El misterio de la fotografía.

Hace unos meses Inés me preguntaba que "cómo era posible que saliesen las fotos", yo con mi habitual buena voluntad comencé a explicárselo pero me dejó de hacer caso en cuanto tuvo ocasión de ello. Esta vez podrá no leer la explicación (pese a que ella hizo la pregunta, y por lo tanto, ella es la primera que debería leer) pero no la interrumpirá.

La fotografía tradicional, o analógica, se basa en dos fundamentos. El primero de ellos, y que a muchos aficionados al arte les sonará es la "Cámara oscura" o "Caja mágica"(se dice que Vermeer la usaba para sus magníficas pinturas) y la otra es la capacidad de la luz para deshacer unas moléculas y convertirlas en otras.

No se conoce quién es el inventor o descubridor de la cámara oscura, aunque se sabe que se usa desde la antigüedad para ver eclipses o para realizar pinturas. Es cierto que la imagen que he puesto es fea pero también es muy ilustrativa, y lo mejor de todo es que ¡¡ocurre de verdad!!. El fundamento científico de la cámara oscura es muy simple, si hacemos un agujero lo suficientemente pequeño en una caja, tubo o habitación, por el que sólo puedan pasar un rayo de luz que provenga de cada punto de la imagen a la que apunta el agujero, se formará una imagen invertida del objeto. Quizá dicho así sea poco convincente, pero es bastante lógico.

Vamos a centrarnos primero en un objeto que sea claramente emisor de luz, como por ejemplo una vela. Primero vamos a considerar que la luz se mueve por rayos que van en línea recta desde el emisor, en este caso la vela, aunque esta consideración no es del todo cierta físicamente podemos afirmar que en este caso sí lo es. También hemos de considerar que la luz que emite la vela no procede de un único punto sino que la llama está formada por muchísimos puntos emisores de luz. Por último debemos considerar que cada punto emite infinitos rayos de luz en todas las direcciones además hay que saber que cuando el rayo choque contra una superficie capaz de reflejarlo en esta superficie observaremos una imagen exacta pero invertida del punto emisor. Si nosotros ponemos un objeto que haga de pantalla, por ejemplo un papel, alejado unos 20 centímetros de la vela, éste quedará iluminado por infinidad de rayos de luz muchos de ellos procedentes de los mismos puntos emisores de luz, no se formará ninguna imagen puesto que la cantidad enorme de rayos que llegan, muchos de ellos del mismo punto emisor, darán una imagen de sí mismos en cada punto al que lleguen de forma que ninguna imagen se reconozca, tan sólo luz.

Ahora bien si ponemos un filtro a estos rayos, por ejemplo, una caja que tiene en uno de sus laterales un agujerito muy pequeño que tan sólo deje pasar un rayo procedente de cada punto, en el lateral opuesto a este la pantalla (el folio blanco) y en la parte de arriba un agujero de unos 5 centímetros de diámetro por el que podamos observar. Si apuntamos a la vela veremos que se forma la imagen de la vela, esto ocurre por lo ya comentado arriba (cada rayo crea una imagen exacta de su punto emisor) . Esta imagen estará desenfocada pero se enfocará fácilmente si nos acercamos o alejamos de la vela. Si aún así no se enfoca quizá el agujerito es demasiado grande. En una cámara de fotos, estos problemas de enfoque se solucionan con lentes. Las lentes son lo suficientemente complejas como para dedicarles un artículo entero, pero una sola lente es capaz de hacer lo mismo que el agujerito en la cámara oscura.

El otro principio científico de la fotografía es la degradación que sufren algunas moléculas con la luz. No es tan difícil imaginarse que la luz sea capaz de hacer esto, porque ¿quién no ha visto como los libros de un escaparate al sol perdían su color si permanecían en él muchos días? El Sol es capaz de degradar los muchos sustancias, entre ellas los pigmentos, todo el mundo sabe que el sol decolora la ropa, estropea los tejidos y quita los olores (consejo: si después de estar en un bar la ropa os huele a tabaco pero aún está limpia hay una solución que evita lavarla y es ponerla unos minutos al sol, a ser posible en una zona aireada, en menos de 15 minutos no habrá huella de los olores). Evidentemente es fácil imaginarse que combinar el poder de la cámara oscura con el del sol es inventar la fotografía, exaqctamente eso es pero no es tan fácil como poner un papel en el lado opuesto al agujerito de la cámara oscura.

