Home

      Comment post English
x

Select your language

EnglishEspañol

Qué es la lluvia en la TV


4 people like this


La mayoría de las personas no le dan ninguna importancia, pero unas pocas alguna vez se habrán preguntado de qué se trata esa lluvia que se puede ver en los televisores cuando se sintoniza algún canal para el que no existe transmisora de TV o cuando simplemente no se capta ningún canal (por posibles cortes de señal, fin de la transmisión del día o porque se quitó el cable que conecta la TV con la antena de aire, satelital o señal de cable). Si están leyendo este artículo lo más probable es que se encuentren entre las personas que se preguntan qué son esos puntitos en la pantalla del televisor acompañados por su caracterísitco ruido de lluvia.
 

Ruido o lluvia de televisor o TV
Lluvia en la pantalla del televisor

Esta lluvia es técnicamente conocida como ruido. La misma es provocada por varias fuentes; algunas de ellas son radiación electromagnética que captan los televisores de otros aparatos así como de varias fuentes naturales, entre las que se incluye la llamada radiación cósmica de fondo de microondas.

Aunque suene extraño, estas ondas de microondas que captan los televisores y proyectan a través de la lluvia, no son otra cosa más que el "eco" de la explosión del Big Bang (nacimiento del Universo) ocurrida hace aproximadamente 13.700 millones de años.

En 1960, Arno Penzias y Robert Wilson, dos investigadores de los Laboratorios Bell, en New Jersey; estaban buscando la fuente del ruido o interferencia en comunicaciones satelitales para poder mejorarlas. Estaban buscando en la parte del espectro electromagnético de las microondas (radiación con un poco de mayor frecuencia que las ondas de radio emitidas por estaciones de radio y TV convencionales). Lo que descubrieron sin embargo, era que sin importar hacia dónde se apuntaba en el cielo, siempre se captaba un ruido causado por las microondas. Con el tiempo los astrofísicos se dieron cuenta de que esas ondas no eran otra cosa más que un efecto secundario del nacimiento del Universo tras el Big Bang.

Si se preguntan cómo puede ser que ondas tan antiguas (de aproximadamente 13700 millones de años) puedan ser captadas por los televisores, la respuesta es simple: el Universo crece constantemente desde el primer momento de su existencia tras el Big Bang, y las ondas electromagnéticas (rayos gamma, rayos x, rayos ultravioleta, luz visible, radiación infraroja, microondas, ondas de radio) de distintas frecuencias viajan a la velocidad de la luz (casi 300.000 km/s); por lo que las mismas tardan un cierto tiempo hasta llegar a nuestro planeta. Así, las ondas electromagnéticas de los primeros tiempos del Universo están llegando a nosotros ahora, tras 13.700 millones de años de viaje; por lo que es una manera de "ver" el pasado del Universo.

En un principio, todo lo que conocemos del Universo; todas las galaxias, todas las estrellas, nebulosas y planetas; toda la energía, el tiempo y el espacio; todos nosotros, absolutamente todo, se encontraba concentrado en un punto sin dimensión e infinita densidad denominado singularidad; algo difícil de asimilar quizá. Pero para complicarlo más aún, hay que agregar que tampoco existía el tiempo y el espacio; por lo que este "punto" no se encontraba en ningún lugar ni tiempo; y fue así que por alguna causa aún desconocida, "explotó"; comenzando a "existir", el Universo, el tiempo, el espacio, la energía y de a poco otras cosas.

