El radiómetro

En el planetario de Castellón hay una pequeña exposición sobre física, con algunos juegos y experimentos. (A parte de la permanente exposición de las Islas Columbretes y la de minerales y fósiles, hologramas, experimentos científicos, el pendulo de foucault, etc…)

En una de las vitrinas hay un pequeña veleta de 4 aspas en las que cada aspa tiene una parte oscura y otra brillante. Cuando encendemos la bombilla que hay junto a ella, la veleta se pone en movimiento girando en la dirección de los lados brillanes. ¿Por qué? La explicación que hay allí es un poco simplona, así que vamos a explayarnos un poco.

Ya aviso que realmente la explicación más aceptada no está del todo demostrada así que todo se queda un poco en el aire. Es lo que pasa cuando no te dan una subvención para investigar por qué funciona un radiómetro (que es como se denomina este juguetito).

Este objeto se supone que viene a demostrar que la luz tiene presión, pero no demuestra nada, es más falso que los astrólogos, videntes y demás parafernalia feriante. 

El radiómetro fue inventado por sir William Cookes en 1873 y desde entonces están tratando de averiguar como funciona. William pensó que era la presión de la luz que empujaba mas en las superficies negras que en las blancas.

Dejaremos la versión más aceptada, pero no concluyente, para el final y descartaremos las mas aceptadas pero incorrectas.

Presión de radiación: la luz es una radiación electromagnética. Es un chorro de partículas de energía sin masa llamadas fotones. Éstos actúan como balas cuando golpean algo. De hecho los fotones pueden sacar a los electrones fuera de muchas sustancias sólidas. Esto se conoce como efecto fotoeléctrico e hizo ganar el Premio Nobel a Albert Einstein. (aunque él se explayó un poco más)

Aunque esta presión existe sabemos que es extremadamente pequeña e insuficiente para poder empujar las aspas. Además debería girar al revés,  pues las superficies negras  se tragan los fotones y las blancas los hacen rebotar, con lo que obtenemos un retroceso hacia atrás. Esto haría que las aspas girasen alejándose de los lados brillantes y hacia los lados negros, y ocurre siempre justo lo contrario.

Presión de gas: Las superficies negras de las aspas absorben más energía  que los lados brillantes, por lo tanto están más calientes (correcto). El aire junto a los lados negros es calentado por esta energía (correcto), lo cual hace que la presión del aire sea mayor en los lados negros (incorrecto). No hay nada que haga que aumente la presión del aire en una determinada dirección. La presión del aire no puede aumentar porque no está confinado y de estarlo no hay razón para que se expanda contra las aspas más que en cualquier otra dirección-

Corrientes de convección: La superficie caliente negra genera más corrientes de aire por convección y el aire sopla las aspas. No hay anda que pueda hacer que las corrientes de convección soplen principalmente en una dirección concreta: contra los lados negros.

La mejor explicación, se dio en 1881 por parte de un ingeniero llamado Osborne Reynolds. Como ya hemos dicho es la mas aceptada como válida pero sin estar completamente demostrada. No es una explicación muy conocida porque no es fácil describir o entender. Básicamente tiene algo que ver con la diferencia de temperatura entre el aire del lado caliente (junto los lados negros) y el aire más frío del lado de las partes blancas. Según parece, después de unas complejas demostraciones matemáticas, cuando este aire fluye hacia los extremos de las aspas, las moléculas mas calientes y rápidas golpean los extremos con un ángulo más oblicuo que las más frías y eso empuja las aspas alejándose del lado negro. Como el resto de explicaciones no se sostiene y esta explicación al menos matemáticamente parece  cierta, pues en eso estamos.