Pre-Historia de la Radio Astronomía

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La predicción de las ondas electromagnéticas hecha por Maxwell y la demostración de su existencia hecha por Hertz, hizo que varios científicos especularan que los objetos celestes, como el Sol y las estrellas, podrían generar ondas de radio.   Los siguientes científicos pusieron los cimientos para el descubrimiento posterior de la radio astronomía.   Haga un click en cada uno para ver un resumen sobre sus contribuciones.


James Clerk Maxwell (1831-1879)

Maxwell Entre las décadas de 1860 y 1870, James Clerk Maxwell desarolló la teoría de las fuerzas eléctrica y magnética, y las resumió en sus cuatro famosas ecuaciones.   Estas ecuaciones contenían todo lo que se había descubierto acerca de la electricidad y del magnetismo en los experimentos hechos pocos siglos antes por Faraday, Volta, entre otros.   Ellos demostraron que la electricidad y el magnetismo son dos aspectos de la misma fuerza.  Las ecuaciones también predecían que debería haber una forma de radiación, la cual llegó a ser conocida como radiación electromagnética.   Maxwell se percató de que la luz era una forma de radiación electromagnética.   En 1862 él escribió: "Nosotros apenas podemos evitar la conclusión de que la luz consiste de ondulaciones transversales del mismo medio, siendo la causa del fenómeno eléctrico y magnético."

equations Las ecuaciones pronostican que la radiación electromagnética puede existir con cualquier longitud de onda.   Los diferentes colores de luz tienen longitudes de onda inferiores a una milésima de milímetro.   Pueden haber longitudes de onda más largas.  

Lea más sobre Maxwell. (tomado de la Universidad de St. Andrews en Escocia)



Heinrich Hertz (1857-1894)

Hertz En 1888, Heinrich Hertz construyó un aparato que podía transmitir y recibir ondas electromagnéticas de 5 metros de longitud. Él usó una bobina para generar una chispa de alto voltage entre dos electrodos que servirían como transmisor. El detector era una rueda de alambre con una pequeña abertura. Una chispa en el transmisor produce ondas electromagnéticas que viajan hacia el detector, produciendo una chispa en la abertura. Él demostró que las ondas eran polarizadas, y que podían interferir unas con otras, justamente como se pronosticó con su teoría.


Lea más sobre Hertz (y otros pioneros de la electrónica)



Thomas Alva Edison (1847-1931)

Edison Una vez que Hertz había demostrado la existencia de la radiación electromagnética, la posibilidad de recibir tal radiación de objetos celestes, se les ocurrió a muchos científicos. Parece que Edison fue el primero que propuso un experimento para detectar las ondas de radio del Sol. letter La evidencia de ésto es una carta enviada en 1890 al "Observatorio Lick" por Kenelly, quien trabajó en el laboratorio de Edison. Describió cómo construir un detector enredando varios cables alrededor de una masa de acero. No hay ninguna prueba de que el experimento fuera llevado a cabo, pero no pudo haber sido un éxito. En retrospectiva, el aparato propuesto sería muy insensible, y solamente podría detectar longitudes de onda muy largas. La ionósfera prevendría de que tales ondas largas alcanzaran la superficie de la Tierra. (La predicción de una capa reflectora en la parte superior de la atmósfera, la ionósfera, fue hecha por Kenelly y Heaviside en 1902).

Carta reproducida de "The Evolution of Radio Astronomy", por J.S.Hey, Science History Publications, 1973. También mira C.D.Shane, Pub.Astron. Soc. Pacific 70,303, 1958.
Más acerca de Edison:



Sir Oliver J. Lodge (1851-1940)

lodge lodge2 Sir Oliver Lodge hizo muchas innovaciones en los primeros instrumentos de radio, inventando un mejor radio detector, introduciendo el uso de circuitos calibrados, e inventando el alto parlante. Entre 1897-1900, Lodge intentó detectar ondas de radio del Sol. Lea su descripción del experimento. lodgetext
La "mancha de luz"a que se refiere Lodge es un galvanómetro reflector. El experimento fue sensible a una onda de radiación de un centímetro, que puede penetrar en la ionósfera. En retrospectiva, su aparato probablemente no era lo suficientemente sensible para haber detectado al Sol. De cualquier forma, habían demasiadas fuentes de radio interferencia en Liverpool para que el experimento fuera un éxito.

