CPI (Curioso pero inútil)

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Consultorio CPI: Sombras en un eclipse

Manuel nos pregnta:

Hola Remo. Soy Manuel y te escribo desde Villarreal […]

Supongo que tendría unos 16 años cuando un verano pude observar un fenómeno que me intrigó, y no ha dejado de hacerlo durante todo este tiempo (y ha llovido). Estaba observando un eclipse parcial de sol cuando, al dirigir la vista al suelo, vi los rayos del sol que pasaban entre las hojas de los árboles. Y cuál fue mi sorpresa al observar que todos los rayos que llegaban al suelo dibujaban la forma del eclipse. ¡El suelo estaba lleno de medias lunas!

Entiendo que si cojo una cartón y perforo una pequeña cruz, hago pasar la luz de una linterna a través del agujero y la proyecto sobre una superficie a poca distáncia, se verá dibujada la cruz. Y también que a medida que aparte el cartón de dicha superficie la cruz se va modificando hasta tener la forma de una esfera con bordes difuminados.

Entonces, ¿por qué?

Os adjunto una foto que hice el otoño pasado. (clic para ampliar)

Espero tener algún día vuestra respuesta. Mientras tanto sigo aguantando las caras de “a mi que me importa” y “qué preguntas que haces” de la gente en busca de una respuesta.

Un saludo.

Estimado Manuel: el efecto tan bonito que puede observarse se debe a que los árboles y las aberturas estrechas contribuyen a formar imágenes por el principio de la cámara oscura.

Una cámara oscura es un dispositivo muy rudimentario en forma de caja el que se practica un pequeño agujero en una pared. En la pared opuesta puede verse, si está bien sellada y no entra luz mas que por el agujero, una imagen de lo que la cámara tiene delante. Es el germen de la cámara fotográfica. Este artilugio se atribuye a veces a Leonardo da Vinci, aunque él lo redescubrió de manera independiente. Antes de eso, ya en el s. X, Ibn al-Haitham (matemático, astrónomo y físico nacido en el actual Irak) habló de ella.

El fundamento de la cámara oscura es simple: un agujero pequeño actúa como una lente y permite formar una imagen. Veámoslo con un ejemplo:

Imaginemos un árbol iluminado por el sol. De una cualquiera de sus hojas salen muchos rayos, en todas direcciones, al ser iluminada. Si delante del árbol ponemos una pared, a un punto concreto de la pared llegarán rayos de todas las hojas, ramas y tronco. O sea, que no veremos nada especial, sólo luz (que en realidad proviene, si no hay iluminación directa, de todos los puntos del arbol). Pero si delante de la pared ponemos una pantalla con un agujero muy pequeño, entonces a un punto de la pared sólo llegará luz de un punto concreto del árbol: el que está en la línea recta que une el punto de la pared con el agujero. Entonces, se formará una imagen de ese punto. En la pared podremos ver el árbol, invertido vertical y horizontalmente.

Si el agujero fuera un punto matemático, tendríamos una imagen perfecta, pero no entraría nada de luz. Si el agujero es demasiado grande, habrá luz suficiente, pero la imagen estará demasiado borrosa, pues a un punto de la pared llegarán rayos de muchos puntos del árbol (todos caben a través del agujero). Hay una solución de compromiso, en la que la imagen formada no es perfecta pero sí lo suficientemente buena como para que nuestros ojos vean el árbol bien enfocado. La luz que pasa es muy poca, y por eso necesitamos una cámara oscura, para que la única luz que haya sea la que entra por el agujerito. Como es poca, necesitamos estar a oscuras para poder verla.

En 1544, en Lovaina, ya se utilizó este método para observar, precisamente, un eclipse:

eclipselovaina1544.jpg

Los pequeños resquicios entre las hojas de los árboles actúan como agujeros de una cámara oscura, permitiendo ver proyectada en el suelo y las paredes la imagen del eclipse. He ahí el quid de la cuestión.

