Las ondas y la exploración de la tierra

El estudio de las ondas y su comportamiento en el medio de propagación, ha posibilitado el desarrollo tecnológico de muchos instrumentos utilizados para la exploración  aún de los lugares más inaccesibles de la tierra. Las ondas electromagnéticas, cuya velocidad de propagación no varia con el medio, son utilizadas por sistemas de posicionamiento como el GPS; las ondas acústicas, cuya veleidad depende de la compresibilidad y la densidad del medio, son utilizadas por sistemas de detección en el agua como el sonar. Las selvas, las montañas y las cordilleras y fosas de las profundidades marinas han podido ser conocidas gracias al desarrollo de dos instrumentos; el GPS y el sonar.

Las primeras exploraciones se hacían con instrumentos de navegación como el sextante, luego con brújulas y actualmente se cuenta con gran cantidad de instrumentos de alta precisión.

EL SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL, GPS

El sistema de posicionamiento global o GPS (Global Positioning System) fue desarrollado para conocer la posición exacta de un objeto en cualquier lugar de la tierra, sin importar la hora del día ni las condiciones climáticas. Se compone de tres partes: el componente espacial, los receptores y las estaciones de control. El componente espacial consta de 24 satélites que orbitan la tierra, cada uno con un reloj de precisión que emite ondas electromagnéticas que viajan a la velocidad de la luz hacia los receptores y las estaciones de control. Los receptores, que pueden ser personales o pueden estar instalados en carros, aviones, tanques, submarinos, cohetes y misiles entre otros, detectan las señales enviadas por los satélites y miden el tiempo transcurrido desde que fueron enviadas hasta que son recibidas. Este tiempo multiplicado por la velocidad de la luz, permite calcular la distancia al satélite. Para medir la latitud, la longitud y la altitud de manera precisa, el receptor mide le tiempo que toma a las señales de al menos cuatro satélites diferentes en llegar hasta él. Las estaciones de control están en tierra, y se encargan de recibir y mandar información a los satélites para asegurarse de su buen funcionamiento.

El componente espacial del sistema GPS, está compuesto por satélites que envían constantemente ondas electromagnéticas hacia la tierra.

A pesa de que el sistema GPS fue desarrollado para uso militar, cada día se le encuentran nuevos usos pacíficos. Para construir el túnel submarino que une a Francia con Inglaterra, dos equipos, uno en cada país, cavaron en dirección opuesta. Monitorearon constantemente su posición con un GPS, para así encontrarse exactamente en la mitad del camino. En algunos estudios ecológicos se equipan a los animales con un transmisor GPS que permite conocer su localización y distribución. Los GPS personales son utilizados para guiarse en los viajes, o para encontrar la posición en caso de perderse. Como se ve, los usos del GPS son innumerables y sus futuras aplicaciones están limitadas únicamente a la imaginación y al desarrollo de nuevas aplicaciones tecnológicas.

Los GPS son utilizados actualmente en casi todos los sistemas de navegación, independientemente de si estos son barcos, aviones o carros.

EL SONAR Y LAS PROFUNDIDADES MARINAS

A pesar de que las tres cuartas partes de la tierra están cubiertas por agua, el estudio y conocimiento de los fondos marinos era escaso hasta hace apenas unas décadas. Luego de la segunda guerra mundial, debido a las cuantiosas perdidas de barcos y submarinos, se comenzaron a investigar y desarrollar sistemas que permitieran la exploración de los fondos marinos y la detección de los naufragios.

Los fondos marinos, con sus grandes cordilleras y sus profundas fosas, comenzaron a ser estudiados gracias al desarrollo del sonar.

Uno de los logros más importantes fue el desarrollo del sonar (Sound Navigation and Ranging), que utiliza la energía de las ondas acusicas para actividades de observación y/o comunicación a través del mar. El sonar emite ondas acústicas que viajan por el mar hasta chocar con el lecho marino o con lo que se encuentre sobre él. La señal rebota y regresa hacia un sensor y la diferencia entre la señal emitida y la recibida, da las características físicas del área recorrida. Existen dos tipos de sonares: los de superficie, que utilizan sensores cercanos a la superficie marina y frecuencias de 6.800 hertz para crear imágenes de escalas medias y bajas; y los de profundidad, donde los sensores se colocan cerca del lecho marino y utilizan cortos impulsos ultrasónicos de 100.000 hertz para obtener imágenes de gran escala.

Luego de la segunda guerra mundial, y con el comienzo de la guerra fría, el principal uso que se dio al sonar fue militar para detectar, clasificar y seguir submarinos y buques enemigos. Sin embargo, con el final de la guerra han sido innumerables los usos que se han encontrado para el sonar.

Actualmente la mayoría de barcos cuentan con un sistema de sonar que les permite navegar con seguridad aún en las zonas poco profundas.

Actualmente, es utilizado en la navegación marina cerca a los polos, para medir el espesor de las capas de hielo; los pescadores lo usan para localizar bancos de peces; a los buscadores de naufragios les sirve para visualizar la estructura de los objetos sumergidos y asi encontrar tesoros; y en la arqueología subacuática, es utilizado para rastrear los restos de antiguas civilizaciones.

Los radares, a partir de la emisión de ondas, son utilizados para la detección de aviones y otros objetos voladores.

DEBATE - GRUPO DE TRES ESTUDIANTES.

  • Los GPS personales tienen un porcentaje de imprecisión en la detección de las coordenadas geográficas. ¿Cuál crees que es la razón? ¿Crees que es posible que algún día los aviones y los carros sean totalmente dirigidos mediante GPS?
  • Con la gran cantidad de ondas emitidas a la atmósfera y al mar por instrumentos como los radios, los GPS, los sonares, la televisión, etc, ¿crees que puede existir contaminación por ondas? ¿por qué?

INVESTIGACION

  • Consulta en libros o en el internet el principio de los dispositivos que presentan los submarinos y barcos para no ser detectados por el sonar.
  • Investiga cuál es el sistema de detección que utilizan los radares y las ecosondas. ¿En qué se parecen y en qué se diferencian del sonar?

Envie las conclusiones del debate y la investigación vía correo electrónico a su profesor: jaime.cabrera@campusucc.edu.co