El escenario del Teatro de la Universidad de Puerto Rico se convirtió, por poco más de una hora, en un improvisado laboratorio, en el cual el doctor Stephan Borrmann aprovechó para ilustrar con experimentos simples algunos fenómenos de la naturaleza. Su exposición denominada Luz en el aire fue el pie forzado para que este experto químico alemán y profesor en el Departamento de Física, Materiales y Ciencias de la Información, de la Universidad de Mainz, en Alemania, mostrara algunas maravillas de la naturaleza, cuyo origen es pura ciencia. Con una concurrencia predominantemente juvenil, de escolares y universitarios, el también director del Departamento de Química de Partículas, en el Max Planck Institute for Chemistry, habló de los efectos de la luz en la atmósfera, los cuales abonan a la formación de diversos fenómenos naturales como el arco iris, los halos, las auroras, las nubes y los atardeceres, entre otros. En su charla, una muy rica en imágenes e ilustraciones, fue sobre cada uno de los detalles y experiencias físicas y químicas que se dan para la formación de cada uno de estos fenómenos. El arco iris, por ejemplo, dijo, podemos “formarlo” hasta nosotros mismos al regar nuestras plantas en el patio. La clave, aseguró, es que el sol esté detrás de usted cuando riegue con la manguera las plantas, grama o flores del patio. “¡Es divertido tener nuestro propio arco iris!”, afirmó. Explicó que cuando la luz solar incide sobre las gotas de agua (o de lluvia), éstas se encargan de producir ese efecto. Es, precisamente, ese junte entre los rayos del sol y las gotas de lluvia, en un ángulo específico, de donde surge o se forma el arco iris. En resumen, se trata de un rayo de la luz del sol atravesando una gota de agua. Mientras viaja la luz por esa gota de agua se descompone en colores y el efecto combinado es un mosaico de pequeños destellos de luz dispersos por muchas gotas de lluvia, distribuido como un arco en el cielo. Los diversos tamaños y formas de las gotas afectan la intensidad de los colores del arco iris; las gotas pequeñas hacen un arco iris pálido y de tonalidades pastel, mientras que las gotas grandes producen colores muy vivos. También habló de los halos, esos anillos de color blanco o de una tonalidad pálida que se forman alrededor del sol o de la luna. Este efecto óptico es causado por partículas de hielo, que suspendidos en la atmósfera (troposfera) refractan la luz, haciendo un espectro de colores alrededor de la luna o el sol. Sus ilustraciones se centraron en la explicación del tipo más común, el cual es el generado por procesos de refracción en cristales de hielo hexagonales. En este caso el mecanismo físico que los produce tiene que ver con procesos de reflexión y refracción en los pequeños cristales de hielo que componen las nubes altas. Igualmente, expuso las circunstancias que originan la bella e inusual aurora boreal, cuyo brillo aparece en el cielo nocturno, usualmente en zonas polares, por esta razón algunos científicos la llaman aurora polar. Una aurora boreal o polar se produce cuando una expulsión de masa solar choca con los polos norte y sur de la atmósfera terrestre (magnetosfera), produciendo una luz difusa, pero que se proyecta en la atmósfera terrestre ionizada (ionosfera). Las auroras ocurren cuando partículas cargadas (es decir con protones y neutrones) procedentes del sol, son guiadas por el campo magnético de la tierra e inciden en la atmósfera cerca de los polos. Cuando esas partículas chocan con los átomos y moléculas -sobre todo las de oxígeno y nitrógeno, las cuales constituyen los componentes más abundantes del aire-, entonces, parte de la energía del violento choque entre estos dos cuerpos excita (a niveles de energía) esos átomos, que cuando se calman devuelven esa energía en forma de una luz visible.
Las auroras tienen formas, estructuras y colores muy diversos que, además, cambian rápidamente con el tiempo. Los colores que vemos en las auroras dependen de la especie atómica o molecular que las partículas del viento solar excitan y del nivel de energía que esos átomos o moléculas alcanzan. El oxígeno es responsable de los dos colores primarios de las auroras, el verde/amarillo; el nitrógeno produce luz azulada; mientras, las moléculas de hidrógeno son muy a menudo responsables de la coloración rojo/púrpura de los bordes más bajos de las auroras y de las partes más externas curvadas. Pero, ¿por qué el cielo es azul, los atardeceres rojizos, las noches oscuras y las nubes blancas o grises, pero no amarillas? Todas esas preguntas simples, cuyas contestaciones acarreaban una no tan simple explicación, fueron también dilucidadas por el Dr. Borrmann. El cielo, que es el espacio en el que se mueven los astros (como el sol, las estrellas, los planetas y la luna), es como una bóveda imaginaria. El color del cielo es resultado de la radiación difusa, que no es otra cosa que la interacción de la luz solar con la atmósfera. En un día común, un día soleado, nuestro cielo se ve generalmente de color celeste (azul claro). Durante el día vemos el cielo de color azul, debido a la desviación para los rayos de longitud de onda corta (como el azul y el violeta), los cuales rebotan de partícula a partícula, como si fuera una fina lluvia, haciendo más presente esta radiación. Además se sabe que el ojo humano es más sensible al azul que al violeta, y que la luz solar cuenta con más azul. De otra parte, el color del cielo puede variar entre el anaranjado y el rojo durante el amanecer o el ocaso. Por ejemplo, durante el atardecer la luz del sol llega de manera contigua a la superficie de la tierra (el horizonte), por lo tanto recorre mucho más aire, lo que provoca que hasta los rayos amarillos sean difuminados, y sólo los rojos llegan directamente desde el sol; esto causa que se vea el cielo amarillo o anaranjado y el sol prácticamente rojo. Si miramos al sol, veremos que tiene un color amarillo rojizo, esto se debe a que la desviación para los rayos de longitud de onda larga, o sea del amarillo y el rojo, es muy pequeña, así que éstos llegan casi en línea recta desde el sol. Mientras, por la noche el cielo se ve extremadamente oscuro, casi negro. Esto se debe a que no llega casi nada de luz, solamente la reflejada por la luna y las estrellas, lo que no llega a iluminar la superficie terrestre. La nube, por su parte, consistente en una masa visible formada por cristales de nieve o gotas microscópicas de agua suspendidas en la atmósfera. Las nubes dispersan toda la luz visible, y por eso se ven blancas. Sin embargo, a veces son demasiado gruesas o densas como para que la luz las atraviese, y entonces se ven grises o incluso negras. Las impresionantes fotos -algunas de ellas tomadas por él mismo dada su afición por la fotografía y el buceo, y otras producto de telescopios especializados, del programa NASA y centros de investigación-, contemplaron también enseñar los temas de los atardeceres azules en el planeta Marte, las tormentas de arena y sus efectos ópticos, los efectos de la falta de atmósfera en otros planetas. Esta actividad tenía como propósito lograr que el público, al salir, viera el cielo diferente y que disfrutaran de la belleza de los fenómenos atmosféricos ópticos, entendiendo la ciencia que hay detrás de éstos. La misma fue auspiciada por el Instituto de Ecosistemas Tropicales de la Facultad de Ciencias Naturales del Recinto de Río Piedras de la Universidad de Puerto Rico.
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