En esta página podrán encontrar un montón de fotos tomadas durante un eclipse. En muchas de ellas se aprecian loas famosas medias lunas, y de ahí he sacado las fotos que vienen después.

Metiéndonos ya en terreno puramente CPI, no sólo los resquicios entre el follaje pueden servir de agujeros de cámara oscura. ¿Qué ocurrirá si durante un eclipse hacemos una sombra chinesca?

patoeclipse1.jpg

El pequeño hueco que dejan los dedos para hacer el ojo del pato actúa como agujero de cámara oscura (atención a la media luna en el ojillo):

42 comentarios en “Consultorio CPI: Sombras en un eclipse

  • Davidmh dice:

    En un eclipse en el Observatorio de Madrid me explicaron otras dos formas de verlo. La primera, y más cómoda para mí, es crear una cuadrícula con los dedos índice y corazón de ambas manos, dejando un resquicio en el centro.
    La otra, es con una mano, pero un poco más difícil. Consiste en hacer un círculo con el índice, apoyándolo en el pulgar.

    Cuando se lo conté a mis padres me pidieron que dejara de decir tonterías hasta que se lo demostré y quedaron encantados :).

  • Sologus dice:

    Hola y Feliz Año 2007 a todos. Muy buena la entrada, como siempre, pero yo me hago la siguiente pregunta: ¿Qué tiene esta entrada de CPI? Desde mi punto de vista creo que es muy instructiva, y que como dice Davidmh se puede dejar a mucha gente encantada de saber algo más. Eso sí es la primera que leo desde que encontré este blog (no me ha dado tiempo a leerlas todas) que yo no considero CPI. Gracias.

  • DrimeR dice:

    Siempre magnifico con tus claras explicaciones!
    Solo queria decir, q en un dia normal, sin nubes, si mirais la sombra de los arboles con un follaje mas o menos denso, vereis q la imagen q se forma es circular… generalmente no le damos importancia xq se mezcla con muchos otros circulos y no se aprecia tan claramente como la llamativa forma de media luna durante el eclipse, pero estamos viendo la imagen del sol igualmente.

    Pasamos por la vida viendo sin ver…

    …menos mal q CPI ayuda a aprender a mirar 😉

  • “Se hace pasar la luz a través de un pequeño agujero
    hecho en un cuarto cerrado por todos sus lados.
    En la pared opuesta al agujero,
    se formará la imagen de lo que se encuentre enfrente”

    Aristoteles 300 A.C.

  • Fernando* dice:

    Muy bien explicado!

    Y si quieres una imagen mas brillante, cambia el agujero por las lentes de unos prismáticos, y mira la luz que proyectan. (NO mirar por los prismaticos, sino la luz en forma de media luna que sale.)

  • Davidmh dice:

    javier de prado aka navalguijo, si es que Aristóteles, cuando no se dedicaba a decir tonterías, era un crack. Lo malo es que sus tonterías marcaron la Historia.

  • Gerard dice:

    una pregunta remo, no pone 1344 la imagen que has puesto?

    P.D: has añadido un corrector al recuadro donde se escriben los post, o es mi mozilla que lo hace solo y hasta hoy no lo habia hecho?
    saludos i feliz año a todos.

  • Popes dice:

    ¿Aristóteles? ¿Tonterías? Tiene una filosofía bastante de sentido común, sólo eso ¬¬
    En cuanto al eclipse, una vez me dijeron que podía hacer una caja oscura con mi propia habitación, colocando plastilina en todos los agujeros de la persiana menos uno… pero lo peor iba a ser deshacer la caja oscura. En fin, me ha encantado, y la última imagen sobre todo 😀 .

  • Davidmh dice:

    “Las mujeres son hombres incompletos”.

    Perdona, pero yo creo que eso es, como muy suave, una tontería. Además, tanto Sócrates como Platón eran partidarios de la igualdad.

    Es más, en unos papeles sobre igualdad que nos repartieron en el instituto se criticaba en una viñeta ¡a Platón! por discriminar a las mujeres. No recuerdo de quién era.

