martes, 11 de diciembre de 2012

Contact y la polarización de las ondas


           
En la novela de 1985 escrita por Carl Sagan Contact, se relata la recepción de una señal proveniente de un planeta extrasolar por parte del observatorio de Arecibo.
La señal, por su potencia y regularidad, parece ser de origen inteligente pero los científicos no lograron descifrar el contenido del mensaje (el primero de ellos) hasta no analizar la polarización de la onda.

           


La polarización de onda es la trayectoria que recorre el afijo del vector de campo eléctrico (o magnético), en la dirección de su propagación, en un plano conocido como plano de polarización. La trayectoria varía dependiendo del valor que toman en cada instante las diferentes componentes del vector de campo, dando lugar a diferentes tipos de polarizaciones.

File:Onde electromagnetique.svg

Polarización lineal: la polarización lineal se produce cuando las dos componentes están en fase o en otra fase, es decir que sus amplitudes alcanzan sus valores máximos y mínimos en el mismo instante.

Polarización circular: encontramos este tipo de polarización en ondas cuyas componentes tienen exactamente la misma amplitud y su desfase es de exactamente 90º. La trayectoria descrita por el afijo será una circunferencia.

Polarización elíptica: todo el resto de ondas que no cumplan los requisitos de los dos tipos anteriormente mencionados de polarizaciones, tendrán un afijo que describe una trayectoria en forma de elipse. Es el caso más general, pudiendo considerar los dos casos anteriores como casos particulares de éste.



La fase existente entre las dos componentes nos dará el sentido de giro de la polarización, simplemente calculando sin(fase) y comprobando si el resultado es positivo (polarización con giro hacia la izquierda) o negativo (giro a derechas).

Fue precisamente el análisis del sentido de giro de la polarización del mensaje recibido por los científicos del observatorio de Arecibo la clave para descifrar la transmisión proveniente de Vega. La señal estaba codificada utilizando el sentido de giro como "0" (giro en un sentido) y "1" (giro en el otro).

Podemos encontrar una gran cantidad de ejemplos de los efectos de la polarización de las ondas en nuestro día a día:

 Todas las antenas transmisoras y receptoras de radiofrecuencia usan la polarización electromagnética, especialmente en las ondas de radar. La mayoría de las antenas irradian ondas polarizadas, ya sea con polarización horizontal, vertical o circular. La polarización vertical es usada más frecuentemente cuando se desea irradiar una señal de radio en todas las direcciones como en las bases de telefonía móvil o las ondas de radio AM. Sin embargo, no siempre se utiliza la polarización vertical. La televisión normalmente usa la polarización horizontal. 

     La alternancia entre polarización vertical y horizontal se utiliza en la comunicación por satélite (incluyendo satélites de televisión) para reducir la interferencia entre señales que tienen un mismo rango de frecuencias, teniendo la separación reducida angular en cuenta entre los satélites.


        En astronomía, el estudio de la radiación electromagnética polarizada del espacio es de gran importancia. Aunque por lo general no se produce en la radiación térmica de las estrellas, la polarización está también presente en la radiación de algunas fuentes astronómicas coherentes (por ejemplo, algunas masas de metanol o de hidróxidos), y de fuentes incoherentes como los grandes lóbulos de radio en galaxias activas, y la radiación pulsatoria de radio (que se especula que pueda ser a veces coherente), y también se impone sobre la luz de las estrellas dispersando polvo interestelar. Aparte del aporte de información sobre las fuentes de radiación y dispersión, la polarización también se utiliza para explorar el campo magnético aplicando el efecto Faraday. La polarización de la radiación de fondo de microondas sirve para estudiar la física del principio del universo.

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