¿Qué son las ondas infrarrojas?
Las ondas infrarrojas, o luz infrarroja, son parte del espectro electromagnético. La gente encuentra ondas infrarrojas todos los días; el ojo humano no puede verlo, pero los humanos pueden detectarlo como calor.
Un control remoto usa ondas de luz más allá del espectro visible de la luz (ondas de luz infrarroja) para cambiar los canales en su televisor. Esta región del espectro se divide en infrarrojo cercano, medio y lejano. Los científicos de la Tierra se refieren a la región de 8 a 15 micras (µm) como infrarroja térmica ya que estas longitudes de onda son las mejores para estudiar la energía térmica de onda larga que irradia nuestro planeta.
IZQUIERDA: Un control remoto de televisión típico utiliza energía infrarroja en una longitud de onda de alrededor de 940 nanómetros. Si bien no puede “ver” la luz emitida desde un control remoto, algunas cámaras digitales y celulares son sensibles a la longitud de onda de la radiación. ¡Pruébalo! DERECHA: Las lámparas de calor a menudo emiten energía visible e infrarroja en longitudes de onda entre 500 nm y 3000 nm de longitud. Se pueden usar para calentar baños o mantener calientes los alimentos. Las lámparas de calor también pueden mantener a los pequeños animales y reptiles calientes o incluso para mantener los huevos calientes para que puedan eclosionar.
Crédito: Troy Benesch
DESCUBRIMIENTO DE INFRARROJOS
En 1800, William Herschel realizó un experimento que mide la diferencia de temperatura entre los colores en el espectro visible. Colocó termómetros dentro de cada color del espectro visible. Los resultados mostraron un aumento en la temperatura de azul a rojo. Cuando notó una medición de temperatura aún más cálida justo más allá del extremo rojo del espectro visible, ¡Herschel había descubierto la luz infrarroja!
IMAGEN TÉRMICA
Podemos sentir algo de energía infrarroja como calor. Algunos objetos están tan calientes que también emiten luz visible, como el fuego. Otros objetos, como los humanos, no son tan calientes y solo emiten ondas infrarrojas. Nuestros ojos no pueden ver estas ondas infrarrojas, pero los instrumentos que pueden detectar la energía infrarroja, como las gafas de visión nocturna o las cámaras infrarrojas, nos permiten “ver” las ondas infrarrojas que emiten los objetos cálidos, como los humanos y los animales. Las temperaturas para las siguientes imágenes están en grados Fahrenheit.
Crédito: NASA / JPL-Caltech
ASTRONOMÍA FRÍA
Muchos objetos en el universo son demasiado fríos y débiles para ser detectados en luz visible pero pueden detectarse en el infrarrojo. Los científicos están comenzando a descubrir los misterios de los objetos más fríos del universo, como los planetas, las estrellas frías, las nebulosas y muchos más, al estudiar las ondas infrarrojas que emiten.
La nave espacial Cassini capturó esta imagen de la aurora de Saturno utilizando ondas infrarrojas. La aurora se muestra en azul y las nubes subyacentes se muestran en rojo. Estas auroras son únicas porque pueden cubrir todo el polo, mientras que las auroras alrededor de la Tierra y Júpiter generalmente están confinadas por campos magnéticos a los anillos que rodean los polos magnéticos. La naturaleza grande y variable de estas auroras indica que las partículas cargadas que fluyen desde el Sol están experimentando algún tipo de magnetismo sobre Saturno que antes era inesperado.
VER A TRAVÉS DEL POLVO
Las ondas infrarrojas tienen longitudes de onda más largas que la luz visible y pueden atravesar regiones densas de gas y polvo en el espacio con menos dispersión y absorción. Por lo tanto, la energía infrarroja también puede revelar objetos en el universo que no se pueden ver en luz visible utilizando telescopios ópticos. El telescopio espacial James Webb (JWST) tiene tres instrumentos infrarrojos para ayudar a estudiar los orígenes del universo y la formación de galaxias, estrellas y planetas.
