En el ojo del observador

Hace poquito publiqué una foto panorámica de una buena sección de cordillera. Modestia aparte, es una foto increíble. Normalmente, uno saca una foto linda, la mira, dice “¡Qué capo soy!” y sigue con otra cosa, pero este no es mi caso; por alguna razón el asombro me duró algo más de lo normal y apenas me di cuenta de por qué, quise compartirlo acá con ustedes. El post en cuestión pueden verlo acá.

Una de las fotos con la que armé ese post es ésta:

¿Qué es lo que hizo que siga mirando esa foto? No es el hecho de que se vea a 350km de distancia, sino algo mas. En este caso en particular, me quedé viendo justamente la falta de detalles sobre la montaña, cómo se difunde la luz desde allá para acá, y los colores que toman. Uno diría; “si, todo eso es lindo pero no es para tanto” sumado a que la foto en si, mas allá del tamaño, no es muy buena. Lo que me dejó enganchado viendo esa imagen no son los colores en si, sino la explicación que hay de fondo.

Me di cuenta de que ya no veo “colores bonitos” y siluetas de montaña, sino efectos de refracción, dispersión de Rayleigh, la curvatura de la tierra, flujo turbulento (las nubes), patrones de difracción en las luces del pueblito cercano, veo polarización de la luz según la dirección de la visión (aunque el programa que uso para armar la panorámica trata de balancear los tonos para que esto no se note, en este caso sin éxito), veo ruido de Poisson en la foto, eso me lleva a pensar en el efecto fotoeléctrico que permite formar la foto, veo pliegues, volcanes y las fuerzas de tectónica de placas que formaron a la cordillera (aunque esto lo ve con más claridad Guillote).  ¡Hasta veo la rotación de la tierra sobre su eje! (y si, después de todo, es una puesta de sol ¿no?). Me di cuenta de que esta imagen, muchas otras, y todo lo que veo alrededor mío (en este momento estoy viendo al teclado y veo un montón de espacio vacío entre las moléculas de cadena larga que forman el plástico del que está hecho) tiene un tipo de belleza diferente a la que se aprecia a simple vista. No estoy alardeando de lo que sé, que es infinitesimal al lado de lo que no sé (y mucho menos de lo que mucha mas gente sabe) simplemente quería mostrarles cómo cambian los puntos de vista cuando uno empieza realmente a entender; ¿sos geólogo? ¿ cuándo dejó de ser un cacho de piedra para transformarse en roca metamórfica? ¿ músico? ¿ cuándo Phil Collins dejó de ser pop viejo para convertirse en un uso muy pulido de los sintetizadores? Realmente todo lo que nos rodea se vuelve más lindo a medida que comprendemos más. Hace un tiempo que dejé de ver puntos azules y naranjas en el cielo para empezar a ver estrella muy masivas y jóvenes, junto a gigantes rojas tan extendidas que lo que identificamos como “su superficie” tiene menos átomos que un laboratorio de vacío promedio acá en la tierra. Los veo y me imagino lo que les dio origen, una danza de gravedad, presión, temperatura, absorción de luz, alguna que otra onda de choque de una supernova cercana, inclusive perturbaciones gravitacionales de galaxias cercanas,  ¡o tal vez alguna que haya sido comida por la nuestra! (Omega Centauri, te estoy viendo). Si, todo eso de puntos. Y ni me hagan empezar con lo “blanquito” que se ve a través del cielo, esa cosa que le dicen vía láctea…

Una de las razones por las que me decidí a abrir este blog, es justamente para compartir ésto con ustedes. En este post me iba a poner a explicar punto por punto toda la física que hay atrás de lo que se ve en esas fotos, pero mejor me lo tomo con más calma y lo dejo para varios posts seguidos. La seguimos después🙂

No, ¡minga! Por lo menos con algo me despacho.

