no se desvía. Empero, al pasar de un ambiente a otro lo hace de manera oblicua y no perpendicular ni de frente. Cuando los rayos entran oblicuos éstos son frenados por la densidad para después viajar hacia abajo, pero una vez que éstos salen de su ambiente, reanudan su velocidad y camino originales.

El índice de refracción, que se obtiene dividiendo la velocidad de la luz en el vacío entre la velocidad de ésta en el medio de que se trate, depende de la humedad y la densidad del medio, comúnmente el aire, la que a su vez está subordinada a la temperatura y la presión. A temperaturas altas, la densidad del medio es baja y, por lo tanto, también lo es el índice de refracción. Cuanto mayor es el gradiente (la relación entre la diferencia de presión, temperatura, etcétera, de los lugares) de temperatura y, por ende, el gradiente del índice de refracción, la variación en la dirección de la luz aumenta. Cuando la temperatura es la misma, la luz no se desvía.

Los rayos de luz toman una trayectoria parabólica al pasar de un medio a otro. La curvatura del rayo, entonces, es proporcional al gradiente de temperatura, medido perpendicularmente al rayo, de forma que el rayo se curva más cuando viaja paralelamente a las líneas de temperatura constante. La curvatura del rayo provoca que la imagen se desplace de su posición original. Ya que el rayo siempre cambia su dirección de tal forma que el aire frío (más denso) quede dentro de la curva, la imagen se desplaza en dirección del aire tibio (menos denso).

Un ejemplo claro de refracción es el Sol. La atmósfera de la Tierra desvía los rayos de luz. Debido a esta manifestación, el Sol puede verse antes de que realmente aparezca en el horizonte; lo mismo sucede durante el ocaso, ya que los rayos desviados hacen que el Sol se observe cuando ya se ocultó.

ESPEJISMOS EN EL DESIERTO

En el desierto, los espejismos se producen en días bastante calurosos y sin viento, debido al doblamiento de las ondas de luz en capas de aire de diferente densidad.

La densidad del aire aumenta con la altura. Durante el día, la arena se calienta más que el aire; sin embargo, la región de la atmósfera que se halla más cerca del suelo caldeado por el Sol es calentada. Un rayo de luz procedente de un objeto elevado que se dirige hacia abajo, encuentra en su camino capas de aire cada vez menos densas; al entrar a las áreas más cálidas, se curva por refracción hasta que su pendiente se invierte, y luego se dirige hacia arriba en dirección a las capas más frías. De este modo, el rayo llega los ojos del observador como si viniera de frente. Entonces se podrá ver el objeto real y también la imagen invertida del mismo. Este fenómeno se conoce como espejismo inferior. Un ejemplo puede ser: una carretera aparentemente cubierta de agua o un lago lleno hasta los bordes debido a la refracción del cielo.

De todos los rayos que salen del mismo punto del objeto, pero de diferentes direcciones, aquel que se encuentra cerca de la superficie es el que sufre la desviación más marcada, ya que es ahí donde la temperatura cambia más rápidamente con la altura. Los únicos rayos importantes son los que llegan a los ojos del observador. Los rayos refractados hacen que el objeto se vea invertido. Tanto la imagen real como la invertida pueden ser extendidas o comprimidas verticalmente de acuerdo con la variación de la temperatura con la altura.

Un espejismo inferior es interpretado en el cerebro como una reflexión en la superficie del agua, pues ésta constituye el único lugar en el que se observan los objetos invertidos.

La capa de aire calentada por el suelo se desplaza hacia arriba de manera constante, y es sustituida por otra nueva. Este cambio ininterrumpido provoca que una capa de aire enrarecido (resultado de las diferentes temperaturas de la atmósfera) se encuentre junto a la arena caliente, e influya en la dirección de los rayos.

Este tipo de espejismo también puede observarse en el pavimento caliente. La carretera parece húmeda, pero se trata de áreas del cielo refractadas por el aire cuando está en contacto con una superficie candente.

En el desierto, en un día cálido en el que se llegue a forma una cubierta atmosférica demasiado caliente sobre las abrazadas arenas desérticas, un sujeto colocado a unos centenares de metros de un grupo de palmeras, verá dos grupos en lugar de uno. Al primero de ellos lo observará normalmente en razón de que una parte de los rayos de luz le llegarán de forma directa; el segundo, en tanto, lo vislumbrará debajo del primero en una posición invertida. Como antes se explicó, este fenómeno es creado por los rayos que siguen una trayectoria refractada hasta alcanzar los ojos del observador. Los rayos luminosos bajan en diagonal de las palmeras hacia el aire caliente y de ahí son refractadas hacia arriba. En este caso, como la luz del cielo es refractada por el aire enrarecido, el individuo tiene la impresión de que se trata de un lago donde se reflejan las palmeras.

En el espejismo inferior la superficie horizontal aparecerá convexa hacia arriba. La impresión es como estar en la parte superior de un plato invertido. Como resultado hay un horizonte óptico más allá del cual la superficie desaparece conforme se curva hacia fuera de la vista del observador (punto de desaparición de un espejismo inferior). Este fenómeno, algunas veces se llama “inversión o hundimiento” (sinking).

El perfil de temperatura que da lugar a este efecto es muy común en embalses de agua temprano por la mañana. El agua retiene su calor en la noche pero la tierra que la rodea se enfría. El aire frío de la tierra fluye hacia el agua tibia y se calienta de la parte inferior creando un perfil de temperatura en el que la temperatura decrece con la altura.