Cuando miramos la constelación de Orión, solo vemos la luz visible. Pero el telescopio espacial Spitzer de la NASA pudo detectar casi 2,300 discos formadores de planetas en la nebulosa de Orion al detectar el brillo infrarrojo de su polvo caliente. Cada disco tiene el potencial para formar planetas y su propio sistema solar. Crédito: Thomas Megeath (Univ. Toledo) et al., JPL, Caltech, NASA
Un pilar compuesto de gas y polvo en la Nebulosa Carina está iluminado por el resplandor de las estrellas masivas cercanas que se muestran a continuación en la imagen de luz visible del Telescopio Espacial Hubble. La radiación intensa y las corrientes rápidas de partículas cargadas de estas estrellas están haciendo que se formen nuevas estrellas dentro del pilar. La mayoría de las nuevas estrellas no se pueden ver en la imagen de luz visible (izquierda) porque densas nubes de gas bloquean su luz. Sin embargo, cuando se ve el pilar utilizando la porción infrarroja del espectro (derecha), prácticamente desaparece, revelando las estrellas bebés detrás de la columna de gas y polvo.
Crédito: NASA, ESA y el equipo Hubble SM4 ERO
MONITOREO DE LA TIERRA
Para los astrofísicos que estudian el universo, las fuentes infrarrojas como los planetas son relativamente frías en comparación con la energía emitida por las estrellas calientes y otros objetos celestes. Los científicos de la Tierra estudian los infrarrojos como la emisión térmica (o calor) de nuestro planeta. Cuando la radiación solar incidente llega a la Tierra, parte de esta energía es absorbida por la atmósfera y la superficie, calentando así el planeta. Este calor se emite desde la Tierra en forma de radiación infrarroja. Los instrumentos a bordo de los satélites de observación de la Tierra pueden detectar esta radiación infrarroja emitida y utilizar las mediciones resultantes para estudiar los cambios en las temperaturas de la superficie terrestre y marina.
Hay otras fuentes de calor en la superficie de la Tierra, como los flujos de lava y los incendios forestales. El instrumento de espectroradiómetro de imagen de resolución moderada (MODIS) a bordo de los satélites Aqua y Terra utiliza datos infrarrojos para monitorear el humo y determinar las fuentes de incendios forestales. Esta información puede ser esencial para los esfuerzos de lucha contra incendios cuando los aviones de reconocimiento de incendios no pueden volar a través del humo espeso. Los datos infrarrojos también pueden permitir a los científicos distinguir los incendios de llamas de las cicatrices de quemaduras que aún arden lentamente.
Crédito: Jeff Schmaltz, Equipo de respuesta rápida MODIS
La imagen global de la derecha es una imagen infrarroja de la Tierra tomada por el satélite GOES 6 en 1986. Un científico usó temperaturas para determinar qué partes de la imagen eran de nubes y cuáles eran terrestres y marítimas. Basado en estas diferencias de temperatura, coloreó cada una por separado usando 256 colores, dando a la imagen una apariencia realista.
Crédito: Centro de Ciencia e Ingeniería Espacial, Universidad de Wisconsin-Madison, Richard Kohrs, diseñador
¿Por qué usar el infrarrojo para obtener imágenes de la Tierra? Si bien es más fácil distinguir las nubes de la tierra en el rango visible, hay más detalles en las nubes en el infrarrojo. Esto es genial para estudiar la estructura de la nube. Por ejemplo, tenga en cuenta que las nubes más oscuras son más cálidas, mientras que las nubes más claras son más frías. Al sudeste de las Islas Galápagos, justo al oeste de la costa de América del Sur, hay un lugar donde se pueden ver varias capas de nubes, con nubes más cálidas en altitudes más bajas, más cerca del océano que las calienta.
Sabemos, al mirar la imagen infrarroja de un gato, que muchas cosas emiten luz infrarroja. Pero muchas cosas también reflejan la luz infrarroja, particularmente la luz infrarroja cercana. Obtenga más información sobre REFLEXIONADO Radiación infrarroja cercana .
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Cita
APA
Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio, Dirección de Misión Científica. (2010) Ondas Infrarrojas. Consultado [insertar fecha – p. Ej. 10 de agosto de 2016] , del sitio web de NASA Science: http://science.nasa.gov/ems/07_infraredwaves
MLA
Dirección de Misión Científica. “Ondas infrarrojas” Ciencia de la NASA . 2010. Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio. [insertar fecha – p. Ej. 10 de agosto de 2016] http://science.nasa.gov / ems / 07_infraredwaves