    Pero ya dije que cuando no decía tonterías es muy interesante.

  • Popes dice:

    Eso sí que no lo sabía :) . Pero si no recuerdo mal, era Sócrates quien decía que daba gracias a los dioses por haber nacido hombre y no mujer (junto con libre y no esclavo, griego y no bárbaro, etc; pero no lo recuerdo, así qu si está mal, soy inocente :roll:).

  • Davidmh dice:

    Según Sócrates, todas las personas tenían la misma capacidad para razonar. Fueran libres o esclavos, griegos o metekos, hombres o mujeres. Esa era la clave del Método Socrático: ironía y mayéutica.

    Quizá lo de sus referencias se debe a su libertad. En aquella época mujeres, esclavos y metekos estaban pero considerados (en Atenas sólo tenía derecho al voto menos de la mitad de la población masculina) y si Sócrates hubiera pertenecido a cualquiera de esos grupos no habría podido desarrollar su actividad filosófica. Seguramente sólo habría podido pensar para si.

  • Remo dice:

    Sologus: te cito.

    Desde mi punto de vista creo que es muy instructiva, y que como dice Davidmh se puede dejar a mucha gente encantada de saber algo más.

    ¡He ahí el espíritu CPI!

  • meneame.net dice:

    Explicación: Sombras de un eclipse…

    [c&p] Estaba observando un eclipse parcial de sol cuando, al dirigir la vista al suelo, vi los rayos del sol que pasaban entre las hojas de los árboles. Y cuál fue mi sorpresa al observar que todos los rayos que llegaban al suelo dibujaban la for…

  • Sereldotar dice:

    Una pregunta al aire, ¿por qué aparece la imagen invertida? has dicho que el agujero hace de lente, pero, ¿por qué cuando miro a través de una lente no me aparece la imagen invertida y en este caso si? Quizá tiene que ver con el hecho de que según la lente sea cóncava o convexa la imagen se refleje de manera distinta, como con las cucharas que si miras por el lado cóncavo hay un punto en el que te ves reflejado al derechas y si te alejas ya te ves al revés una vez pasas el foco…¿implicaria eso que la imagen de la camara oscura a una distancia suficientemente cercana se vería al derechas?

  • jot@bé dice:

    Gerard escribió:

    P.D: has añadido un corrector al recuadro donde se escriben los post, o es mi mozilla que lo hace solo y hasta hoy no lo había hecho?

    Si es un Firefox y ahora tienes la versión 2.0, la respuesta corta es si, lo hace el navegador. Y si instalas más de un fichero de idioma, puedes cambiar de idioma “al vuelo”.

    Para otros navegadores basados en Mozilla de versiones recientes lo desconozco 😕

  • Brújulo dice:

    Muy interesante el artículo, aunque nunca había visto las susodichas imágenes durante un eclipse.
    Pero una pregunta, ¿por qué no afecta la difracción en la formación de la imagen?. Ya que siendo un agujero pequeño, los efectos tendrían que ser evidentes,¿o no?.

    ——————————————————-

    Davidmh
    si es que Aristóteles, cuando no se dedicaba a decir tonterías, era un crack. Lo malo es que sus tonterías marcaron la Historia.

    Si calificas de tontería el pensamiento de Aristóteles, no quiero ni imaginar tu opinión sobre la gente común en la Atenas de hace 2300 años, como hubiésemos sido tú o yo.

    Gracias a que hubo gente como Aristóteles, que se planteaba las cosas (con mayor o menor acierto) la ciencia hoy es lo que es. Y tampoco seamos “cronocéntricos”. A saber como serán consideradas nuestras ideas de hoy dentro de otros 2000 años.

    Un saludo.

  • Davidmh dice:

    Ya lo dije, que no me leéis bien. Aristóteles dijo cosas que, con la mentalidad de ahora, son tonterías. Otras, son más universales. Como ya dije, en contra de sus maestros Sócrates y Platón él era misógino. Si gente antes de él tenía mentalidad más abierta en algunos aspectos, no es culpa del tiempo.

