Las microondas son un tipo de radiación electromagnética, al igual que las ondas de radio, la radiación ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma. Las microondas tienen una gama de aplicaciones, incluyendo comunicaciones, radar y, quizás más conocido por la mayoría de la gente, cocinar.
la radiación electromagnética se transmite en ondas o partículas a diferentes longitudes de onda y frecuencias. Esta amplia gama de longitudes de onda se conoce como el espectro electromagnético espectro EM)., El espectro se divide generalmente en siete regiones en orden de disminución de la longitud de onda y el aumento de la energía y la frecuencia. Las designaciones comunes son ondas de radio, microondas, infrarrojos (IR), luz visible, ultravioleta (UV), rayos X y rayos gamma. Las microondas caen en el rango del espectro EM entre la radio y la luz infrarroja.
Las microondas tienen frecuencias que van desde aproximadamente 1 mil millones de ciclos por segundo, o 1 gigahertz (GHz), hasta aproximadamente 300 gigahertz y longitudes de onda de aproximadamente 30 centímetros (12 pulgadas) a 1 milímetro (0.04 pulgadas), según la Enciclopedia Británica. Esta región se divide además en un número de bandas, con designaciones como L, S, C, X Y K, según el Libro de Ginger Butcher «Tour of the Electromagnetic Spectrum.,»
Communications & radar
Las microondas se utilizan principalmente para sistemas de comunicaciones punto a punto para transmitir todo tipo de información, incluidos voz, datos y video en formatos analógicos y digitales, según la Comisión Federal de comunicaciones (FCC). También se utilizan para el control de supervisión y adquisición de datos (SCADA) para maquinaria remota, interruptores, válvulas y señales.
otra aplicación importante de las microondas es el radar. La palabra «radar» fue originalmente un acrónimo de RAdio Detection and Ranging., Antes de la Segunda Guerra Mundial, los ingenieros de radio británicos descubrieron que las ondas de radio de longitud de onda corta podían rebotar en objetos distantes como barcos y aviones, y la señal de retorno podía detectarse con antenas direccionales altamente sensibles para determinar la presencia y ubicación de esos objetos. El uso del término «radar» se ha vuelto tan común que ahora es una palabra en sí misma, y puede referirse a sistemas que usan microondas u ondas de radio.
un hecho histórico poco conocido es que una instalación temprana de radar se construyó en la punta Kahuku en el extremo norte de Oahu., Según el sitio web del Estado de Hawái, la estación detectó la primera ola de aviones japoneses en su camino para atacar Pearl Harbor cuando los aviones estaban a 132 millas (212 kilómetros) de distancia. Sin embargo, debido a que el sistema había estado en funcionamiento durante solo dos semanas, se consideró poco fiable, y la advertencia fue ignorada. En el transcurso de la guerra, el radar fue mejorado y refinado, y desde entonces se ha convertido en un elemento esencial de la defensa nacional y el control del tráfico aéreo civil.
Radar ha encontrado muchos otros usos, algunos de los cuales explotan el efecto Doppler., Un ejemplo del efecto Doppler puede ser demostrado por una ambulancia que se acerca: a medida que se acerca, el sonido de la sirena parece elevarse en tono, hasta que llora. Luego, a medida que retrocede en la distancia, la sirena parece bajar en tono.
Robert Mayanovic, profesor de física en la Universidad Estatal de Missouri, dijo que el radar Doppler, que a menudo emplea microondas, se utiliza para el control del tráfico aéreo y la aplicación del límite de velocidad vehicular., Cuando un objeto se acerca a la antena, las Microondas que regresan se comprimen y, por lo tanto, tienen una longitud de onda más corta y una frecuencia más alta. Por el contrario, las ondas de retorno de los objetos que se alejan son alargadas y tienen una longitud de onda más larga y una frecuencia más baja. Al medir este cambio de frecuencia, se puede determinar la velocidad de un objeto hacia o lejos de la antena.
