por Luis del Molino EA3OG (ea3og@ure.es)
La propagación normal de las ondas electromagnéticas
Como buen radioaficionado, he tenido la oportunidad de experimentar numerosas veces el mayor alcance de las comunicaciones por frecuencias de VHF y UHF, siglas en inglés de las llamadas “Frecuencias Muy Elevadas” y “Frecuencias Ultra Elevadas” respectivamente. Este alcance normalmente se supone que es meramente visual, pues las ondas en estas frecuencias viajan en línea recta y, por tanto, su alcance se limita a varias decenas de kilómetros, distancia mínima que dependerá de la altura a la que se encuentre el emisor y, por consiguiente, también pueden alcanzar hasta algún centenar de kilómetros como máximo, si lo situamos a una altura considerable.
La propagación extraordinaria de estas ondas
Antes de centrarnos sobre los OVNIs, primero vamos a ver cómo y por qué se producen otros modos de propagación de las ondas electromagnéticas, que permiten comunicaciones excepcionales de mucho mayor alcance, y que se producen precisamente en la capa de aire de la atmósfera más cercana a la superficie terrestre, la troposfera, la capa de la atmósfera que se considera que se extiende desde el suelo hasta una altitud de unos 10.000 metros.
¿A qué se debe éste alcance extendido?
Aunque las ondas electromagnéticas se propagan en línea recta y su velocidad es idéntica a la velocidad de la luz en el vacío, igual que ésta, experimentan ligeros cambios de velocidad cuando varía la densidad del medio en el que se propagan, en nuestro caso el aire. Este efecto es el que, por ejemplo, causa la refracción de la luz (cambió del ángulo de propagación) cuando penetra en medios transparentes de diferente densidad, como por ejemplo el agua.
La refracción de la luz es la que nos da la impresión visual de que una cuchara introducida en un vaso se ha doblado. También es la causa de la descomposición de la luz en todos sus colores cuando penetra en elementos de cuarzo transparente, como por ejemplo un prisma, dando lugar también al arco iris después de la lluvia, en que se descompone en todos sus colores, porque la refracción aumenta con la frecuencia de la onda electromagnética y desvía más el color azul que el color rojo.
El fenómeno de la refracción se basa en que, cuando la densidad del medio disminuye (en nuestro caso el aire), entonces aumenta ligerísimamente la velocidad de propagación de la onda electromagnética. Y al contrario, cuanto más aumenta la densidad del medio en que se mueve la onda, más disminuye ligeramente su velocidad de propagación. En este fenómeno, también influye la humedad o sea el % de agua vaporizada que contiene el aire, pero de la humedad de momento vamos prescindir, porque no nos hace falta para explicar el fenómeno de la refracción y todas sus consecuencias. Pero también en la densidad influye mucho la temperatura del aire de un modo importantísimo que veremos más adelante.
La densidad disminuye con la altura
El estado más habitual del aire que nos rodea en la troposfera en la que vivimos consiste en que normalmente la presión del aire disminuye con la altura y, en consecuencia, su densidad también disminuye en la misma proporción. La densidad disminuye con la altura al mismo ritmo que disminuye la presión del aire, porque al aumentar la altura disminuye la presión y la cantidad de aire que contiene por encima por unidad de volumen (densidad) y, por tanto, al pesar menos la columna de aire por unidad de superficie aplicada, disminuye la presión y, en consecuencia, la densidad del aire también disminuye de la misma forma.
A 5.000 metros de altura la presión y la densidad del aire han disminuido ya a la mitad (50%), y a 10.000 m de altura tenemos solamente una cuarta parte (25%) de la presión del aire al nivel del mar (y del oxígeno) (Figura 1). En el Everest (8848 metros), por tanto, se dispone de alrededor de un tercio del aire respirable a nivel del mar.
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| Figura 1: Disminución de la densidad del aire con la altura |
El alargamiento del alcance por la menor densidad
Pasemos a describir cómo y por qué se produce este alargamiento visual extendido de la propagación por la disminución de la densidad del aire. Podemos ver en la figura 2 que el frente de una onda electromagnético, si lo pudiéramos considerar plano porque nos llega de una distancia considerable, se inclina ligeramente hacia abajo, porque la velocidad de la onda en las capas superiores menos densas del aire es algo más rápida que en la parte inferior del frente de onda, con lo que el frente de la onda tiende a curvarse hacia abajo y proseguir su avance hasta algo más allá del horizonte visual , llegando algo más lejos por encima de la curvada superficie terrestre (Figura 2).