    Otra cosa que yo considero una tontería es que consideraba a la risa signo de estupidez. Para mí es todo lo contrario dependiendo de qué sea la risa.

    Y que conste que no lo estoy despreciando. Es más, admiro mucha de su filosofía y reconozco que sentó ciertas bases para la ciencia moderna, pero no entiendo cómo, tras haber sido instruido por quien fue, dijera algunas cosas que dijo. Y en especial, siendo tan científico como era.

  • Davidmh dice:

    Ahora que lo he publicado, quizá su mentalidad científica le llevó a cometer ese error. Me explico: si basaba su razonamiento en hechos observables, como alguna suerte de “pruebas de inteligencia” que pondría a las personas, es normal que las mujeres salieran mal paradas porque, por educación y cultura, se las consideraba inferiores. Incapaces de aprender lo mismo que un hombre, y eso marca, y reduce las puntuaciones.

    Algo similar ocurrió en EE. UU., donde se usaron tests de inteligencia para probar la superioridad blanca. El problema es que los blancos tenían una mejor educación, y los negros eran en su mayoría analfabetos y poco entrenados para ese tipo de pruebas.

    al final, todo se reduce a eso: entrenamiento.

  • Brújulo dice:

    Bueno, quizás es que el adjetivo “tontería” (falto de entendimiento) no hubiese sido el más adecuado y por eso te hayamos malinterpretado.

    Respecto a la última observación, yo opino de forma similar. Es posible que gran parte de la misogínia de los antiguos se debiese a la carencia de formación por parte de las mujeres que no les dejase demostrar su valía. Ese mismo argumento podría aplicarse a los esclavos. Pero huebieron esclavos profesores y ahí estaban Hiparquia e Hipatia.

    De todas formas, el que la inmensa mayoría no tuviesen formación está claro que fue determinante para mantener ese pensamiento que, por cierto, aun perdura (más debilmente, eso sí). Creo que la cuestión radica más en la evolución que en otra cosa. Pero ya nos estamos saliendo del tema.

  • KMP dice:

    Yo descubri este principio hace como un mes (descubri America!!!)
    Estaba tonteando con un lupa cuando descubri que la lampara que tenia encima – es una lampara de gas con una forma de espiral – se proyectaba en la mesa. Tenia que apuntar la lupa en una posicion determinada y lograba ver la forma perfecta de la lampara. Creo que tu explicacion cientifica me hizo entender mejor lo que vi. gracias por hacernos cada vez menos ignorantes.

  • Cripto dice:

    ¿Misogínia?

    Interesante el tema de las sombras..

    Un saludo

  • Davidmh dice:

    Los casos que pones de esclavos profesores (aparte de haberse dado ahora la vuelta con los alumnos :wink:) seguramente eran cultos porque:

    a)No habían nacido esclavos y pudieron estudiar.

    o bien

    b)Fueron entrenados específicamente para ello.

    Por otro lado, también se dieron casos de mujeres poetisas, como es el caso de Safo de Lesbos (de ahí “lesbiana”), uno de los máximos exponentes de la poesía lírica del periodo arcaico.

    creo que me dejo algo en el tintero, pero como no sé lo que es no lo pongo. Por ahora.

    Espero haberlo dejado todo un poquito más claro.

  • Adama dice:

    Genial Remo! No me canso de leerte. 😀

  • Evil Preacher dice:

    Sereldotar, fíjate bien en los dibujos que ha puesto Remo; se ve muy bien que los rayos de luz correspondientes a la parte superior del objeto se cruzan con los otros en el agujero y llegan a la parte de abajo de la pared opuesta de la caja (y viceversa, si te fijas en los de la parte inferior) he aquí porqué la imagen que se forma está invertida.