Carta reproducida de "Classics in Radio Astronomy", por W.T.Sullivan, Reidel, 1982. Original en Lodge: "Signalling across space without wires", The Electrician Publ.Co., Londres, 1900.


Lea más sobre Lodge.


Wilsing y Scheiner

Wilsing & Scheiner experiment Johannes Wilsing (1856-1943) y Julius Scheiner (1858-1913) eran astrofísicos que tuvieron la distinción de ser los primeros en escribir y publicar adecuadamente su intento de detectar las radiaciones de radio del Sol (Ann.Phys.Chem.59,782, 1896, en Alemán). El diagrama de su experimento, a la derecha, es de "Classics in Radio Astronomy" por W.T. Sullivan, Reidel, 1982. Ellos hicieron su experimento durante ocho días, y no pudieron detectar ninguna señal que podría estar asociada con el Sol. Creyeron que su intento había fallado por la absorción de ondas de radio en la atmósfera (estaban equivocados).


Charles Nordman

Nordman experiment Charles Nordman, un estudiante francés de posgrado, dedujo que si las ondas de radio eran absorbidas por la atmósfera, como pensaban Wilsing y Scheiner, la solución sería ir a mayores altitudes. Él colocó una antena de alambre largo en un glaciar en Mont Blanc, aproximadamente a 3100m (más o menos 10,000 pies). En retrospectiva nosotros sabemos que la antena habría sido sensible a estallidos de radio de baja frecuencia, que venían del Sol, y que podría haber sido capaz de detectarlos. Estos estallidos ocurren con más frecuencia durante el máximo Solar, pero desafortunadamente el Sol estaba en el mínimo Solar en 1900. Esta vez tampoco hubo detección. El experimento de Nordman fue publicado en Comptes Rendus Acad.Sci., vol.134, página 273, 1902. (Reimpreso en Inglés en "Classics in Radio Astronomy" por W.T. Sullivan, Reidel, 1982).

Estos infructuosos intentos de encontrar ondas de radio solares pudieron haber disminuído el interés de hacer más experimentos. Pero también es posible que los importantes adelantos teóricos de Planck y Heaviside jugaran un gran papel.


Max Planck (1858-1947)

Planck La historia dice que cuando Max Planck era un estudiante en la Universidad de Munich, su asesor le recomendó que no se preocupara por hacer una maestría en Física, porque ya todos los problemas habían sido resueltos. Afortunadamente él no hizo caso a este consejo. Más tarde encontró un problema no resuelto, concretamente la explicación teórica del "cuerpo negro", o curvas de radiación térmica. Planck curves

Se sabía que al calentar objetos densos a altas temperaturas, éstos emiten energía, y que la curva de intensidad versus la longitud de onda siguen una curva como se ilustra aquí. Mientras más alta es la temperatura, la longitud de onda es más corta en el tope de la curva.

Planck trabajó en buscar la manera de derivar esta curva de radiación térmica, partiendo de una teoría de absorción y emisión de radiación de la materia. La teoría requería que la energía sea emitida o absorbida en paquetes pequeños, o "cuantos" de energía. Éste fue un gran avance en la Física y guió a posteriores desarrollos de la teoría cuántica para explicar todos los fenómenos electromagnéticos.

El espectro de la luz del Sol se asemeja mucho a una curva de radiación térmica. Si se aplica la teoría de Planck para predecir la cantidad de radiación que podríamos recibir del Sol en la parte del radio espectro (longitudes de onda de 10 a 100 cm de alcance), la radiación sería muy débil: demasiado débil para ser detectada por cualquier receptor disponible en 1990. Esta predicción téorica, junto con el fracaso de los experimentos para detectar al Sol, pueden haber disuadido intentos posteriores.

