¿Has oído hablar de la luz, de los rayos infrarrojos, los rayos X, las ondas de radio, los rayos ultravioleta, los rayos gama y las microondas? Todos ellos forman el espectro electromagnético. Estos tipos de radiación que constituyen el espectro, en realidad son lo mismo, son ondas electromagnéticas generadas en las estrellas que viajan a la velocidad de la luz. Las ondas electromagnéticas consisten en la variación de un campo eléctrico y otro magnético, perpendiculares entre sí. La única diferencia entre ellas es su longitud de onda o su frecuencia.

Las propiedades de las ondas son: la longitud, la amplitud y la frecuencia

La naturaleza de la luz ha sido estudiada desde hace muchos años por científicos tan notables como Newton y Max Plank. Para los astrónomos conocer la radiación electromagnética es un elemento clave debido a que toda la información que obtienen de las estrellas llega a través de su radiación. La luz que emite el Sol o un foco no es más que una forma de energía, conocida como energía radiante.

Si piensas en las olas del mar podrás recordar que se repiten, son cíclicas. La longitud de onda corresponde a los intervalos entre una y otra ola y la frecuencia es el número de olas que pasan en un determinado tiempo. La longitud de onda y la frecuencia son inversamente proporcionales. Esto quiere decir que a mayor longitud de onda menor frecuencia.

Si las ondas electromagnéticas se organizan en un continuo de acuerdo a sus longitudes de onda, se obtiene el espectro electromagnético. Revisa la imagen del espectro. Inicia con la porción que podemos ver y que llamamos luz o luz visible y después desplázate hasta llegar a los rayos gama. Enseguida recorre el lado contrario hacia el infrarrojo y hasta llegar a las ondas de radio. Mientras realizas el recorrido ve leyendo la explicación para cada parte del espectro.

• settings_input_antennaLuz visible

  Es la región que incluye todo lo que ven nuestros ojos, incluyendo las estrellas, galaxias y los colores de la naturaleza. Las longitudes de onda son del orden de 4 a 7 X 10^-7cm. La longitud de onda larga o frecuencias más bajas de la luz visible se perciben como rojas y las longitudes de ondas más cortas o de más alta frecuencia aparecen violetas. Estos colores son los extremos del arcoíris.

• settings_input_antennaLuz ultravioleta

  Observarás una longitud de onda menor y una frecuencia mayor que la luz visible. Te has de acordar que no es bueno permanecer mucho tiempo bajo los rayos del Sol, porque esta radiación puede quemarte y producir cáncer en la piel. Esta luz no es visible para los humanos, aunque algunos insectos si la pueden ver.

• settings_input_antennaLos rayos X

  Son los que tienen mucha energía y penetran algunos materiales, entre ellos casi todo el cuerpo humano excepto los huesos. Así es como se obtienen las radiografías. Muchos objetos en el espacio emiten en rayos X, entre ellos los hoyos negros. El orden de la longitud de onda está entre 10^-9 y 10^-11 cm.

• settings_input_antennaLos rayos gamma

  Se consideran los más peligrosos porque pueden penetrar casi cualquier material. Tienen longitudes de onda muy pequeñas- del orden de 10 a 0.01 nanómetros y frecuencias muy altas. Se observan en las explosiones de supernovas, estrellas de neutrones o pulsares y agujeros negros. Se generan en átomos radiactivos y en explosiones nucleares.

• settings_input_antennaLa radiación infrarroja

  La ubicas si observas el espectro hacia el otro extremo de la luz visible, es decir, hacia longitudes de onda grandes, con longitudes de onda del orden de algunas micras y con frecuencias menores. Todo cuerpo que tenga una temperatura superior al cero absoluto (-273º C)emite rayos infrarrojos y su cantidad está directamente relacionada con la temperatura del objeto. Ésta es la llamada radiación térmica.

• settings_input_antennaLas microondas

  Son como las que emite el horno de microondas y su longitud de onda es del orden de milímetros y hasta algunos centímetros. La energía que proporcionan permite calentar el agua de los alimentos. El radar también funciona en microondas.

• settings_input_antennaLas ondas de radio

  son como las que capta tu radio para escuchar música. Esas ondas tienen una longitud que va de metros hasta kilómetros. Si te preguntan ¿Qué estación escuchas? Respondes el número y el nombre de tu favorita. ¿Sabías que el número corresponde a la frecuencia que emplea dicha estación? Estas ondas también se usan para transmitir señales de televisión y de teléfonos celulares. Cabe aclarar que la longitud de onda para cada caso es diferente.

