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Marconi, radio entre continentes y capas ionización 2003-03-04


Tengo en mis manos una moneda de 2 libras esterlinas http://www.18carat.co.uk/images/2001twopoundrev240.jpg.

Este fue el diseño que ganó, aunque yo me habría quedado con este otro, que quedó el segundo en el concurso:
http://www.18carat.co.uk/images/2001twopoundsdesign2marconi.jpg

y os voy a decir por qué.

En 1901 Marconi logró oír en Conualles, UK, una emisión Morse transmitida desde Terranova. Con muy buen criterio científico, no quería fiarse sólo de sus oídos; Marconi era consciente de que que el deseo podía hacerte oír cosas que no existían, así que llamó a su ayudante, Sr. Kemp, y le pidió que escuchara. Kemp escuchó y no sólo eso sino que oyó lo mismo. Era la confirmación de que la transmisión a través del Atlántico era posible. Había recibido la F en código Morse.

Marconi había triunfado, pero su triunfo no consistía sólo en lograr transmitir un poco más lejos. De hecho ya se habían hecho transmisiones a más de 50 millas. Lo importante es que muchos científicos del mundo, especialmente los matemáticos, decían que dicha transmisión era imposible debido a la curvatura de la Tierra.

Maxwell había demostrado que la radio era una onda electromagnética, como la luz, y que una vez producida se seguiría propagando de modo muy similar a la luz: se va atenuando, pero sigue llegando a distancia enormes, viajando a la velocidad de 300 000 km/s.

Era ese comportamiento "similar a la luz" era el que los matemáticos esgrimían para decir que la comunicación entre continentes sería imposible. Si se propaga en línea recta -decían-, como entre Europa y América hay una "joroba" de más de 250 km de alto, debida a la curvatura de la Tierra, es imposible efectuar la transmisión.

Marconi había demostrado que eso era falso; aunque lo curioso es que él no sabía por qué había logrado superarlo. Lo que sí sabía era que en sus experimentos, en las colinas de su casa en Pontecchio, a 18 km de Bolonia, había logrado no sólo transmitir a más de 3 km de distancia, también había logrado transmitir habiendo una colina en medio. Es decir, había logrado transmitir sin que hubiera contacto visual entre emisor y receptor. Así que cuando Marconi intentó la comunicación entre Cornualles y Terranova tenía in mente que las señales de radio se propagaban sin necesidad de contacto visual.

Hoy en día esto no nos sorprende porque todos sabemos que recibimos la radio desde enormes distancias y sin contacto visual. Pero en la época de Marconi el tema no era tan evidente. Es más, probablemente los conceptos de Marconi estuvieran equivocados; o dicho de otro modo: en su triunfo hubo un poco de chiripa -la serendipity de los anglosajones.

Veamos: la luz no se propaga estrictamente en línea recta. Si estoy en el salón de mi casa y está encendida la luz de la cocina, a mi me llega algo de luz, aunque mi cara no esté en línea recta con la bombilla. La luz nos llega muy atenuada, pero nos llega.

Probablemente Marconi fue capaz de detectar las señales con una colina por medio debido a lo que acabo de contar. La señal de radio no atravesaba la colina sino que la rodeaba. Le llegaba muy debilitada, pero le llegaba. Lo mismo que veo que la cocina está iluminada sin ver la bombilla. Si hubiéramos puesto un potente foco detrás de la colina, algo de luz nos llegaría.

Lo malo es que ese tipo de señal no le habría servido para hacer la transmisión entre Inglaterra y Canadá.

Las leyes de Maxwell, que describen el comportamiento de las señales de radio, predicen que hay parte de la señal se propaga por la superficie de la Tierra. Efectivamente, así se propaga, y gran parte de la señal de radio que recibimos en nuestros receptores es esa parte de la radiación, pero le ocurre lo mismo que al ejemplo de la luz de la cocina, la distancia que puede recorrer es pequeña, lo que imposibilita que sea ese tipo de señal el que permitió la transmisión entre Europa y América.

Lápices torcidos y refracción

Para encontrar la solución al problema vamos a pensar en otro experimento que todos hemos visto: si yo meto un palo en el agua, lo veo torcido. Eso lo hemos visto todos y estamos familiarizados con ello. Si metemos un lápiz en un vaso de agua lo vemos doblado.

También estamos familiarizados con los espejos. La luz se refleja (se tuerce en ellos). Vemos el lápiz torcido porque la luz se curva. Se curva porque la densidad del aire es diferente a la del agua. La densidad es la clave.

