Constantemente escuchamos el nombre de muchos «tipos» de ondas: Las microondas que calientan nuestra comida, los rayos X que permiten las radiografías, o los peligrosos rayos ultravioleta (UV) que nos provocan quemaduras al tomar el sol.
Lo cierto es que, si bien la naturaleza de cada una de estas «ondas» es distinta, todas se definen como ondas electromagnéticas. Los puntos clave de este tipo de ondas es que proceden del movimiento de electrones (O más bien fotones, para ser exactos), se mueven a la velocidad de la luz y no necesitan un medio para propagarse.
La luz visible, es decir, la que podemos captar con nuestros ojos, es sólo uno de los tipos de radiación emitida por las estrellas. El rango completo de los diferentes tipos de radiación es lo que llamamos el espectro electromagnético.
El Espectro Electromagnético
Como hemos introducido anteriormente, las ondas electromagnéticas se dividen o se caracterizan por su frecuencia (O longitud de onda, que es su inverso). La frecuencia de una onda nos indica directamente lo energética que es.
El espectro electromagnético se divide principalmente en 7 tipos de radiación en función de su comportamiento y características.
A su vez, dentro el espectro debemos de hacer distinción entre la radiación ionizante y no ionizante. Una radiación es ionizante si tiene suficiente energía como para arrancar electrones de la materia en la que incide, y por lo tanto, de causar modificaciones / inestabilidades en los átomos. Esta es la radiación que es muy peligrosa para los seres vivos porque induce a muerte y modificación celular.
Radiación No Ionizante
Ondas de radio
Las ondas electromagnéticas de menor frecuencia son las ondas de radio, las cuales se emplean principalmente para las comunicaciones.
Dentro del espectro de radio hay muchas frecuencias, empleadas por cada uno de los sistemas de comunicación. Sin embargo, la población civil emplea principalmente 2 bandas de forma cotidiana: AM y FM.
AM (Amplitud Modulada) significa que el tamaño de las ondas es mayor (Baja frecuencia), mientras que FM (Frecuencia Modulada) quiere decir que la frecuencia de las ondas es mayor (Baja longitud de onda).
La diferencia entre ambas es la relación alcance/información. Mientras que el AM permite abarcar grandes territorios y soportar mejor el ruido atmosférico, son ondas de muy baja frecuencia y por lo tanto no son capaces de transmitir tanta información, siendo la calidad baja.
Sin embargo, las FM pueden transmitir mucha información en detrimento de su rango / estabilidad.
Tradicionalmente y en programas de radio de charla a nivel estatal se usan ondas de AM, ya que la calidad es suficiente como para poder escuchar al interlocutor sin problemas y sin ser afectado por nuestra posición geográfica / cambios atmosféricos.
Por otra parte, las emisoras de radio de música emiten todas en FM y suelen tener diferentes frecuencias en función de dónde nos encontremos, siendo necesario resintonizar los canales. La ventaja principal es que la música se escucha con mejor calidad.
Aquí podéis apreciar la diferencia:
Microondas
En el espectro electromagnético, después de las ondas de radio, imperceptibles en teoría por el ser humano, vienen las denominadas microondas, las cuales son empleadas principalmente para calentar alimentos.
La característica principal de este tipo de onda es que son absorbidas por la moléculas que tienen un momento dipolar en líquidos. Lo que ocurre es que las moléculas de agua (Son dipolares) que se encuentran en el alimento son calentadas muy rápidamente, transmitiendo calor a aquello que queríamos calentar.
La principal desventaja de usar un microondas es que el alimento no se cocina correctamente (Sólo se calienta las moléculas de agua) y provoca una ebullición local del agua, de manera que una vez que se enfría de nuevo se siente más «duro» o «seco».
Infrarrojos
La radiación infrarroja tiene muchos usos (Envío y recepción de archivos, mandos de control remoto…) pero está relacionada principalmente con la temperatura.
Como sabréis, el calor se transmite por 3 vías: conducción, convección y radiación. Esta radiación térmica se realiza por medio de ondas electromagnéticas. En temperaturas moderadas, la radiación se encuentra en el espectro infrarrojo, y por lo tanto visualmente no podemos ver la temperatura de un cuerpo. Sin embargo, puede ser captada en las cámaras infrarrojas o de temperatura.
Cuando un cuerpo alcanza temperaturas muy elevadas, esta radiación térmica aumenta su frecuencia (Recordemos que está relacionada con la energía) y entra dentro del espectro visible. Es por ello que a temperaturas elevadas somos capaces de «ver» que algo está caliente.
Luz visible
La luz visible comprende a las diferentes ondas electromagnéticas que somos capaces de ver. En función de la frecuencia, nuestro ojo asocia un color diferente a cada onda, y la mezcla entre ellos nos proporciona una paleta casi infinita de colores. Es una banda muy estrecha dentro del espectro electromagnético pero es fundamental para nosotros.
Quizás viendo la distribución de colores entendéis el orden de los colores del arcoiris y por qué hay ondas infrarrojas y ultravioleta.