  • Cabeza dice:

    jaja, siendo un CPI-A (cpi-adicto para los desconocedores de la jerga), es la primera vez que entró a a CPI a travéz de menéame.

    Excelente !

  • Cylmor dice:

    Aquí enlazo una foto que a mi me pareció espectacular. Fue tomada durante el último eclipse solar, que se pudo ver por lo menos en Galicia, el año pasado (en realidad hace 2, los cambios de año tendrían que ser menos bruscos, uno se despista…):

    http://flickr.com/photo_zoom.gne?id=52931013&size=l

    Es del hermano de un colega, espero que no le importe que la ponga 😛

  • Davidmh dice:

    ¡Preciosa foto, Cylmor! Es lo que le faltaba al post original.

    Ya lo dijo Patxi: CPI^3

  • Davidmh dice:

    Por cierto, Remo, ¿es tu brazo el de la sombra del pato? He comparado con el video de los móviles y el huevo pero los resultados no son concluyentes.

  • Remo dice:

    Davidmh: No, no lo es. La foto está sacada de la página de la NASA sobre eclipses a la que enlazo en el post.

    Cylmor: Muchas gracias por la foto. Mola un montón.

  • Jose dice:

    Hola a todos. El otro día me plantee algo parecido. Estaba apoyado en una ventana y el sol entraba por ella. Cual fue mi sorpresa que cuando me acercaba al marco, la zona más cercana de mi sombra al marco de la ventana se unía a la sombra de la ventana desfigurando mi sombra. ¿Qué ocurre ahi? No soy capaz de respondermelo. ¿La cámara oscura puede ser una explicación?

  • Davidmh dice:

    Si es lo que yo entiendo, ¿puede ser algo como lo del experimento de la doble rendija?

  • Brújulo dice:

    Jose,
    Creo que lo que comentas es algo parecido a cuando, mirando hacia un foco de luz, vamos juntando el pulgar y el índice y vemos que las yemas parecen llegar a tocarse antes de que lo hagan físicamente.
    Yo veo dos posibles respuestas, aunque no lo tengo muy claro.
    Es posible que se deba a la difracción, como comenta Davidmh (por cierto, ¿Por qué no afecta en la caja negra?). Pero no tengo muy claro como se relaciona, ya que en teoría lo que debería pasar es que se creasen nuevos focos de luz entre los dedos (e interfererían las diferencias frecuencias destructivamente? No lo sé)
    También había oido que la luz al pasar por entre los dedos se desvía y la consecuencia es que no veríamos la luz si miramos a nuestros dedos. Pero tampoco tengo muy claro por qué ocurre, porque aplicar aquí la relatividad (la luz se ve afectada por la gravedad) me parece exagerado.
    A ver si los maestros nos ayudan.

  • Jose dice:

    Si, Brújulo, es lo de las sombras de los dedos. Yo creo que esto sólo afecta cuando los objetos estan lejos de la pared (si estas muy cerca y la sombra es muy nítida no sale)y me parece que también cuando las dos sombras son de objetos que están a distinta distancia con respecto a la pared. ¿no os parece? Le he estado dando vueltas al asunto y pienso se puede deber a que los rayos de luz que pasen cerca del primer objeto se difracten y se curvan, y al encontrarse con el segundo objeto muy muy cerca de la trayectoria..se difractan de nuevo y se curvan hacia el otro lado, haciendo que la sombras se acerquen entre sí en ese punto. Aún así espero que los expertos como Remo me puedan dar un poco de “luz” sobre el tema. Un saludo

  • Brújulo dice:

    Jose:
    El efecto que comentas de la difracción no lo veo muy claro.
    Por lo que he estado leyendo (ya que yo pensaba que la refracción desviava la trayectoria de la onda), al refractarse se crea un nuevo foco en la rendija. Por lo tanto, no “curva” el rayo, o eso me parece.
    http://en.wikipedia.org/wiki/Diffraction

    En la wikipedia española habla de curvado “aparente”, pero yo el “aparente” no lo veo claro. Si se crea una nueva fuente, seguiremos viendo luz en esa dirección, pero con menor intensidad.