Para crear una fotografía se necesita una sustancia que se degrade muy rápido, tan rápido que no le de tiempo a una persona a moverse y dejar la fotografía movida. Por supuesto estas sustancias existen. La fotografía en color era (antes de que la informática la destruyera) un museo de sustancias químicas que la luz degradaba de forma que se ponían de unos y otros colores (en forma de negativo y que luego había que revelar, es decir, velar otra vez o lo que es lo mismo hacer una fotografía del negativo de forma que los colores negativos se convierten en los originales, o positivos.). Este museo es fácilmente simplificable con la fotografía en blanco y negro.

Las primeras fotografías utilizaban como papel fotográfico, es decir, dónde llegaban los pocos rayos de luz que habían conseguido superar el agujerito, una placa en la que se colocaba una sal de plata (normalmente bromuro de plata) mezcladas con una gelatina y otros compuestos químicos. El bromuro de plata es de color blanquecino pero la luz es capaz de disociarlo en plata metálica y anión bromuro que se combina con el resto de sustancias químicas, de forma que las zonas donde da la luz quedaban de color negro (el color de la plata nativa o metálica) mientras que las zonas donde llegaba menos luz quedaban grises o blancas si no les da nada de luz. Si posteriormente hacemos una fotografía a esta "fotografía" en negativo saldrá una foto positiva ya que las zonas oscuras ( las que originalmente fueron golpeadas por la luz) quedarán reflejadas en la siguiente fotografía como zonas claras, ya que estas zonas oscuras no reflejan apenas la luz (todos sabemos que los objetos oscuros absorben la luz y los claros la reflejan, si no ¿por qué se calentarían las prendas negras tanto cuando nos ponemos al sol?), y viceversa.

Respecto a la fotografía digital es mucho más compleja, aunque quizá más sencilla de explicar rápidamente. En vez de colocar una placa con infinidad de sustancias químicas en el lado opuesto del agujerito, se coloca un sensor digital capaz de interpretar informáticamente cada rayo de luz que llega y crear una imagen digital con ellos mediante un programa informático. Visto así es muy simple pero es mucho más complejo que la analógica.

Fundamentos ópticos de la fotografía:
http://newton.cnice.mecd.es/4eso/optica/optobjetivos.htm
http://acacia.pntic.mec.es/jruiz27/contenidos.htm

¿Por qué se produce un terremoto?

Pablo me formuló esta pregunta después de sufrir uno de los numerosos terremotos que azotan California. Esta pregunta, y sobre todo Pablo, fueron los que me animaron a escribir este blog.

Un terremoto es un temblor de tierra. Eso lo sabemos todos. Lo que no sabe el todo el mundo es por qué se producen. Algunos dirán que es porque se chocan las placas, lo cual aunque vaga, es una aproximación.

Antes de explicar la formación de un terremoto necesitamos cambiar nuestro concepto de roca. Seguro que muchos de vosotros pensáis que una roca es una sustancia sólida a la que si le aplicamos una fuerza no pasa nada a nos ser que le apliquemos una fuerza muy grande, un martillazo por ejemplo, ya que entonces se parte, esto es algo real, pero no del todo. Sin embargo, sabemos que hay sólidos elásticos, que son sustancias que al aplicarles una fuerza se deforman, pero cuando cesamos de aplicarla vuelven a su posición original, por ejemplo una goma; y sólidos plásticos, que son aquellos que si se les aplica una fuerza se deforman y tras cesar esa fuerza no vuelven a su posición original pero tampoco se han roto, es decir, quedan deformados, por ejemplo la plastilina.

Más difícil es pensar que esto no es verdad y que todos los sólidos en realidad son elásticos, plásticos y frágiles a la vez. Pero tiene sentido si nos centramos en el ejemplo de la goma elástica. Si estiramos un poco la goma, ésta vuelve a su posición original. Si la estiramos bastante, la goma vuelve a una posición parecida a la original pero no exactamente la misma, decimos entonces que se ha dado de sí, o lo que es lo mismo en términos científicos se ha deformado plásticamente ya que hemos superado su límite elástico. Pero si estiramos la goma muchísimo la podemos romper, es decir, hemos superado el límite plástico y hemos entrado en el campo de la fragilidad. Esto ocurre también con las rocas aunque, evidentemente, estos límites comentados son muy distintos.

