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Tanto para los telescopios como para el ojo, la sensibilidad depende en gran medida del área dedicada a la captación de la luz, en un caso el diámetro de espejo y en el otro la apertura de la pupila. Mientras que los espejos astronómicos tienen diámetros de varios metros, la apertura de la pupila varía entre dos y ocho milímetros, dependiendo del nivel de iluminación. A niveles mas bajos de luz, mayor es la apertura de la pupila. En términos generales, el área de la pupila es un millón de veces menor y por tanto sobre él incide un millón de veces menos luz.

El ojo es un “instrumento” notable por su versatilidad, capaz de funcionar en condiciones de muy alta o muy baja iluminación. El ojo puede trabajar en una nocle clara sin Luna, donde el nivel de iluminación es un millón de veces mas baja que durante un día soleado. Cuando en la noche salimos de una habitación iluminada, tenemos que esperar unos diez minutos para adaptarnos a la oscuridad y adquirir el estado de visión “fotópica” (traduciendo directamente el término en inglés, “photopic”). Si uno permanece otra media hora en la oscuridad se alcanza un nivel de sensitividad aun mayor, denominado visión “escotópica” (en inglés “scotopic”). La visión fotópica requiere de por lo menos 10 a 15 fotones para que el ojo detecte la fuente luminosa. La visión escotópica requiere tan solo cinco fotones, y en ocasiones basta uno solo. Su eficiencia es comparable a la de los mejores detectores optoelectrónicos. Como curiosidad, la respuesta óptima de la visión fotópica se da para luz amarilla de 555 nanómetros, mientras que para visión escotópica es en luz un poco mas verde, de 507 nanómetros.

El ojo tiene una respuesta rápida, necesaria para la supervivencia del hombre en la Tierra, pero desventajosa cuando se le compara con instrumentos electrónicos. El tiempo necesario para formar una imágen es de aproximadamente una décima de segundo. En experimentos de laboratorio individuos logran distinguir separadamente flashes emitidos por una misma fuente de luz con veinte milisegundos de diferencia.

¿Qué limita nuestra visión de las estrellas? Si miramos un cielo oscuro, sin Luna, en condiciones óptimas (visión escotópica), podemos alcanzar a detectar en cada imagen unos cuarenta fotones de las estrellas de magnitud seis. Debido a que al mismo tiempo vemos unos doscientos cuarenta fotones de la región del cielo donde observamos, las estrellas de magnitud seis son las mas débiles que podemos ver. Si el cielo no brillara como lo hace (unas cuatro magnitudes por grado cuadrado) nuestros ojos serian capaces de detectar estrellas cuarenta veces mas débiles, alcanzando la décima magnitud. La misma consideración se aplica a un telescopio de dos metros de diámetro, el cual, limitado por el brillo del cielo, puede detectar estrellas de magnitud 18 en una décima de segundo. Sin embargo, los detectores modernos, a diferencia del ojo, pueden colectar luz por un período largo de tiempo. Así, al mantener abierto el obturador una hora, el mismo telescopio puede alcanzar a ver estrellas de magnitud 23. Dicho de otra forma, mientras que nuestros ojos en el foco de un telescopio de dos metros pueden ver estrellas hasta de magnitud 18, un detector optoelectrónico de luz alcanza un nivel cinco magnitudes mas profundo.

Otro aspecto importante de los instrumentos astronómicos es el llamado poder de resolución: la menor distancia angular a la cual es posible separar dos estrellas. La resolución angular está determinada basicamente por la apertura del detector y la longitud de onda a la cual se observa. Siguiendo esta receta, un ojo con una apertura de dos milímetros alcanza una resolución de un minuto de arco, es decir un treinteavo del tamaño aparente de la Luna. Un telescopio de dos metros tiene, nominalmente, una resolución mil veces mayor (0.05 segundos de arco), pero en la práctica esta está limitada por la atmósfera que degrada las imágenes celestes a una resolución de un segundo de arco. En radioastronomía se han logrado resoluciones mucho mejores al combinar las señales de antenas separadas por miles de kilómetros de distancia, utilizando el método de interferometría. Curiosamente, si el hombre fuera capaz de emplear esta técnica con sus ojos, separados por seis centímetros, podría alcanzar una resolución de dos segundos de arco, cercana a la de los telescopios en la Tierra. Sin embargo, el diseño de nuestros ojos está claramente orientado a un uso distinto al astronómico, y solo sabemos combinar las señales de los dos ojos para distinguir el aspecto tridimensional de objetos cercanos. Desafortunadamente las estrellas estan demasiado lejos.

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