Imaginemos que a mucha altura, en la atmósfera, tenemos un espejo, de modo que la señal transmitida desde Terranova rebota en él y va hacia Cornualles. Con ello habríamos explicado la razón por la que Marconi había recibido la señal. Sólo nos queda una pregunta, ¿dónde está ese espejo? Yo no lo veo. Nadie lo ve.

Espejismos: la comunicación entre UK y Canadá fue un espejismo


-Anda, pues yo creía que había sido real, y tu me dices que es mentira.
No, yo no he dicho que sea mentira; he dicho que fue un espejismo.

Todos estamos familiarizados con el fenómeno de los espejismos. Todos hemos visto, en verano, cuando vamos en coche, una especie de charcos de agua en la carretera. Charcos que al acercarnos vemos que no existen. Si no lo hemos visto, al menos todos hemos oído hablar de los espejismos del desierto en los que se ve un oasis donde no lo hay. El motivo de los espejismos es que la luz se curva. En el caso de los charcos en la carretera es que la luz del cielo se curva y nos llega a los ojos.

Aquí, hay una execelente imagen: http://www.meteored.com/ram/numero3/imagenes/espejismo_inferior.jpg


Y aquí: http://www.geocities.com/fisicarecreativa1/Imagenes/8fig116.jpg

El motivo de la curvatura es que el aire cerca de la carretera negra es mucho más caliente que el aire frío de arriba. Al igual que el rayo de luz se curva al pasar del aire al agua por distinta densidad, lo mismo ocurre con el aire caliente y el aire frío. El frío tiene más densidad. Por eso, los rayos de luz se tuercen al pasar de aire frío a aire caliente.

Algo parecido ocurre con las ondas de radio puesto que también es una señal electromagnética.

Pero además, debemos tener en cuenta que las señales de radio son de mucha menor frecuencia que las de la luz; su comportamiento se ve afectado por las cargas eléctricas que pueda haber en el aire. Y resulta que hay una zona de la atmósfera que se llama ionosfera donde hay muchas cargas eléctricas, tantas que son capaces de doblar los rayos de radio. Ese es el espejo que utilizó Marconi, sin saberlo, en su histórica transmisión.

Capas ionizadas

La alta atmósfera está recibiendo permanentemente radiación cósmica y partículas procedentes del Sol, que al chocar con los gases de la atmósfera les arrancan algunos electrones, es decir, los ionizan.

Las capas ionizadas son capaces de desviar las ondas de radio. Y ocurre lo mismo que ocurría con la luz en las proximidades de la carretera: se doblan.

Esa capa ionizada fue predicha por dos investigadores independientemente, en la misma fecha, en 1902. Fue la experiencia de Marconi la que les hizo sugerir la existencia de esta capa.

La capa lleva el nombre de Heaviside-Kennelly. (Capa E)

No fue hasta veinte años después que Appleton demostró su existencia.

Poco después se descubrió otra capa que hoy lleva el nombre de Appleton (Capa F).

Las capas se forman por el choque de partículas procedentes de la galaxia y del Sol. Por eso su composición y naturaleza varía cada veinticuatro horas.

Por eso hay horas en las que es más fácil escuchar emisoras lejanas.

Debido a que hay dos capas se pueden producir muchos choques entre ellas y de ese modo llegar a sitios imposibles con un sólo choque; por ejemplo nuestras antípodas.


EL PORQUE ME GUSTABA MAS EL SEGUNDO DISEÑO

Creo que ahora habrá quedado claro la razón por la que me gustaba más el segundo diseño: se ve la curvatura de la Tierra y la curvatura de la señal de radio. Es decir, se ve lo que en la transmisión de Marconi era realmente difícil y con lo que los científicos no estaban de acuerdo.

Enviado por flexarorion a las 16:17 | 5 Comentarios | Enlace


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Comentarios

1
De: MarceloK Fecha: 2003-03-06 18:03

Olá,

Antes de mais nada, aprecio muito seu excelente blog, e perdoe-me por escrever em português.
Gostaria de comentar que penso que caberia citar Nikola Tesla quando se fala de Marconi e a ionosfera... que achas?

Abrazos,

MK



2
De: flexarorion Fecha: 2003-03-12 05:27

Lamentablemente no conozco la relación de Nicola Tesla con el descubrimiento de las capas ionizadas de la atmósfera.



3
De: Lisbeth Fecha: 2005-07-22 23:10

me encantan las imagenes de espejismos, en un programa de television los vi por primera. el de la primera foto ya lo habia visto y de verdad que verlo otra vez me gusto. los felicito por la imagen y por el contenido



4
De: olñò Fecha: 2006-05-18 03:47

oiñiioñ.kl



5
De: olñò Fecha: 2006-05-18 03:47

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