A partir de ahora, vamos a imaginarnos una roca como una goma elástica. Como imaginar es fácil, vamos a imaginar también que por alguna razón en una zona de la tierra se produce una fuerza que tiende a estirar o a comprimir esta goma. Esta razón puede ser el movimiento de la falla de San Andrés en California, por ejemplo. Al principio la roca no se parte, sino que como una goma se estira. Posteriormente y si el esfuerzo sobre la roca persiste y aumenta, la roca sobrepasa el límite elástico y se deforma. Parece fácil adivinar que si seguimos estirando la goma se fragmentará. Pero esto parece que no explica por qué tiembla la tierra, ¡pero sí lo hace!.

Un piano se afina de la misma forma que una guitarra, cuando un sonido es más grave de lo que debería se estira la cuerda para que suene más agudo. La diferencia principal es que las cuerdas de un piano están mucho más tensas que las de la guitarra. Uno de los mayores temores de los afinadores de pianos del siglo XIX y principios del XX era que una de esas cuerdas se tensase tanto que se rompiese. Temían esto porque si se rompía la cuerda no se quedaba quieta ya que parte de la deformación que había sufrido era elástica y por lo tanto tendía a volver a su forma original, es decir, "saltaba" y les golpeaba en la cara muy fuertemente. Con las gomas pasa lo mismo. Por lo tanto también con las rocas.

Cuando, y tras someterla a una presión o a una tensión, conseguimos partir una roca, ésta libera toda la energía potencial acumulada en forma de deformación elástica, como las gomas y las cuerdas del piano, esta energía se transmite a través de las rocas igual que se transmite el sonido, a través de ondas mecánicas. Puede parecer extraño, pero todos sabemos que si ponemos una botella de agua en una esquina del salón y damos un martillazo en la otra esquina el agua se mueve, porque el golpe (la energía que hemos dado con el martillos) se transmite a través del suelo. Así que se produce el "latigazo" de la roca cuando se fractura (este punto es conocido como hipocentro), posteriormente se transmite hasta la superficie y ésta tiembla (el punto de la superficie al que primero llegan las ondas sísmicas se conoce como epicentro, que por otra parte es donde el terremoto se produce de forma más intensa).

Curiosidades:

Este es el primer sismógrafo de la historia, lo utilizaban en china para detectar terremotos en zonas alejadas de la capital imperial. En la boca de los dragones hay bolas que caían cuando se producía un terremoto, con la particularidad de que la bola que cae indica la dirección en la que se encuentra el epicentro del terremoto (aunque parezca magia no lo es ¡es ciencia!), esto facilitaba el envío de ayuda a esas zonas más rápidamente.

Para saber mucho más sobre los terremotos:

http://earthquake.usgs.gov/

http://www.sciencecourseware.org/eec/Earthquake/

¡Hartos de la aridez de la ciencia!

Hace ya unos meses, mi amigo Sebastián, cogió uno de los libros que me habían recomendado para este año, "A Geological Time Scale 2004", y me dijo "¿Qué?, ¿esta es tu "flamante" nueva adquisición?" y comenzó a hojearlo, con h, porque Sebastián estudia historia y como todos sabemos eso le impide entender mi libro. Después de echarle un vistazo me dijo "No parece tan "chungo" como otras publicaciones científicas, ¡tiene dibujitos!"

La ciencia, en general, tiende a publicarse para sí misma, para que la lean y comprendan tan sólo los "capaces", es decir, escribes para tus iguales, los científicos. Esto hace que un buen libro científico sea flamante, magnífico... para alguien dedicado a la ciencia, mientras que será "Flamante" y bueno para hacer ascuas para, por ejemplo, mi amigo Pablo.

No es que mi amigo Pablo odie la ciencia, qué va... cada vez que le intento explicar algún tema científico él escucha atentamente, a veces fascinado, otras entretenido al menos. El problema de verdad es que hay que estudiar ciencia para entender la ciencia que se escribe hoy en día.

Cada uno de los lectores tendrá su opinión, y son muy libres de tenerla, pero, yo en concreto, opino que la ciencia no se sabe vender, no sabe darse a conocer. Mientras que algunos historiadores venden muchos libros -diría como churros pero creo que a muchos churreros les gustaría vender los churros como libros venden estos autores-, la ciencia vende libros a cuatro científicos. Nadie se preocupa de si realmente eso que han investigado le interesará a los mortales.

Pues bien, este es el blog de todos aquellos que deseáis conocer la ciencia de una forma amena, didáctica y apta para todos los paladares. Escribiré mis propias ideas pero también prometo contestar todas las dudas, preguntas o curiosidades científicas que deseáis saber.

Atentamente vuestro amigo y vecino Spiderman, digoooo, Daniel.