El Sol y las bandas de Mach
Fig. 1 Gemasolar mostrando las bandas de Mach
Sorpresa en Andalucía.
El viajero que algún soleado día haya pasado por la carretera de Andalucía entre Écija y Carmona, puede que haya quedado asombrado al divisar una enorme torre que emite una luz cegadora a modo de faro. Es Gemasolar, la primera planta mundial con tecnología de receptor central y almacenamiento térmico (Fig.1).
Su funcionamiento es muy sencillo: 2.650 enormes espejos heliostáticos, cada uno de 120 metros cuadrados, dirigen su luz hasta una gigantesca torre de 140 metros de altura, en cuyo extremo se halla un horno receptor negro hasta el que se bombean sales fundidas que se calientan allí a más de 560 ºC. El receptor refulge tan intensamente que cuesta creer que pueda ser de color negro, algo parecido a lo que ocurre con las brunas manchas solares, que, si las sacamos de su entorno, serían de una albura cegadora. (Fig. 2)
Figura 2. Gemasolar a vista de drone
Las sales fundidas se almacenan en tanques isotérmicos y de allí pueden derivarse a un intercambiador de calor que, a su vez, mueve unas turbinas de vapor que generan electricidad. La ventaja de este sistema es que puede producirse electricidad al momento o almacenarse para generarla posteriormente, de día o de noche, según la demanda.
Hace unos días volví a pasar ante este enorme horno solar, en el que a muchos kilómetros de distancia se ven confluir los rayos solares en un espectáculo impresionante; curioso como soy, decidí acercarme a fotografiarlo. Me detuve en un altozano a un par de leguas de distancia para hacer las primeras fotos con teleobjetivo y me di cuenta de un interesante fenómeno por el cual, según pueden observar en la imagen, las zonas más intensas de luz aparecían rodeadas por halos más oscuros que el resto del cielo. Esas zonas negras se corresponden con las llamadas bandas de Mach, un fenómeno mediante el cual cuando cualquier señal, en nuestro caso la luz reflejada por la torre, es muy intensa, aparece rodeada por unas estrechas bandas más claras y más oscuras (Figura 1 y 3).
Figura 3. Bandas de Mach
¿Qué son las bandas de Mach?
Indagando un poco descubrí que las bandas de Mach son observadas por casi todos los animales, incluidos los que tienen ojos compuestos, y de hecho fueron estudiadas en los arcaicos cangrejos cacerola del género Limulus. El efecto fisiológico se debe al fenómeno de inhibición lateral de la vista, del que son responsables los distintos tipos de conexiones nerviosas entre los bastones y su posición en la retina. Como es sabido ésta está tapizada por dos tipos de células: Los conos, responsables de la visión en color, con altos niveles de luz, central, y en detalle, que son relativamente pocos y ocupan la parte central de la retina (fóvea) y los bastones que, en mucho mayor número, están distribuidos por toda la retina y son los responsables de la visión acromática (en blanco y negro), escotópica (con bajos niveles de luz) y con poco detalle. Los bastones, que son los que nos ocupan, son muy sensibles a la luz y nos permiten ver de noche aunque perdiendo el color (efecto Purkinje), primero por su mayor número y segundo por su tipo de conexión convergente, mucho mas eficaz que las de los conos, que es en paralelo. Los grupos de bastones conectados a una misma neurona tienen unos bastones con capacidad autorreguladora en función de su posición. Así, los grupos situados en área central de la fóvea, que es la parte central del ojo con la que miramos en detalle, incrementan la señal cuanto mayor es la luz, mientras que los grupos situados en las áreas periféricas inhiben la señal si la luz es excesiva. Unas conexiones inhiben la señal y otras la incrementan. (Fig. 4). En la figura que he dibujado se muestra un grupo muy simplificado de bastones. Los situados cerca de la fóvea suman su señal al resto de los bastones y los situados en la periferia la restan.
Figura 4. Esquema mostrando la inhibición lateral de los bastones, causante de las bandas de Mach
Este fenómeno es responsable también de la gran capacidad que tiene nuestro cerebro de descartar las áreas homogéneas de lo que miramos y centrarse en los detalles, acentuando el efecto borde de los objetos y facilitando su reconocimiento. Un funcionamiento muy parecido a la sensación de acutancia y falso enfoque que produce la llamada Máscara de Enfoque de Photoshop.
El efecto se puede experimentar en casa tan ricamente. Bajo una iluminación suave, tome dos folios blancos, deje uno sobre la mesa y sujete el otro levitando unos 5 centímetros sobre el anterior. Si mira detalladamente el borde de la sombra creada, verá que la zona de transición está delimitada por dos bandas, una más oscura y otra más iluminada. Son tan tenues que, de no estar avisado, a buen seguro le pasarían desapercibidas (Fig.5).
Figura 5. Experimentando con un folio bajo una luz puntual podemos ver, si nos fijamos con atención, el esbozo de las bandas de Mach
La famosa rejilla de Hermann (Fig. 6) se produce también por el fenómeno de inhibición lateral de nuestra retina. Si la observa fijamente verá que aparecen falsos puntos negros en las intersecciones de los cruces blancos, que luego desaparecen al mirarlos si centramos en ellos nuestra vista. ¡Qué cosas!
Figura 6, La Rejilla de Hermann demuestra el fenómeno de inhibición lateral en que se basan las bandas de Mach.