Lea más acerca de Planck. (de la Univ de St.Andrews, Scotland)


Oliver Heaviside (1850-1925)

Heaviside Heaviside y Kennelly, en 1902, predijeron que debía haber una capa ionizada en la parte más alta de la atmósfera que reflejaría las ondas de radio. Ellos vieron que ésta sería muy útil para la comunicación de larga distancia, permitiendo que las señales de radio viajen a partes distantes de la Tierra y que reboten de la parte inferior de esta capa. La existencia de la capa, ahora conocida como la capa de Heaviside o la ionósfera, se demostró en los años de 1920.

Si las ondas de radio rebotan desde adentro de la ionósfera, entonces también deben rebotar desde afuera. Así que cualquiera de las ondas de radio de afuera de la Tierra no entrarían a la superficie -- rebotarían nuevamente hacia el espacio. Si las ondas de radio rebotan del interior de la ionósfera, entonces también deben rebotar del exterior.

Las predicciones de Heaviside, combinadas con la teoría de radiación de Planck, probablemente desanimaron a que se hagan nuevos intentos para detectar las ondas de radio del Sol y otros objetos celestes. Por una u otra razón, no se hizo ningún otro intento durante 30 años, hasta el inesperado descubrimiento de Jansky en 1932.

Después se descubrió que la reflexión de la ionósfera dependía mucho de la frecuencia (o longitud de onda). Refleja casi toda la radiación de frecuencia inferior a 20 MHz. Pero la ionósfera no es una barrera para las frecuencias superiores a 50MHz. La Radio Astronomía tuvo que esperar al desarollo de los receptores de radio de alta frecuencia.


Lea más sobre Heaviside. (de la Univ de St.Andrews, Escocia)


Guglielmo Marconi (1874-1937)

Marconi Marconi mejoró los diseños de los receptores, y transmisores de radio, y desarrolló los primeros sistemas prácticos de comunicación de larga distancia por radio. En 1901, él fue el primero en enviar y recibir señales a través del mar, desde Newfoundland a Cornwall. El servicio comercial de teléfonos de radio estuvo disponible después de varios años, como resultado de sus primeros esfuerzos. En los años del 1930, la compañía de teléfonos Bell trataba de mejorar su servicio de telefonía transatlántica, cuando le asignaron a Karl Jansky la investigación de las fuentes de ruidos de radio, llevándole a su descubrimiento de las ondas de radio de la Vía Láctea.


Algunas Biografías de Marconi:


Créditos: Fotografías de Maxwell, Planck, Heaviside: Escuela de Matemáticas y Estadística, Universidad de St.Andrews, Scotland. [http://www-history.mcs.st-and.ac.uk/history/Mathematicians/]
Ecuaciones de Maxwell: Halliday y Resnick, "Physics for students of science and Engineering", Wiley 1962.
Hertz: de "Astronomy" por Fred Hoyle, Crescent Books, 1962.
Edison: de K-12 Teaching and Learning Center web site: [http://tlc.ai.org/edison.htm],    También la Institución de Franklin [http://sln.fi.edu/franklin/inventor/edison.html]
El diagrama de radiación de curvas de Chaisson y McMillan, "Astronomy, a beginners guide to the Universe", Prentice Hall, 1998.
Lodge: IEE/DERA, www.dera.gov.uk/iee/lodge.jpg; and das-fotoarchiv.com/lautspre/erfinder.jpg.


Traducido por Preguntas o comentarios a Un Puente

Recopilado por F. Ghigo, Observatorio Nacional de Radio Astronomía, Green Bank, West Virginia. última actualización Julio 10 del 2001.
Modificado el Wednesday, 26-Mar-2003 18:03:26 EST