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| Figura 2: Curvatura del frente de la onda por la menor densidad del aire. |
Estamos hablando de diferencias infinitesimales de velocidad, pero que tienen unas consecuencias significativas en recorridos largos, lo que nos permite obtener como mínimo un alcance real que supera en un porcentaje significativo (+20 a +30%) el alcance visual calculado teórico. Este es el motivo de que el alcance normal sea mayor que el teórico.
La temperatura influye mucho en la densidad
Normalmente la temperatura del aire disminuye con la altitud a un ritmo que se estima en un promedio de 0,65º C por cada 100 metros de altura, efecto que se refleja en una gráfica como la de la figura 3a y en el que vemos que la curva de evolución de la temperatura con la altitud es muy parecida a la de la densidad y ambas curvas normalmente evolucionan paralelamente.
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| Figuras3a y 3b: Grafica de temperatura normal y con inversión térmica. |
Sin embargo, en determinadas circunstancias excepcionales que contemplamos en la figura 3b, en lugar de disminuir progresivamente, la temperatura del aire aumenta bruscamente con la mayor altura, porque de algún modo una capa más cálida se ha situado por encima de una más fría, de modo que su mayor temperatura hace que disminuya bruscamente la densidad del aire en su interior. Esto sucede, porque que el aire más caliente ocupa más volumen, es decir se expande y es menos denso que el aire más frío que lo rodea por arriba y por debajo. La incidencia de esta disminución de densidad por el aumento de temperatura es superior al descenso paulatino normal de la densidad que se produce con la disminución por la altura y que veíamos en la grafica de la figura 2 y, por consiguiente, produce una curvatura más pronunciada del frente de la onda.
Inversión térmica
Esta capa “intermedia” más caliente y con menor densidad se llama “capa de inversión térmica”, y la onda electromagnética al intentar cruzarla se mueve a una velocidad algo superior. Esto produce el efecto de aumentar la refracción o curvatura normal del frente de la onda electromagnética, de una forma que intento modelar en la figura 4. Esa capa nos permite conseguir un alcance mucho mayor del habitual por encima de la superficie terrestre, hasta el punto de que alcance de nuestras señales de radio aumenta de una forma realmente extraordinaria, especialmente si esta capa de inversión térmica abarca zonas muy extensas.
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| Figura 4: Curvatura más acentuada de la onda por la capa de inversión térmica |
Fenómenos que producen la capa de inversión térmica
Tal como nos cuenta Juan Miguel, EA3ADW, en el artículo publicado en la revista CQ de Diciembre de 1963, titulado “La Tropo”, podemos distinguir al menos tres situaciones atmosféricas diferentes que pueden llegar a producir una capa de “inversión térmica” y por consiguiente una buena propagación por “tropo”:
- Bajo una zona anticiclónica y de gran estabilidad atmosférica (figura 5) en la que no se mueve ni una hoja, sucede que, al disminuir la radiación solar, especialmente al declinar el sol al atardecer y durante la noche, se produce un enfriamiento más rápido del agua o de la tierra y, por consiguiente se enfría más la capa de aire más cercana a la superficie. Esto origina la aparición de una capa inversión térmica, paralela a la superficie, que da lugar a una propagación de mayor alcance a baja altura. Cuando hay una gran estabilidad atmosférica en amplias zonas, la inversión térmica paralela a la superficie da lugar a que la distancias alcanzadas se multipliquen por 10, e incluso por 100 veces, permitiendo contactos en VHF+ a distancias incluso de 1.000 y 2.000 kilómetros. Se producen principalmente encima de la superficie del mar, especialmente en verano, porque los anticiclones en las Azores sobre el Atlántico y en el Mediterráneo acostumbran a ser más probables en estas fechas, aunque pueden darse también en pleno invierno, incluso sobre tierra. En estas condiciones, las estaciones costeras reciben señales mucho más fuertes de países muy lejanos que las estaciones ubicadas a alturas más elevadas.