Las aplicaciones comunes de este principio incluyen detectores de movimiento simples, pistolas de radar para la aplicación de límites de velocidad, altímetros de radar y radar meteorológico que pueden rastrear el movimiento 3D de las gotas de agua en la atmósfera., Estas aplicaciones se llaman detección activa, porque se transmiten microondas y se reciben y analizan las señales reflejadas. En la detección pasiva, se observan y analizan fuentes naturales de microondas. Muchas de estas observaciones son realizadas por satélites que miran hacia atrás a la tierra o hacia el espacio.
fuentes de calor de microondas
uno de los usos más comunes de las microondas es calentar los alimentos rápidamente. Los hornos de microondas son posibles porque las microondas se pueden usar para transmitir energía térmica. El descubrimiento de este fenómeno fue puramente accidental., En su libro, » todos se rieron…: From the Light Bulbs to Lasers: the Fascinating Stories Behind the Great Inventions That Have Changed Our Lives» (HarperCollins, 1992), el autor Ira Flatow relata la historia de la invención del horno de microondas: «poco después de la Segunda Guerra Mundial, Percy L. Spencer, un genio de la electrónica y héroe de guerra, estaba de gira por uno de sus laboratorios en la Raytheon Company. Spencer se detuvo frente a un magnetrón, el tubo de potencia que acciona un radar. De repente se dio cuenta de que una barra de caramelo en su bolsillo había comenzado a derretirse.,»Una investigación adicional lo llevó a hacer el primer lote de palomitas de maíz de microondas, así como el primer huevo explosivo.
los primeros hornos de microondas eran bastante grandes y caros, pero desde entonces se han vuelto tan asequibles que son comunes en los hogares de todo el mundo. Los sistemas de calentamiento por microondas también se utilizan en una serie de aplicaciones industriales, incluidos el procesamiento de alimentos, productos químicos y materiales, tanto en operaciones por lotes como en operaciones continuas.,
fuentes naturales de microondas
Los Radioastrónomos realizan observaciones en la región de microondas, pero debido a la atenuación por la atmósfera, la mayoría de estos estudios se realizan utilizando globos o satélites de gran altitud., Sin embargo, tal vez la observación más famosa de microondas extraterrestres fue realizada por dos científicos de Bell Labs que trabajan en un sistema de telecomunicaciones utilizando una gran antena de cuerno basada en tierra.
según el sitio web de ciencia de la NASA, » en 1965, usando microondas de banda L, Arno Penzias y Robert Wilson, científicos de Bell Labs, hicieron un descubrimiento increíble por accidente: detectaron ruido de fondo usando una antena especial de bajo ruido. Lo extraño del ruido era que venía de todas las direcciones y no parecía variar mucho en intensidad., Si esta estática fuera de algo en nuestro planeta, como las transmisiones de radio desde una torre de control del aeropuerto cercana, vendría solo de una dirección, no de todas partes. Los científicos del Bell Lab pronto se dieron cuenta de que habían descubierto por casualidad la radiación cósmica de fondo de microondas. Esta radiación, que llena todo el universo, es una pista de su comienzo, conocido como el Big Bang.»
Penzias y Wilson fueron galardonados con el Premio Nobel de física en 1978 por su descubrimiento. Desde entonces, la radiación de fondo cósmico de microondas ha sido cartografiada con gran precisión por satélites., Estas observaciones han revelado las diminutas variaciones de temperatura que eventualmente evolucionaron en los cúmulos galácticos que vemos hoy.
El análisis de esta radiación de fondo también ha dado a los astrónomos pistas sobre la composición del universo, y los científicos ahora piensan que el 95 por ciento del cosmos está compuesto de materia y energía que no se puede «detectar» con instrumentos convencionales, lo que lleva a los nombres de materia oscura y energía oscura., El análisis futuro de esta radiación de fondo podría arrojar más luz sobre lo que sucedió poco después del nacimiento del universo — y, potencialmente, incluso antes de que existiera este universo, según algunos modelos cósmicos.
informe adicional de Charles Q. Choi, colaborador de Live Science.