Espectro electromagnético y efecto Doppler

La luz de la región visible del espectro es la luz blanca. ¿Recuerdas el experimento de Newton de pasar un haz de luz blanca a través de un prisma? Lo que sucede es que al refractarse la luz al pasar por el prisma se descompone en todos los colores del arcoíris, que por cierto no son siete, sino una infinidad de colores diferentes. La transición de uno a otro es gradual, por lo que es imposible definir el límite entre un color y otro. Los diferentes colores en los que se descompone la luz representan distintas cantidades de energía radiante y diferentes longitudes de onda. Los colores en que se descompone la luz se conoce como espectro continuo..

¿Sabías que, para obtener información de las estrellas, galaxias y objetos muy lejanos, lo único que requerimos es la luz que emiten?, ¿Cómo es posible que la luz de las estrellas nos pueda dar información acerca de su composición química, temperatura, distancia respecto a la Tierra, y velocidad con que se alejan o se acercan?

Pues veamos, en 1842 Christian Doppler hizo una observación aplicable a todos los fenómenos ondulatorios (sonido y luz). Lo llamaron efecto Doppler en su honor, y consiste en que la frecuencia de una onda aumenta al acercarse el receptor a la fuente, y disminuye cuando se aleja uno de otro.

Conocemos muy bien este efecto en el caso del sonido. Si entre un observador y una fuente de sonido no hay variación en la distancia, es decir, no se mueve ninguno de los dos. Tampoco habrá variación en la frecuencia del sonido, y lo escucharemos igual. En cambio, si la fuente de sonido se mueve, pueden ocurrir dos procesos:

• Si la fuente se acerca a nosotros las ondas tienden a “comprimirse” por lo que percibimos un sonido agudo de mayor frecuencia y menor longitud de onda.
• Si la fuente se aleja de nosotros las ondas tienden a “alargarse”, por lo que percibimos un sonido grave, pues su frecuencia disminuye, pero aumenta su longitud.

En el caso de la luz, ya dijimos arriba que el extremo rojo del arcoíris tiene longitudes de onda más largas y, por lo tanto, frecuencias menores, y para el color azul sucede lo contrario, menor longitud de onda y mayor frecuencia.

Corrimiento al rojo

En la década de 1920 el astrónomo Edwin Hubble observó algunas galaxias, y para su sorpresa notó que la luz que emitían estaba enrojecida. Este hecho llevó a concluir que las galaxias que estudiaba se alejaban de nosotros, porque se observó que las líneas de su espectro estaban desplazadas hacia longitudes de onda mayores o frecuencias más bajas, es decir, hacia el rojo del espectro.

Este comportamiento de las ondas electromagnéticas luminosas era similar al comportamiento de las ondas de sonido al alejarse de nosotros la fuente sonora. A partir de estas observaciones surgió la idea de que, si las galaxias se están alejando, entonces el Universo está en expansión. A este descubrimiento se le llamó el corrimiento al rojo ¿Te parece interesante?

Cuando la luz de una estrella, una galaxia o cualquier fuente de luz se descompone con un espectroscopio, en el espectro resultante aparecen rayas oscuras, que corresponden a las partes del espectro que contienen menos luz que las contiguas. Si observas el esquema, verás que hay tres espectros que representan la línea del hidrógeno alfa (Hα). En la explicación del esquema se puede leer la velocidad de recesión (velocidad de alejamiento con respecto al observador). En el primero, la línea oscura ocupa su posición original; en el segundo, la línea se ha desplazado levemente a la derecha, es decir, hacia el rojo, pues como se lee al pie, la velocidad es de 24, 000 Km/h, por otra parte, en el tercer espectro el corrimiento al rojo es considerable, en virtud de que la velocidad de alejamiento es de 135,000 Km/h.

Con estas observaciones y mediciones se desarrolló uno de los pilares de la teoría que explica el origen del Universo: la teoría del Big Bang, que hasta la fecha es la más aceptada. Entonces, ¿podrías explicar qué sucede si una galaxia se acerca a la nuestra?

Autoevaluación

Ahora veamos lo que has aprendido

El es la forma en que podemos representar las diferentes que se organizan en un continuo de acuerdo a sus longitudes de que corresponde a los intervalos entre una y otra, y la es el número que pasan en un determinado tiempo. Por ello es que existen diferentes tipos de onda que van desde las más pequeñas como los , la región de que nos permite captar todo lo que observamos hasta las ondas de que escuchas con tu estación favorita.