PUNTO DE DESAPARICIÓN DE UN ESPEJISMO INFERIOR

Otro aspecto importante de los espejismos inferiores es el punto de desaparición. Presentes las condiciones de espejismo, este fenómeno aparece cuando los rayos de luz, por ejemplo, llegan a una pared, partiendo de un objeto o sujeto ubicado a la mitad del tronco de un árbol –en este caso un mono.

Los rayos numerados del 1 al 5 toman diferentes direcciones; al salir, cada rayo se inclina más que el anterior. Si un observador se coloca contra la pared, los rayos provenientes del objeto ubicado más o menos a una distancia lejana, llegarían de la siguiente manera: el rayo 1 llegaría al punto más alto (A), el rayo 2 al punto de abajo (B) y el 3 tomaría una trayectoria directa, alcanzando el siguiente punto (C). Hasta aquí todo sería normal. Sin embargo, los rayos 4 y 5 presentarían una marcada variación; el 4 tomaría una trayectoria hacia arriba hasta llegar al punto B, en tanto que el 5 llegaría al punto A.

De todos los rayos luminosos que parten del objeto colocado sobre el tronco, ninguno alcanza cualquier otro punto inferior al C. Si, en cambio, un observador se colocara en el punto A, éste podría ver directamente el objeto sobre el arbusto y, al mismo tiempo, la imagen invertida del mismo (causada por el rayo 5). Igualmente, vería dos imágenes en caso de que se colocara en el punto B; empero, el ángulo formado entre los dos rayos, provocaría que las imágenes se cerraran o juntaran más que en el punto A. Si la persona estuviera en un punto inferior al C, las dos imágenes formarían una sola, y si se ubicara en el punto C, únicamente observaría la parte superior del árbol. Por último, si el observador está en D, el objeto desaparecería. Esto es lo que se llama punto de desaparición.

En este tipo de espejismos hay una línea de desvanecimiento que pasa a través del objeto o sujeto (espalda del mono), esto provoca que aquello que está debajo no se vea. Parece ser que la imagen invertida es una reflexión que se produce en esta línea. Si la persona se aleja, la línea de desaparición se eleva y, entonces, sólo verá la parte superior del árbol, es decir, las imágenes real y refractada de la copa.

ESPEJISMOS SUPERIORES Y LATERALES

Hay un relato de un hombre que dice haber salvado la vida, en un recorrido por las montañas Rocosas, en América del Norte, gracias a que vio la imagen refractada de un oso que lo acechaba a la vuelta del camino. Este tipo de fenómeno es conocido como espejismo lateral y es producido bajo ciertas condiciones.

Por ejemplo, el espejismo de un objeto colocado a la vuelta de la esquina puede ser observado cuando se forma una capa de aire frío refractora a lo largo de una superficie vertical, como puede ser la pared helada de un acantilado.

La mayoría de los espejismos laterales son muy semejantes a los superiores. Sin embargo, algunos de aquellos siguen la misma mecánica de los inferiores. El espejismo lateral de un arco sigue un proceso muy parecido al del espejismo inferior. La superficie que se halla junto al perfil de la bóveda es calentada por el Sol; al aumentar la temperatura de la pared, el calor es transferido tanto hacia el interior del edificio como al aire que rodea dicha pared, formándose un gradiente a pocos centímetros de esta superficie. Como el cambio de temperatura es horizontal, la imagen se desplaza hacia un lado, dando como resultado un espejismo lateral.

Un objeto colocado a lo largo de una pared cercano al observador tendrá una sola imagen, pero si el observador está lejos entonces surgirán dos imágenes, y si está a una distancia intermedia el objeto tendrá tres imágenes: dos normales y una invertida en el eje vertical.

Los espejismos superiores, muy parecidos a casi todos los espejismos laterales, suceden comúnmente e las regiones polares, por lo que también se les conoce con el nombre de espejismos polares. Se les llama superiores porque la imagen se desplaza hacia arriba de la posición real de un objeto. Cuando la temperatura aumenta con la altura, una superficie horizontal, tal como un cuerpo de agua, aparecerá cóncavo hacia arriba. Esto da al observador, particularmente uno que este viendo con binoculares, la impresión de estar dentro de un plato superficial largo. La imagen se desplaza hacia arriba de la posición del objeto. Este fenómeno fue denominado por los marinos ingleses como looming (vislumbramiento).

Los espejismos superiores son creados por las inversiones de temperatura; en otras palabras, debido a la existencia de capas de aire caliente sobrepuestas a capas de aire frío. Como se sabe, los rayos luminosos viajan a una velocidad menor en medios muy densos, refractándose o inclinándose al pasar de las capas frías a las calientes.

Este tipo de espejismo se produce cuando la capa de aire que se encuentra más cerca del suelo tiene una temperatura baja, mientras la superior es más caliente. De esta manera el observador puede ver en el cielo imágenes de objetos que se encuentran a distancias lejanas.

Las temperaturas varían con la altura, produciendo elevaciones o inclinaciones en las dimensiones verticales de un objeto. Las elevaciones (towering), también llamadas ampliaciones, tienen lugar cuando la capa de inversión está colocada de tal manera que los rayos superiores que salen del objeto se curvan más que los inferiores, lo cual resulta en una elevación y una ampliación de las dimensiones verticales de dicho objeto.

Si los rayos parten de la base del objeto éstos se curvan hacia abajo más rápidamente que aquellos que salen de la parte superior, y ocurre el fenómeno de inclinación (stopping). Como la refracción de la atmósfera generalmente se incrementa con la distancia al cenit, la base de los objetos cercanos se eleva más que la parte superior, acortándose sus dimensiones verticales. En la figura podemos ver una gráfica de inversión de temperatura y las trayectorias que siguen los rayos dependiendo de la zona o la altura.