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El espectro electromagnético (EM) es la gama de todos los tipos de radiación EM. La radiación es energía que viaja y se propaga a medida que avanza la luz visible que proviene de una lámpara en su casa y las ondas de radio que provienen de una estación de radio son dos tipos de radiación electromagnética. Los otros tipos de radiación electromagnética que componen el espectro electromagnético son las microondas, la luz infrarroja, la luz ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma.
Sabes más del espectro electromagnético de lo que crees. La siguiente imagen muestra dónde podrías encontrar cada porción del espectro EM en tu día a día.
El espectro electromagnético desde la energía más baja/longitud de onda más larga (arriba) hasta la energía más alta/longitud de onda más corta (abajo). (Crédito: Imagine the Universe de la NASA)
Radio: Tu radio capta las ondas de radio emitidas por las emisoras de radio, trayendo tus melodías favoritas. Las ondas de radio también son emitidas por las estrellas y los gases del espacio.
Microondas: La radiación de microondas cocinará tus palomitas en pocos minutos, pero también es utilizada por los astrónomos para conocer la estructura de las galaxias cercanas.
Infrarrojos: Las gafas de visión nocturna captan la luz infrarroja que emiten nuestra piel y los objetos con calor. En el espacio, la luz infrarroja nos ayuda a cartografiar el polvo entre las estrellas.
Visible: Nuestros ojos detectan la luz visible. Las luciérnagas, las bombillas y las estrellas emiten luz visible.
Ultravioleta: La radiación ultravioleta es emitida por el Sol y es la razón por la que la piel se broncea y se quema. Los objetos «calientes» del espacio también emiten radiación ultravioleta.
Rayos X: Un dentista utiliza los rayos X para obtener imágenes de sus dientes, y la seguridad del aeropuerto los utiliza para ver a través de su bolsa. Los gases calientes del Universo también emiten rayos X.
Rayos gamma: Los médicos utilizan las imágenes de rayos gamma para ver el interior de su cuerpo. El mayor generador de rayos gamma de todos es el Universo.
¿Es lo mismo una onda de radio que un rayo gamma?
¿Son las ondas de radio objetos físicos completamente diferentes a los rayos gamma? Se producen en procesos diferentes y se detectan de forma distinta, pero no son fundamentalmente diferentes. Las ondas de radio, los rayos gamma, la luz visible y todas las demás partes del espectro electromagnético son radiación electromagnética.
La radiación electromagnética puede describirse en términos de una corriente de partículas sin masa, llamadas fotones, cada una de las cuales viaja en forma de onda a la velocidad de la luz. Cada fotón contiene una determinada cantidad de energía. Los diferentes tipos de radiación se definen por la cantidad de energía que contienen los fotones. Las ondas de radio tienen fotones con poca energía, los fotones de microondas tienen un poco más de energía que las ondas de radio, los fotones de infrarrojos tienen todavía más, luego los visibles, los ultravioletas, los rayos X y, los más energéticos de todos, los rayos gamma.
Medición de la radiación electromagnética
La radiación electromagnética puede expresarse en términos de energía, longitud de onda o frecuencia. La frecuencia se mide en ciclos por segundo, o Hertz. La longitud de onda se mide en metros. La energía se mide en electronvoltios. Cada una de estas tres magnitudes para describir la radiación electromagnética están relacionadas entre sí de forma matemática precisa. Pero, ¿por qué tener tres formas de describir las cosas, cada una con un conjunto diferente de unidades físicas?
Comparación de la longitud de onda, la frecuencia y la energía del espectro electromagnético. (Crédito: NASA’s Imagine the Universe)
La respuesta corta es que a los científicos no les gusta usar números más grandes o más pequeños de lo necesario. Es mucho más fácil decir o escribir «dos kilómetros» que «dos mil metros». Por lo general, los científicos utilizan las unidades más fáciles para el tipo de radiación EM con el que trabajan.
Los astrónomos que estudian las ondas de radio tienden a utilizar las longitudes de onda o las frecuencias. La mayor parte de la parte de radio del espectro EM cae en el rango de aproximadamente 1 cm a 1 km, que es de 30 gigahercios (GHz) a 300 kilohercios (kHz) en frecuencias. La radio es una parte muy amplia del espectro EM.
Los astrónomos infrarrojos y ópticos suelen utilizar la longitud de onda. Los astrónomos infrarrojos utilizan micras (millonésimas de metro) para las longitudes de onda, por lo que su parte del espectro EM cae en el rango de 1 a 100 micras. Los astrónomos ópticos utilizan tanto angstroms (0,00000001 cm, o 10-8 cm) como nanómetros (0,0000001 cm, o 10-7 cm). Utilizando los nanómetros, la luz violeta, azul, verde, amarilla, naranja y roja tienen longitudes de onda entre 400 y 700 nanómetros. (Este rango es sólo una pequeña parte de todo el espectro EM, por lo que la luz que nuestros ojos pueden ver es sólo una pequeña fracción de toda la radiación EM que nos rodea.)
Las longitudes de onda de las regiones ultravioleta, rayos X y rayos gamma del espectro EM son muy pequeñas. En lugar de utilizar las longitudes de onda, los astrónomos que estudian estas porciones del espectro EM suelen referirse a estos fotones por sus energías, medidas en electronvoltios (eV). La radiación ultravioleta se encuentra en el rango de unos pocos electrón-voltios a unos 100 eV. Los fotones de rayos X tienen energías en el rango de 100 eV a 100.000 eV (o 100 keV). Los rayos gamma son entonces todos los fotones con energías superiores a 100 keV.
Muéstrame un gráfico de los regímenes de longitud de onda, frecuencia y energíadel espectro
¿Por qué ponemos telescopios en órbita?
La mayor parte de la radiación electromagnética procedente del espacio no puede alcanzar la superficie de la Tierra. Las radiofrecuencias, la luz visible y algo de luz ultravioleta llegan al nivel del mar. Los astrónomos pueden observar algunas longitudes de onda infrarrojas colocando telescopios en las cimas de las montañas. Los experimentos en globo pueden llegar a 35 km por encima de la superficie y pueden funcionar durante meses. Los vuelos en cohete pueden llevar los instrumentos a toda la altura de la atmósfera terrestre, pero sólo durante unos minutos antes de caer de nuevo a la Tierra.
Para las observaciones a largo plazo, sin embargo, es mejor tener su detector en un satélite en órbita y estar por encima de todo!
Actualizado: Marzo de 2013