De esta manera, el color de un objeto lo marca la frecuencia o frecuencias de las ondas que refleja. Un objeto negro absorbe todos los colores (Toda la luz visible), mientras que un objeto blanco hace rebotar todos los colores.
Mediante el empleo de un prisma de vidrio, Newton demostró que se podía separar la luz blanca en los colores del arcoíris empleando conceptos de refracción y frecuencia de onda.
Este comportamiento, esteticismos aparte, tiene una gran repercusión en qué colores elegimos en función de la temperatura.
En zonas más cálidas donde abunda la luz solar y hace calor, se opta por pintar los edificios de color blanco y de vestir con ropa clara en verano. Por otra parte, en zonas donde hace más frío o en invierno es conveniente emplear colores negros para aumentar al máximo la absorción del calor.
Además, un ejemplo claro de la influencia de los colores respecto a la iluminación es cuando vamos a la nieve. Deberíamos de llevar gafas y protección solar ya que la nieve refleja todos los rayos del sol y de lo contrario nos haríamos daño.
Radiación Ultravioleta (UV)
Después de la luz visible llega la radiación ultravioleta, comúnmente relacionada con el Sol. Este tipo de radiación es mucho más energética que la luz visible y es peligrosa ya que tiene suficiente energía como para romper enlaces químicos y modificar el funcionamiento de las moléculas.
La he situado dentro de la clasificación de «no ionizante«. Sin embargo, en frecuencias elevadas de la radiación ultravioleta comienza a aparecer radiación ionizante, por lo que no podríamos clasificarla plenamente en ninguna de las dos.
Lo que ocurre es que, gracias a la capa de ozono, una gran parte de los rayos ultravioleta que proceden del sol son frenados (Precisamente porque los rayos ionizantes reaccionan con el oxígeno atmosférico \(O_{2}\) y generan el ozono \(O_{3}\) que conforma la capa), y sólo nos llega una pequeña parte de rayos no ionizantes.
No obstante, debido a su alta energía generan quemaduras. Las quemaduras solares se producen debido a los efectos perjudiciales de la radiación UV proveniente del Sol en las células de la piel. Esta radiación las destruye, y en caso de afectar al ADN puede generar cáncer de piel. Es por ello que siempre que vayamos a exponernos al sol durante un tiempo debemos de echarnos crema solar.
Radiación Ionizante
Rayos X
Los Rayos X son los que se emplean en las radiografías para observar los huesos. Esto es debido a que diferentes tejidos absorben diferentes cantidades de radiación.
El calcio de los huesos absorbe la mayoría de los rayos X, por lo que estos se ven blancos. El resto de tejidos absorben menos, y se ven de color gris. El aire absorbe la menor cantidad, por lo que los pulmones se ven negros.
Al igual que en la radiación UV, hay que evitar al máximo la exposición a este tipo de radiación ya que puede ser perjudicial para la salud.
Como curiosidad, se denominan rayos X porque cuando se descubrió este tipo de radiación, desconocida en su momento, se denominó como radiación X al no saber describirlos de ninguna forma.
Rayos gamma
La radiación más energética del espectro electromagnético es la radiación gamma. Se compone de fotones extremadamente energéticos y es producida por los elementos radiactivos y en las reacciones nucleares. También se encuentra en la radiación cósmica, presente en el espacio y proveniente de estrellas y galaxias. Sin embargo, esta es frenada en la atmósfera.
Atraviesa profundamente los materiales y produce daños severos en las células, siendo altamente cancerígeno. Sin embargo, este tipo de radiación se emplea ampliamente en la medicina. Esta radiación es útil para esterilizar el equipo médico, en radiofármacos o incluso en la radioterapia contra el cáncer.
Como muchos sabréis, este tipo de radiación fue la que mató a la famosa científica Marie Curie ya que estudiaba sustancias radiactivas sin ninguna protección al no conocerse los efectos nocivos.
Como curiosidad (Y que siempre me viene a la cabeza cuando mencionan esta radiación) es que Hulk obtuvo sus poderes empleando esta radiación. Su padre le inyectaba una sustancia en sus células que, al ser estimulada por radiación gamma, produjo un cambio permanente en su ADN que le otorgó sus poderes.
Conclusiones acerca del espectro electromagnético
Hemos visto que las ondas electromagnéticas pueden clasificarse en función de su frecuencia y que, a mayor frecuencia, mayor energía. Este aumento en la energía va acompañado de un aumento de su peligrosidad, de manera que a partir del último tramo de los rayos UV las ondas electromagnéticas causan daños en los seres vivos. Por este motivo debemos de evitar su exposición al máximo y reducirla a las situaciones de necesidad.
También hemos visto que las microondas son no ionizantes, es decir, no modifican las moléculas. Esto quiere decir que no son perjudiciales para la salud. Si bien no podemos meter un ser vivo en el microondas porque moriría deshidratado, ingerir alimentos expuestos a este tipo de ondas no debería de suponer ningún riesgo para la salud.
Otro punto fundamental y que debe de quedar bastante claro es que normalmente cuando un cuerpo emite ondas electromagnéticas, estas abarcan en general distintas bandas. Por ejemplo, el Sol (y otros cuerpos cósmicos) emite ondas de todo tipo: desde ondas de radio hasta radiación gamma. Sin embargo, gracias a la acción del campo magnético terrestre y la capa de ozono toda esta radiación nociva es repelida.