Big Bang y expansion del universo
Big Bang, nacimiento del Universo y su expansión durante aproximadamente 13700 millones de años
 

 

En un principio, en las primeras fracciones del primer segundo de existencia del Universo (10-32 del primer segundo), la temperatura del Universo en expansión era de muchos trillones de grados centígrados (algo inimaginable hoy día). En aquellos primeros tiempos estaba lleno de plasma (estado de la materia en el que los electrones no pueden unirse con los protones y neutrones) compuesto por energía, electrones, fotones y quarks los cuales se movían mucho más rápido que ahora; colisionaban entre ellos pero no podían unirse por la altísima temperatura. Hacia el segundo 100 de existencia del Universo la temperatura del mismo ya había llegado a aproximadamente 1000 millones de grados centígrados, por lo que se pudieron formar los primeros protones y neutrones (compuestos por partículas subatómicas llamadas quarks); sin embargo la gran temperatura aún no permitía la unión de electrones y protones para la formación de los primeros átomos, ya que cada vez que un electrón y protón se juntaban, un fotón chocaba con ellos y los separaba.

Durante los primeros 300.000 a 400.000 años de existencia del Universo la temperatura se fue enfriando de unos 10 millones de grados hasta unos 3000 grados centígrados; durante toda esta era, los fotones y otras partículas subatómicas que chocaban entre sí, emitían una luz brillante; provocando que todo el plasma que ocupaba el Universo tuviera una potente luz blanca.

Recién luego de unos 400.000 años de existencia la temperatura de aquel plasma que formaba el Universo, comenzó a enfriarse llegando a unos 3000 grados centígrados; por lo que los protones, neutrones y los electrones pudieron unirse formando los primeros átomos de hidrógeno (H) y helio (He). Con el enfriamiento del plasma y la reducción de energía y por ende temperatura, el Universo comenzó gradualmente oscurecerse y volverse transparente a la radiación (o sea que la radiación puede traspasar el espacio sin colisionar con otras partículas).

Linea de tiempo del universo
Línea de tiempo del Universo

 
Antes era brillante porque los fotones (causantes de la luz) interactuaban constantemente chocando con los electrones y bariones (protones y neutrones) sueltos; este fenómeno es conocido como dispersión Compton. Pero la expansión del universo y la consecuente pérdida de energía y temperatura, permitieron que los electrones se puedan unir a los protones y neutrones; abriendo así el paso a los fotones que pudieron comenzar su viaje a través del espacio sin colisionar con las otras partículas, dejándose de emitir esa constante luz brillante y tornándose el espacio oscuro y transparente permitiendo que la luz y radiación electromagnética no se concentre en un lugar y pueda viajar (los fotones) traspasando el espacio de un lugar a otro.

La razón por la que el Universo comenzó a oscurecerse y enfriarse es porque acorde a su imparable crecimiento fue perdiendo densidad, a la vez que sus partículas y radiación fueron perdiendo energía. Gran parte de aquellas partículas fueron convirtiéndose en átomos y todos los elementos que conocemos (por ejemplo la primera estrella se formó 155 millones de años después del Big Bang y la primera galaxia luego de unos 1000 millones de años); mientras que la radiación fue perdiendo energía y convirtiéndose en radiación cósmica de microondas o más comúnmente conocida como radiación del fondo cósmico.

Esta radiación cósmica que existe desde el principio, es el ruido que hace el Universo. Es el eco que proviene del inicio del Universo, o sea, el eco que quedó de la gran explosión, llamada Big Bang, ocurrida en un principio hace 13700 millones de años. Este eco, es una prueba más de la teoría del inicio y expansión del Universo.

La radiación cósmica de microondas (también conocida como CMB por sus siglas de la traducción en inglés Cosmic Microwave Background radiation); ocupa todo el espacio observable del Universo desde su inicio, ya que no tiene otro lugar a donde ir (es como si fuese el aire de un globo que se infla). Con el paso del tiempo y la expansión del universo va perdiendo energía y se va enfriando, teniendo actualmente una temperatura de 2,725 Kelvins (o sea -270,435 grados Centígrados o Celsios). Se encuentra absolutamente en todas partes del Universo, incluyendo tu ciudad, tu casa, tu habitación y en cada centímetro de cúbico a tu alrededor; sólo que es invisible a tus ojos pero no para la antena del televisor que sí capta a este eco de la gran explosión universal.

