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

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La respuesta a su pregunta es sí: la luz (natural o artificial) viaja en el vacío a una velocidad finita de alrededor de 300.000 km / s. La luz se comporta como una ola (como las que vemos en el agua al lanzar una piedra) o como una partícula (como una bola de billar). Esta compleja naturaleza de la luz ha provocado un debate durante siglos. Albert Einstein estableció en 1905 que la luz estaba formada por partículas que él llamó fotones, y de Broglie, en 1925, propuso la dualidad onda-partícula.

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Y que hay con Se hace ¿la luz? De campos eléctricos y magnéticos. Para comprender cuáles son estos campos, piense en dos imanes que armamos. Sabes que dependiendo de la orientación entre sus polos, estos se atraen si los enfrentamos por polos opuestos o se repelen si los enfrentamos por lo mismo. Y esto sucede en un área específica y cercana alrededor de los imanes, y no más. El campo magnético describe esa región del espacio donde ocurre este fenómeno. Y en el caso del campo eléctrico es similar. Para poder visualizarlo piensa en un bolígrafo que hayas frotado varias veces con la manga de tu chaqueta de lana, si lo acercamos a unos trozos de papel, los atrae. La región del espacio en la que se produce este fenómeno en el que cargas de diferentes signos se atraen y las del mismo signo se repelen, describe el campo eléctrico. Ahora imagina que tienes un campo eléctrico, o un campo magnético, que cambia con el tiempo. Resulta que un campo eléctrico variable en el tiempo genera un campo magnético a su vez y viceversa. 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 propaga indefinidamente y viaja en el espacio. De hecho, la luz que genera el Sol puede viajar millones de kilómetros a través del vacío hasta la Tierra sin cambiar sus propiedades, y solo cuando encuentra materia, hace cosas: reflejada, refractada, etc.

Hay campos eléctricos que generan campos magnéticos y campos magnéticos que generan campos eléctricos y esto da como resultado una onda.

Esta onda electromagnética, como cualquier onda, tiene una característica que llamamos «longitud de onda» que es la distancia entre dos picos consecutivos. Dependiendo de cuál sea esta distancia, tenemos diferentes tipos de radiación electromagnética. Lo que llamamos luz visible, que ven nuestros ojos, corresponde a los colores del arco iris y varía desde el púrpura (con una longitud de onda de 400 nanómetros) hasta el rojo (alrededor de 780 nanómetros). Estamos hablando de nanómetros, que es una distancia minúscula. Para visualizar qué es un nanómetro, me dieron el siguiente ejemplo: Imagina una aceituna en medio de una cancha de fútbol, ​​y ahora reduces la cancha de fútbol con la aceituna en el medio hasta que te quepa la uña del dedo gordo del pie. En ese momento la aceituna estaría a unos nanómetros. Bueno, ondas de esas longitudes son lo que el ojo humano puede detectar. Pero también existen otras radiaciones electromagnéticas de longitudes de onda mucho más cortas y energéticas, como los rayos X, del tamaño de los átomos que componen la materia; o mucho más grandes y «más suaves», como las ondas de radio, siempre que la altura de los edificios.

La diferencia entre el Sol y una bombilla incandescente antigua es que, aunque ambas generan radiación electromagnética de todas las longitudes de onda, la mayor parte de la energía de la luz solar corresponde a luz visible y, en cambio, la bombilla emite solo una pequeña cantidad. distancia. El resto se «desperdicia» en gran parte en forma de calor (es por eso que estas bombillas son reemplazadas por LED que emiten principalmente luz visible). Esta diferencia se debe a las distintas temperaturas a las que se encuentran el Sol y el bulbo.

En el Sol hay una masa de gas sometida a altísimas presiones y temperaturas (15.000.000 oC en el interior y 5.500 oC en la superficie) donde se genera mucha energía en los procesos de fusión nuclear. Esta energía es la que llega a la Tierra en forma de ondas electromagnéticas que se mueven en el vacío a una velocidad de unos 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 mucho (3.000ºC) y emite luz. Sin embargo, su temperatura es mucho más baja que la del Sol, y esto es lo que determina que la mayor parte de la energía corresponda a radiación que el ojo humano no ve (en el infrarrojo, principalmente, por eso no tenemos que aplicar el crema bajo luz artificial). Es decir, aunque pueda parecer que la luz natural y la artificial son diferentes, ambas están «hechas» de lo mismo, se rigen por las mismas leyes físicas y se mueven a 300.000 km / s en el aire o en el 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 por correo electrónico desde Ismael Roberto Carranza Corzo

Coordinación y redacción: Victoria Toro

Nosotros contestamos es una clínica científica semanal, patrocinada por el Fundación Dr. Antoni Esteve y el programa L’Oréal-Unesco «Para las mujeres en la ciencia», que responde a las preguntas de los lectores sobre ciencia y tecnología. Son científicos y tecnólogos, socios de MI T (Asociación de Mujeres Investigadoras y Tecnológicas), los que responden a esas dudas. Envíe sus preguntas a nosotrasrespondemos@gmail.com o en Twitter #nosotrasrespondemos.

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