¿Por qué se ve naranja la foto? Ya mencioné antes acá, y en el post original, la dispersión de Rayleigh. Es justamente la dispersión de la radiación electromagnética cuando esta incide sobre la atmósfera terrestre, la cual sabemos que está compuesta por átomos individuales y moléculas. O sea, aire. Lo que ocurre es que la luz se encuentra estos “obstáculos” en el camino, y lo que le pasa depende en gran medida del tamaño del obstáculo y de la longitud de onda de la luz (La luz es una onda transversal. Su longitud de onda determina lo que percibimos como “color”)

Si el obstáculo es mayor a la longitud de onda, la luz “rebota” independientemente de su longitud de onda, o sea, color. Esto es lo que pasa, por ejemplo, en las nubes; por eso se ven blancas o grises. De hecho, en Astronomía, cuando se tiene que trabajar con atmósferas de estrellas la primera simplificación que se hace es asumir “atmósfera gris” y olvidarse de las dependencias de la absorción con la longitud de onda y otras hierbas.

Si, por otra parte, el obstáculo es menor a la longitud de onda de la luz que incide sobre esta, se produce la dispersión de Rayleigh;

¡Aaaaaaarggghhh! ¡una ecuación! ¡corran por sus vidas!

No se asusten, hay letras y cada una significa algo. El rulito a la izquierda del signo “igual”, se llama sigma (es una letra griega, en minúscula para mas datos) y en este caso se usa para representar al coeficiente de dispersión. ¿Y eso con que se come? Con papas, por supuesto, y nos indica que tanto se va a desviar la luz. Hay letras del otro lado; la luz se va a desviar mas o menos según lo que indiquen esas letras. Como decía Jack el destripador, vamos por partes:

“d” es el diámetro de la partícula con la que se encuentra el rayo de luz. “n” es algo llamado “índice de refracción”; la luz se “desvía” al pasar a un medio de distinta densidad (del aire al agua, al vidrio o a aire un poco mas frío y por lo tanto, mas denso por ejemplo). Nótese esa “y” de cabeza que está abajo de la “d”. Es la letra griega Lambda, y denota la longitud de onda de la luz. Resulta que está abajo, y elevada a la cuarta potencia. O sea que mientras mas grande sea Lambda, se estará dividiendo por un número más grande y sigma nos queda cada vez mas chico. Al revés vale también; mientras más chico Lambda, mucho más chico el número de abajo de esa división y el resultado nos queda mucho más grande. O sea que la dispersión (cuanto se va a desparramar la luz) depende fuertemente de la longitud de onda, y es más importante para longitudes de onda más chicas. ¿Mencioné que eso es el color? Ahora nos vamos acercando al punto; mientras mayor la longitud de onda, más rojo. Menos long. de onda, más azul (y hasta violeta, después ultravioleta, rayos X y rayos gama). Entonces, mientras más “azul” la luz, más fácilmente se dispersa. Esa luz dispersada nos llega a los ojos de distintas direcciones (rayos de luz que pasan por esa parte del cielo hacia donde estemos mirando) y por eso el cielo se ve azul. ¿Que pasa con el violeta? Nuestros ojos no son tan sensibles, ¡y eso que es aún más dispersada que el azul! De la misma forma, cuando miramos hacia el sol (con la debida protección) este se ve amarillento,* porque “pierde” algo de luz azul y violeta en el camino (se dispersa hacia los costados, digamos). ¿Y que pasa en la foto de la panorámica? Si, ese bonito color naranja que empezó todo este mamotreto. Bien, la dispersión aumenta más con el volumen de particulas en el camino, y la luz del sol atraviesa mucha más atmósfera cuando éste está en el horizonte, acentuando el efecto a tal punto que la luz de alrededor del sol se ve naranja. Si ven la primera foto de vuelta, aparte de empezar a entender más (¡ajá!) van a ver que el cielo se ve naranja clarito (tiene más luz pero también más del tono azul) y el Aconcagua rojo oscuro, como con un toque más de morado o violeta…

Es distinto ahora, ¿no?

*Desde el espacio, el sol (y cualquier estrella de ese tipo espectral de hecho) se vería blanco brillante. Si brilla fuertemente en el amarillo, también lo hace en el rojo y en el azul, por lo que se ve blanca. Lo mismo le pasa a las estrellas que tienen su pico de Wien en el verde; esas se ven blancas (si ves una verde, es un sistema binario con una estrella azul y una amarilla). Otro día me armo un post sobre los colores de las estrellas.