Dispersión Compton
Podemos llegar a ver 400.000 años después del Big Bang cuando la dispersión Compton (que mantenía a todo el Universo brillante) finalizaba. Una analogía sería compararlo con la luz proveniente de la dispersión en las nubes, solamente podemos ver la superficie de la nube donde sucedió por última vez la dispersión de luz.

La razón por la cual esta radiación es precísamente de microondas no es fortuita, sino que es porque la radiación electromagnética a lo largo del tiempo fue perdiendo su energía. El espectro de ondas electromagnéticas se divide en varios segmentos, siendo las de mayor energía las de los rayos gamma, seguidos por los rayos X, los ultravioletas, la luz visible, los rayos infrarrojos y las de menor energía son las microondas y las ondas de radio. Las ondas de mayor energía, como los rayos gamma y los X, tienen mayor frecuencia y ondas más cortas, mientras que las de menor energía como las ondas de radio y microondas tienen menor frecuencia y onda más larga. Las ondas que hoy nos llegan, luego de viajar a una velocidad de casi 300.000 km/s durante 13700 millones después; partieron como rayos ultravioletas pero con el tiempo se fueron debilitando llegando hoy como microondas a todas partes del universo.
 

Espectro electromagnetico
Espectro de ondas electromagnéticas

¿Pero cómo captan los televisores estas ondas y por qué se reflejan como lluvia o nieve de puntitos en las pantallas?

Como ya se dijo, inmediatamente después de la gran explosión que creó nuestro universo, el mismo comenzó a enfriarse y lo sigue haciendo hasta el día de hoy, ya que los efectos de la explosión y su expansión aún no se detuvieron. Los fotones que comenzaron a enfriarse desde hace 13700 millones de años, pasaron de producir rayos ultravioletas a microondas en constante proceso de enfriamiento y pérdida de energía (muy lenta y que tarda miles de millones de años), la cual ocupa todo el espacio del universo, es invisible a nuestros ojos y es captada por las antenas de TV y radio.

Para entenderlo mejor hay que comprender cómo funcionan los televisores. Las emisoras de TV envían señales formadas a través de filmaciones o grabaciones que son enviadas en forma de ondas de radio, como imágenes o cuadros que luego de ser captadas por los televisores son convertidas en electricidad la cual es reflejada en la pantalla, mostrando las imágenes una detrás de otra dando el efecto de movimiento.

La antena capta las ondas de radio enviadas por la emisora, las mismas se convierten en pulsos eléctricos que son enviados por un cable hasta el televisor, el cual traduce cada pulso eléctrico en puntos (llamados pixels) compuestos por tres colores (rojo, verde y azul) de distinta intensidad, lo cual da millones de colores (si por ejemplo hubiesen 256 tonalidades de cada uno de los tres colores, la cantidad de combinaciones de colores a lograr es de 16.777.216 o sea 2563 ).

Lo que "pinta" estas imágenes en la pantalla es un disparador de electrones en un tubo llamado de rayos catódicos (CRT - Cathod Ray Tube) que chocan contra una pantalla de fósforo, dando el efecto de colores. Cada imagen está compuesta por unas 525 líneas horizontales y se "pintan" 30 imágenes por segundo en la pantalla, dando así el efecto de movimiento suave.

Sin embargo cuando no se está captando una emisora, sino un canal no cubierto por éstas; la antena envía a la TV señales de radio perdidas emitidas por todo tipo de dispositivos eléctricos, radiación electromagnética emitida por objetos y seres vivos (incluso seres humanos) y la radiación cósmica de microondas o radiación del fondo cósmico, que estuvimos analizando. Como estas ondas no tienen un orden y no forman una imagen definida, son caóticas; la antena las capta y las traduce exactamente en sus correspondientes pulsos eléctricos de intensidad aleatoria, por lo que se muestran como una lluvia de puntos aleatoria acompañada de su ruido correspondiente en los televisores.

¿Cómo se descubrió la radiación cósmica de microondas o radiación del fondo cósmico?