  • Davidmh dice:

    Acabo de recordar algo al respecto. Creo recordar que esto sucede cuando la distancia entre los dedos es parecida a la longitud de onda se producían efectos extraños, como ver rendijas de varios colores (en el caso de unos lápices típicos, serían franjas amarillas y negras). Ahora mismo no recuerdo si esa distancia era menor o un determinado múltiplo a la longitud de onda o la amplitud.

    También acabo de recordar lo que me gustaba hacer el experimento de los dedos de pequeño, pero sin plantearme el por qué.

  • Brújulo dice:

    En la Wikipedia comenta lo del ancho de la rendija:
    slit=rendija, ripple=[frente de]onda
    “The most conceptually simple example of diffraction is single-slit diffraction in which the slit is narrow, that is, significantly smaller than a wavelength of the wave. After the wave passes through the slit, a pattern of semicircular ripples is formed, approximately equally strong in all directions, as if there were a simple wave source at the position of the slit. This semicircular wave is a diffraction pattern.

    When the slit is significantly more than a wavelength wide, the wave propagates more nearly straight through, but a diffraction pattern at the edges of the wave can be seen”

    Es decir, que el ancho de la rendija ha de ser más pequeño que la longitud de onda para que sea evidente el efecto, entiendo yo.

    Lo que comenta la wikipedia en español de que la luz se curva “aparentemente” será porque la luz que entra por la rendija se puede ver, al salir, desde muchos puntos.

    He pensado que quizás el efecto de los dedos se deba al hecho de que, si se produce una nueva fuente de onda, la energía se vuelve a repartir en todas direcciones y que, por tanto, la que nos llegue a nosotros será muy baja (en comparación a la inicial). Ésto, añadido a la adaptación del iris a la luz del foco que llega desde otros sitios y la ambiente, puede dar como resultado el hecho de que nos parezca que no hay luz ente los dedos (aunque sí que nos llega realmente, pero a baja intensidad).

    Con los conocimientos que tengo actualmente, no se me ocure otra explicación.

    Yo de pequeño también me quedaba embobado con lo de los dedos, y aun me pasa cuando me levanto por la mañana y veo un efecto similar en los agujeros de la persiana.

    A ver si Nemo, perdón, Remo ( 😛 ) nos echa una mano.

  • Brújulo dice:

    Uy,
    Cuando he dicho iris me refería a la pupila.

  • Flavio dice:

    Recuerdo un aclipse parcial de sol el año 1997. Un amigo llego con la idea de proyectar , mediante un agujero de medio cm. hecho con un boligrafo en una de papel.
    estabamos en un pasillo muy concurrido de la universidad, y en el suelo veiamos la figura del circulo solar con una muesca (la luna pasando por frente). De pronto , una chica pasa y pisa donde estabamos proyectando. Mi amigo le dice: “Pisaste mi eclipse!” y ella, “perdon, la verdad que no quise pisar tu eclipse”..dandose cuenta en el momento estupidez estaba diciendo.

  • Ocularis dice:

    Superinteresante.

    Con un fundamente similar, nosotros tenemos una prueba que utiliza el “efecto estenopeico”, con el que mágicamente curamos problemas de gafas e incluso cataratas. Cuando la lente del ojo falla por alguna razón, hacemos que un pequeño agujerito realice el trabajo.

    Cuando un paciente asombrado me diga que por qué ve tan estupendamente con esas “gafas especiales” que no tienen cristal, sólo unos agujeritos, le puedo dar el link de este artículo 😉

  • Davidmh dice:

    Ocularis, ¿podrías comentar ese sistema en tu blog, por favor?

  • nils dice:

    Durante el eclipse de Octubre del 2005 hice un par de fotos y un video del efecto del que hablais.

    El video lo podeis ver aqui: video pin-hole y las fotos fotos pin-hole.

    Espero que os guste!

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