El color del calor

La imagen termográfica es uno de los métodos no intrusivos de detección de cáncer de mama. El acelerado metabolismo de las células tumorales produce un aumento de temperatura detectable.

Decía Barbusse que las sombras no existen y que lo que tu llamas sombra es una luz que no ves. Desde que Prometeo se lo robó a los dioses, el hombre ha obtenido luz y calor mediante el fuego, y es por ello que nuestra mente asocia siempre ambos conceptos. Pero…¿se ha preguntado usted alguna vez cuánto calor hace falta para emitir luz?.  Es decir, ¿a partir de qué temperatura un cuerpo caliente emite luz?

Dado que la luz es solo una radiación electromagnética, podemos decir que cualquier cuerpo con una temperatura superior al cero absoluto (-273,150º C) emite algún tipo de radiación. Cuanto más caliente está un cuerpo, más corta es la longitud de onda de la “luz” que emite, aunque no podamos percibirla si es menor a 400 nm, es decir la correspondiente al violeta, o mayor de 700 nm (rojo oscuro). Nosotros mismos emitimos “luz” hacia los 10.000 nanómetros (nm).

Cámara termográfica provista de objetivo de germanio. Inicialmente se fabricaron en cristal de roca

Si intentásemos arrancar y extender la piel de un adulto manteniéndola a su temperatura habitual de 37º C, aprenderíamos, en primer lugar, que nadie se deja despellejar por la Ciencia; que nuestra piel mide unos dos metros cuadrados y, finalmente, que, según la ley de Stefan-Boltzmann, esa superficie, a esa temperatura, emite una potencia calorífica de unos 2.000 vatios.

Les cuento esto no por sadismo, sino para explicarle lo que llamamos “sensación térmica”,    según la cual podemos sentir frío o calor independientemente de la temperatura ambiente en función de la radiación que recibimos, bien sea del Sol o de un radiador cercano.  Si recibimos más de los 2.000 vatios que emitimos, tendremos calor, y si recibimos menos, tendremos frío. En ambos casos, la temperatura de nuestro cuerpo debe ser constante (37 °C) y la de la fina capa de aire que nos rodea también. Por lo tanto, la sensación térmica en aire quieto sólo tiene que ver con la cantidad de radiación que recibimos y su balance con la que emitimos como cuerpos calientes que somos. Sin embargo, si hay viento, la capa de aire en contacto con nuestra piel puede ser reemplazada por aire a otra temperatura, lo que también altera el equilibrio y modifica la sensación térmica.

Mis alumnos de la Univ de Huelva experimentan con una cámara termográfica.

Para poder visualizar estas radiaciones, los fotógrafos científicos usamos cámaras llamadas termográficas que, en vez se sensores de silicio, emplean otros con microbolómetros, que son unas pequeñas celdillas negras que varían su resistencia eléctrica al incidir el calor sobre ellas. Para formar la imagen sobre este mosaico de microbolómetros se emplean lentes de germanio de aspecto espejado, como la de la imagen derecha. Con estas cámaras, en las que los colores son falsos y van asociados a temperaturas, pueden detectase variaciones de hasta 0,02º C. Una precisión más que suficiente para ver a todo color la fiebre local producida, por ejemplo, por una herida infectada en la pata de un lince ibérico, sin necesidad de capturarlo. Sus utilidades forenses, científicas, médicas y estructurales son enormes.

Aún recuerdo la primera cámara de este tipo que manejé hace 12 años en Madrid desde la torre de una empresa de alta tecnología. Era una fría mañana de marzo y todo el paseo de la Castellana aparecía con un frio tono azul excepto en los coches de los que habían llegado a trabajar, que refulgían con los colores de un arco iris cuyas tonalidades que variaba en función de la hora en que habían llegado. Como el precio de estas cámaras ha caído desde los 60.000 a los 300 euros de los módulos más baratos acoplables a un móvil, algunos desaprensivos cibernéticos las están usando para descifrar el PIN en tiendas y cajeros a través de las huellas térmicas que dejamos al teclearlo.

Imagen termográfica del autor tras rozar su mejilla con una lata de película congelada

En cuanto a la relación entre el calor y el color con que empezábamos el artículo, no sé si sabrán que su estudio se realiza calentando progresivamente lo que se conoce como un “cuerpo negro”. No se asuste, que no vamos experimentar con subsaharianos. Un cuerpo negro, en física, no es otra cosa que una esfera metálica, usualmente pintada con el negro más negro que pueda lograrse. Inicialmente se hacía con negro de humo (el que se deposita en una taza al colocarla sobre una vela) y hoy en día con una aleación de fósforo y níquel que es 25 veces más efectiva, aunque se está experimentando con capas de nanotubos de carbono, que aún serían tres veces más negras.

La precisión térmica de una cámara termográfica puede llegar a 0,02ºC en un intervalo que va desde los -50ºC hasta los +2.000ºC

Como hemos dicho al comienzo, todo cuerpo emite radiación, pero el cuerpo negro estándar no empieza a iluminarse con un rojo oscuro apreciable de 700 nm, hasta alcanzar los 650º C. Con cámaras infrarrojas o con un móvil las radiaciones pueden fotografiarse hasta los 400º C y por debajo de esas cifras y hasta los -50ºC solo puede captarse esa “luz” con cámaras termográficas. Conforme la temperatura aumenta, al igual que carbón incandescente de una fragua, se va pasando del rojo oscuro, al amarillo y de ahí blanco, e incluso al blanco azulado. Esta gama de colores es la misma con que definimos la temperatura de color en las cámaras fotográficas ordinarias e incluso la vida de las estrellas que va desde las jovencísimas enanas azules como las Pléyades, hasta las gigantes rojas como, la Betelgeuse, cuya vida se apagando lentamente.