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| Figura 5: Situación anticiclónica genera inversión térmica a baja altura. |
- Al oeste de un anticiclón, es decir a la izquierda (en el mapa) de una zona con altas presiones que giran en sentido horario (Figura 6a), mientras que a su lado más al oeste se encuentra una zona ciclónica de bajas presiones que gira en sentido contrario o sea anti-horario. Entre ambas masas de aire giratorias se mueven las masas de aire más cálidas procedentes del sur y que avanzan en dirección norte. Estas masas más cálidas se montan por encima de las capas más frías pre-existentes, con lo que se producen inversiones térmicas a mayores alturas que las superficiales. Entonces ocurre justo lo contrario del caso anterior y las estaciones situadas en zonas más elevadas, lejos de la costa y a mayor altitud, reciben señales mucho más fuertes que las estaciones costeras. La capa de inversión térmica puede formarse a mucha mayor altitud.
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| Figura 6a: Simulación de cómo borrasca y anticiclón empujan aire caliente y generan la inversión térmica a mayor altura. | Figura 6b: Simulación de un anticiclón y borrasca empujan aire frío debajo de capas más calientes. |
- También puede ocurrir algo similar cuando son las capas más frías las que se introducen por debajo de las masas de aire más calientes, situadas bajo un anticiclón vecino, dando lugar a una inversión térmica a gran altitud. Esto se produce cuando los frentes fríos se desplazan de oeste a este, desplazando hacia arriba las capas más cálidas. Pero en este caso la apertura troposférica originada es de muy corta duración, porque la inversión térmica se produce solamente en los primeros instantes del avance e introducción del frente de bajas presiones. Desgraciadamente este frente frío, al desplazarse, muy pronto perturba la estabilidad atmosférica de la zona cubierta por el anticiclón, por lo que ésta propagación extraordinaria dura muy poco, aunque antes haya podido dar lugar brevemente a una capa de inversión térmica a mayor altura (Figura 6b).
La propagación de la luz: Fata Morgana
La luz es también una onda electromagnética, por lo que sufre exactamente la misma curvatura y aún mayor que la de las ondas de radio, dado a su mayor frecuencia. Y por tanto se curva fuertemente cuando encuentra una capa de inversión térmica paralela a la superficie del mar, y esto permite ocasionalmente la visualización de imágenes de costas muy alejadas, presentándolas mucho más cerca, incluso mostrando edificios, acantilados y faros de costas, normalmente invisibles por encontrarse a distancias mayores del alcance visual normal extendido.
Este efecto se denomina Fata Morgana y es bien conocido desde la antigüedad. Hace poco, en pleno invierno (2019-2020), desde las playas cercanas a Barcelona (Costas de Garraf) se han visto edificios de no se sabe bien dónde y en las playas cercanas al Estrecho de Gibraltar se ven algunas veces otras costas y faros lejanos, recortados en el horizonte (Figuras 7 y 8).
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| Figura 7: Fata Morgana en el Mediterráneo. | Figura 8: Fata Morgana en el Estrecho. |
| Nota del autor: al no disponer de los derechos de publicación de las fotografías que encuentro en Internet, no me atrevo a reproducirlas aquí y me veo obligado a presentaros estos burdos esquemas de las fotos de alguna Fata Morgana real, aunque si las buscáis en Google y en Wikipedia, encontraréis cantidad de fotografías de auténticas Fatas Morganas. |
El fenómeno que se produce es exactamente el mismo que el de la propagación troposférica de las ondas de radio: porque se produce una propagación de las imágenes debida a una capa de mayor temperatura (inversión térmica) a cierta distancia, muy cercana a la superficie del agua en un mar en calma, dominado por una zona anticiclónica. Estas imágenes no se ven invertidas, porque experimentan una canalización refractiva que las hace visibles varias veces más lejos de lo habitual.
El espejismo inferior: los oasis
Enlos desiertos, es muy frecuente que las elevadas temperaturas del suelo recalentado produzcan el llamado “espejismo inferior” (Figura 9) producido por un calentamiento tan intenso que da como resultado la visión de un lago cercano en un suelo próximo, como si estuvieras llegando a un deseado oasis, aunque lo que realmente estás viendo es el cielo reflejado en el suelo por el sobrecalentamiento de las capas con las que está en contacto inmediato.