En el año 1965 dos científicos de Bell Labs, Arno Penzias y Robert Wilson, estaban efectuando experimentos en un laboratorio ubicado en New Jersey. Contaban con una gran antena de microondas con forma de cuerno o bocina. Con esta antena de gran precisión buscaban captar señales de objetos celestes de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

Sin embargo no importaba hacia dónde apuntaban, siempre captaban un ruido molesto que interfería con las señales recibidas. Primero pensaron que este ruido era causado por pájaros que habían hecho su nido en la antena. Por lo que quitaron el nido y limpiaron la antena de lo que denominaron "una sustancia dieléctrica" dejada por las aves y que ya se imaginarán de lo que se trataba; aún así el problema persistía.

Pensaron luego que el ruido provenía de señales provenientes de la Ciudad de Nueva York, las cuales interferían con la antena; pero luego de girar la gran antena, se dieron cuenta de que se trataba de algo más grande que la "gran manzana" (nombre coloquial con el que se conoce la Ciudad de Nueva York).

Pero continuaron el experimento en distintos horarios, dado que si el origen de las extrañas microondas tenían su origen en alguna parte del Sistema Solar, la misma debería variar acorde a la rotación de la Tierra. Por ejemplo si provenían del Sol, el nivel de ruido debería disminuir por la noche; sin embargo el mismo persistía; así que el origen no estaba en el Sistema Solar.

Pero continuaron con el experimento durante mucho tiempo; ya que si estas microondas provenían de alguna parte de la galaxia o de otra galaxia; con la traslación del planeta alrededor del Sol, dejarían de apuntar hacia aquella fuente luego de unos meses. Sin embargo eso no sucedió, el ruido continuaba; por lo tanto se trataría de algo más grande, algo a nivel universal.

Pocas cosas son más grandes que una galaxia; por lo que Penzias y Wilson estaban perplejos. Mientras en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, también en New Jersey; Robert Dicke y sus colegas habían llegado a la conclusión tras varios experimentos de que la teoría del nacimiento del Universo a partir del Big Bang era correcta, y que además el Universo debería estar lleno de una radiación de microondas, que comenzaron a buscar, aunque pronto se enteraron que Penzias y Wilson les ganaron de mano. Fue así que se dieron cuenta que estas microondas descubiertas por los dos científicos no provenían ni de Nueva York, ni del Sol, ni de la Vía Láctea, ni de otra galaxia, sino que se encontraba en todo el Universo, en cada centímetro cúbico del mismo y que no eran otra cosa más que un vestigio del gran eco causado por la explosión del Big Bang, un eco que va perdiendo energía y temperatura desde el primer segundo posterior a la gran explosión, hace unos 13700 millones de años.

Ahora la próxima vez que vean y escuchen esa lluvia en el televisor, sabrán que están visualizando algo que está en todas partes pero que no se puede ver a simple vista, el eco del Big Bang y una de las pruebas del nacimiento del Universo.

 Antena de bocina de Arno Penzias y Robert Wilson
Antena de bocina de Arno Penzias y Robert Wilson


4 people like this

Share
Suggested posts
Follow Youbioit






Comments

genial, sin dudas me quede

genial, sin dudas me quede perplejo al no conocer esto, la verdad que es una buena información, saludos y segui con esto que esta barbaro a mucha gente le va a gustar y aprender! saludos

 Muy, pero muy bueno.

 Muy, pero muy bueno. Muchas gracias. Siempre he tenido la curiosidad de saber.. realmente el universo es fascinante.

 Excelente articulo. uff!

 Excelente articulo. uff! despeje  algunas  dudas. muchisimas  gracias.
me  gustaria  saber  acerca  del  satelite   artificial internacional. como verlo en el  espacio.
y que  son en realidad  las  estrtellas  fugaces
me ubico en Cali  Colombia 

 Con estas cosas se aprende

 Con estas cosas se aprende más que en el colegio

Post new comment

The content of this field is kept private and will not be shown publicly.