Otro ejemplo es el caso del 5G. Esta radiación abarca tanto la banda de ondas de radio como la de microondas.
Como vemos, la radiación emitida es no ionizante, y como tal debería de ser inocua en los seres vivos. Recientemente se ha difundido un bulo en el que supuestamente se dice que el 5G es el causante de la epidemia del coronavirus, lo cual no tiene ningún sentido.
Me encaaanta este post. Llegué a este blog intentando empezar a estudiar matemáticas de forma autodidacta, porque sinceramente durante los años de mi educación secundaria el sistema endocrino y los procesos hormonales de la edad no me permitían prestar atención jaja. Varios años después, y luego de varios intentos de estudiar carreras que no contengan matemáticas, decidí dejar de escaparle y ponerme a comprender de una buena vez este lenguaje tan complejo y bello. Un hecho muy importante que me termino de convencer, también, fue el descubrir la materia: acústica musical, estudiando una licenciatura en música con orientación en dirección orquestal; y llegar a conocer parte de los procesos matemáticos que hace nuestro cerebro sin siquiera saberlo.
Un gusto que todo ese camino me haya dado la posibilidad de pasar por este «rincón digital de conocimiento» tan interesante.
Abrazo grande desde Argentina. Y seguiré leyendo los post de a poquito.
Saludoss!
Hola Nacho, ¡Muchísimas gracias por tu mensaje!
Pues sí, las matemáticas es un lenguaje, como tú has dicho, muy bello. Y el más útil por cierto jejejeje. Te animo a que aprendas todo lo que puedas acerca de las matemáticas y te atrevas a pensar, el lema de Ingeniería Básica, que quiere decir que reflexiones acerca del mundo e intentes no simplemente saber, sino comprender cómo funcionan las cosas.
Un saludo!
Esta muy interesante el como se relaciona todo, ya que soy estudiante de medicina y termine en un post de ingeniería básica gracias a mi materia de Radiología, jajaja.
Claro que sí, es la belleza de la física y las matemáticas. Todo se relaciona entre sí y conceptos de una cosa se emplean en otras ;)))
Tengo una duda sobre lo que comentas. Dices esto: «Como vemos, la radiación emitida es no ionizante, y como tal debería de ser inocua en los seres vivos»
Y esto: «Si bien no podemos meter un ser vivo en el microondas porque moriría deshidratado».
«(Sólo se calienta las moléculas de agua) y provoca una ebullición local del agua»
Nuestro cuerpo es en su mayor parte agua. ¿Cómo podemos estar seguros de que la exposición constante a microondas no nos está dañando, deshidratando, o perjudicando?.
Comentas que esta radiación debería ser inocua, pero ¿estamos seguros de que lo es?.
Hola «reeragg», gracias por tu respuesta.
Pues en cuanto a que es inocua me refiero a que no provoca cambios en el ADN, y por lo tanto, no puede producir los típicos efectos de cáncer, muerte celular, o los síntomas de exposición a radiactividad (que no te causa daño permanente vaya).
Con respecto a cómo nos afecta, pues entiendo a lo que te refieres, pero no deja de ser una «magufada». Los microondas calientan los alimentos pero porque emiten microondas con mucha potencia. Potencia suficiente como para hacer hervir el agua. Compruébalo si quiere en tu microondas, el mío está a 600W o algo así, lo que implica que genera 600J por segundo o lo que es lo mismo en la definición de caloría (Unidad de energía térmica, de símbolo cal, que equivale a la cantidad de calor necesaria para elevar 1 grado centígrado la temperatura de 1 gramo de agua.) 143,403 calorías por segundo.
Entonces, podría hacer un daño a un ser vivo debido a la potencia pero no debido al tipo de onda en sí. Es como si tú te apuntas con un láser en la mano. ¿Sucede algo? No. Sin embargo, apúntate a la mano con un láser de estos fuertes que queman. Ahí ya si que te hace daño, pero porque se emite a mucha potencia.
No sé si me he explicado. Con respecto a lo de que si los microondas nos hacen daño: no. En primer lugar lo notaríamos. Y en segundo lugar no sería físicamente posible porque antes de que te causara daño a ti el aire se calentaría enormemente, se fundirían algunos materiales y la potencia/energía necesaria para llegar hacia ti y afectarte sería casi infinita.
Excelente post, muy bien explicado, gran trabajo de parte del autor o autores
Mi saludo cordial. Con respecto a la AMPLITUD de las ondas electromagnéticas generadas por una partícula cargada en MOVIMIENTO, y teniendo en cuenta que la intensidad del campo eléctrico que genera es de la misma magnitud, pero sentido contrario de la fuerza que ejerce la masa de esta partícula en movimiento, entonces pregunto: ¿la AMPLITUD e la onda es constante al margen de la magnitud de la velocidad de oscilación de la partícula?
La amplitud de las ondas electromagnéticas generadas por una partícula cargada en movimiento no es constante y depende de varios factores, como la magnitud de la velocidad de la partícula o su carga.