Es muy frecuente ver este espejismo viajando por alguna carretera muy recalentada, que parece estar mojada a una distancia de un centenar de metros más adelante, especialmente cuando la temperatura es tremenda, fenómeno que he visto personalmente circulando en el mes de agosto por la autopista que atraviesa los Monegros (Zaragoza).
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| Figura 9: Espejismo inferior que visualiza imágenes de un oasis en el suelo. |
El espejismo superior: los OVNIs diurnos
En cambio, existe otro tipo de espejismo, el llamado espejismo superior (Figura 10a) el cual, aunque se produce igual que la propagación troposférica, se debe a una capa de inversión térmica situada mucho mayor altura sobre el suelo, producida por el fenómeno explicado en la figura 6a, dando lugar a una reflexión total, que produce una imagen invertida, como si estuviera flotando en el cielo a una buena altura, porque realmente esa refracción da lugar a una reflexión total como la de un espejo, inversióno que dificulta enormemente el reconocimiento de la imagen reflejada, aparte de que no acostumbra a ser una imagen bien enfocada, sino algo difusa.
Además, aparte de aparecer invertida, muchas veces incluso se duplica la imagen de cualquier barco lejano que se vislumbre flotando en el cielo, porque realmente hay dos zonas de transición de densidad del aire mayor a menor, la primera producida por la capa de inversión térmica y la segunda por la disminución normal de la presión y densidad del aire. En este caso más excepcional, incluso vemos los dos cascos de la misma embarcación flotando superpuestos, uno contra otro, dando como resultado la curiosa forma de un platillo volante (Figura 10b). Podéis encontrar también muchas imágenes de este fenómeno en la Wikipedia buscando las palabras “espejismo superior”.
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| Figura 10a: Espejismo superior proporciona imagen invertida de un barco. | Figura 10b: Doble trayectoria de reflexión produce imagen duplicada (nave espacial). |
Los OVNIs nocturnos
Por la noche, un par de luces bailando en el cielo son también producidas por una capa de inversión térmica situada a mayor altura, por el mecanismo descrito en la figura 6, y que permite, por ejemplo, que se vean flotando en el cielo los dos faros de un automóvil que se encuentra a decenas de kilómetros de distancia, tal como se observa en la figura 11a. Si las luces brillantes son unas cuantas más y se mueven al unísono en formación, lo que estamos viendo realmente son las luces de una urbanización muy distante, tal vez situada a decenas de kilómetros de distancia (Figura 11b).
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| Figura 11a: Observación de un par de luces en el cielo de los faros de un vehículo por inversión térmica. | Figura 11b ¿OVNIs en formación o las luces de una urbanización? |
La prueba irrefutable: la velocidad de fuga
La demostración de que estos OVNIs son meramente imágenes y no objetos reales se encuentra precisamente en esas velocidades increíble de fuga, unas desapariciones que se producen a velocidades inverosímiles, justo cuando se perturba la capa de inversión térmica por algún movimiento del aire estratificado y se perturba la estabilidad de la capa reflectora.
Si los OVNIS fueran objetos reales, estas fantásticas velocidades de fuga (30 km/s = 30.000 m/s = 108.000 km/hora) serían totalmente imposibles, porque por mucha energía propulsora de la que dispusieran, el rozamiento de un objeto sólido con el aire de la atmósfera terrestre produciría su incandescencia a esas velocidades de fuga, tal como sucede en las reentradas de las naves espaciales en su retorno a la tierra, que necesitan un escudo térmico que las proteja de este sobrecalentamiento. Y eso a que regresan a velocidades que están como mucho sobre los 30.000 km/hora.
Evidentemente, los OVNIs pueden moverse y desaparecen a unas velocidades increíbles porque no son objetos, sino que son meras imágenes que bailan en el cielo, generadas por una capa de inversión térmica que se encuentra bastante elevada.
El rayo globular o centella
Seguro que me diréis que hay OVNIs que no son imágenes, puesto que reflejan las señales del radar. Cierto, no todos los OVNIs son efectos visuales, sino que hay un pequeño porcentaje de objetos mucho más temibles, pero afortunadamente muy raros, que reflejan las señales del radar, son visibles desde los aviones y reciben el nombre de “rayo globular” (ver entrada en la Wikipedia), al que también se le ha llamado toda la vida “centella” (figura 12), fenómeno que ya era conocido en la antigüedad., pero del que hay muy pocas fotografías por su rareza.
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| Figura 12: Formación de un rayo globular o centella. |
Las centellas consisten en bolas o torbellinos de plasma ionizado, formados por partículas cargadas eléctricamente, compuestas por iones positivos y electrones, bolas que giran sobre sí mismas, por lo que generan un fuerte campo magnético. Este magnetismo puede llegar a perturbar la electrónica de los aviones, aparte de perseguirlos por simple atracción electrostática.
Se pueden formar ya sea por descargas de rayos entre nubes, descargas que atraviesan mangas de aire o tornados ascendente, pero también pueden originarse en tierra por descargas de rayos directas sobre un suelo arcilloso. Entonces el campo magnético producido por la centella es capaz incluso de bloquear el encendido de vehículos próximos. Es lógico que se les pongan los pelos de punta a los desafortunados que los avistan y queden aterrorizados por la persecución de su vehículo por parte de los supuestos alienígenas que los manejan.
Consecuencias históricas
Las consecuencias de que el fenómeno OVNI sea un fenómeno natural son muy importantes, puesto que es un fenómeno que se ha venido produciendo a lo largo de toda la historia de la humanidad y ha sido interpretado por todas las civilizaciones antiguas de manera muy diversa Por poner ejemplos, antiguamente los han considerado dioses, seres alados, ángeles, hombres-pájaro, apariciones, etcétera y, más modernamente, OVNIs de origen extraterrestre. Estas interpretaciones se han dado siempre especialmente en determinados lugares con grandes planicies y desiertos, las más propensas a la aparición de procesos de inversión térmica en la troposfera cuando están bajo una gran estabilidad atmosférica.
Las líneas de Nazca en Perú
Por poner algún ejemplo, no debería extrañarnos de que los indígenas que se adentraban en el desierto de Nazca en Perú pensaran que las hogueras nocturnas e imágenes diurnas que veían bailando en el firmamento, producidas por una capa de inversión térmica elevada, fueran los dioses del cielo que los observaban y vigilaban atentamente.
En consecuencia, es muy lógico que decidieran captar la atención de esos dioses con dibujos y signos trazados en el suelo, para solicitarles que les enviaran animales muy necesarios para su sustento. Y tampoco es de extrañar que los dibujaran cada vez más grandes (figura 13), algo decepcionados por el poco caso que les hacían los presuntos dioses.
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| Figura 13: Las líneas de Nazca en Perú. |
Tampoco debería asombrarnos tanto que los antiguos egipcios y los aztecas, o sus antepasados los olmecas, decidieran levantar gigantescas pirámides en otras partes del mundo, para acercarse y honrar más a esos dioses que viven en el cielo y que parecían tan próximos y se les mostraban esporádicamente tanto de día como de noche.
También podríamos pensar que los grandes círculos de trilitos (cromlechs) de Stonehenge no serían solamente unos meros observatorios astronómicos, sino que serían realmente templos destinados al culto de esos dioses del cielo, para que vieran claramente que los honraban con su mayor consideración y aprecio.
Y ahora que ya lo sabéis
Después de haber leído este artículo, no deberíais emocionaros mucho cuando algún día veáis algún OVNI, pues no es muy probable que los extraterrestres se encuentren paseando ya por la Tierra. No les será tan fácil visitarnos, especialmente cuando todavía ni siquiera se han enterado de que existimos, puesto que aún no les pueden haber llegado nuestras emisiones de RF, dada la gran distancia en años-luz que nos separa de esos otros seres inteligentes que indudablemente han evolucionado del mismo modo en otros planetas de otros sistemas solares de nuestra propia galaxia: la Vía Láctea, aunque desafortunadamente (o afortunadamente) estén demasiado lejos para contactarlos mediante ondas de radio o de luz en tiempo real.
73 Luis EA3OG
