¡¿Un “ser sin cabeza” en el acuario?! Su verdadera identidad y los sorprendentes misterios de la física sobre la superficie del agua
Soy Ken Kuwako, de Science Trainer. Aquí, cada día es un experimento.
De repente… ¡una pregunta! Mira este video. Hay un objeto negro moviéndose. ¿Qué crees que es?
¡¿Eh?! ¡¿Qué demonios es eso?!
Parece un animal… ¡sin cabeza!
¿Lo descubriste? Pues en realidad… ¡es un pingüino!
La grabación fue tomada desde abajo del enorme tanque de pingüinos del acuario “Sumida Aquarium”, cerca de la Tokyo Skytree. La cámara apunta hacia arriba, como si estuvieras mirando a los pingüinos desde dentro del agua. Y desde ese ángulo ocurre algo extrañísimo: ¡el cuello desaparece!
Física dentro del acuario Sumida
Hace poco visité el Sumida Aquarium. Una de sus grandes atracciones es el gigantesco tanque interior de pingüinos. Desde el segundo piso puedes mirar el tanque desde arriba.
Desde arriba se ve claramente el fondo azul del tanque.
Luego bajas al primer piso y puedes observar a los pingüinos desde abajo, literalmente con “visión submarina”. Ese es justamente el video del comienzo.
Pero hay algo todavía más curioso. Cuando miras el tanque desde abajo aparece una escena muy rara:
Al mirar hacia arriba a través del agua, el paisaje se divide claramente en dos zonas:
una parte donde sí puedes ver el exterior, y otra donde todo se vuelve azul y no se ve nada fuera.
Parece como si hubiera una “ventana” flotando dentro del agua.
El mismo fenómeno puede verse también en el acuario de Hakone-en. Mira este otro video:
La parte azul que se ve en realidad es el color del concreto pintado en el fondo del tanque.
Entonces… ¿por qué el mundo exterior parece recortado en forma circular?
¿Qué es exactamente esa línea que separa ambas zonas?
¡La respuesta está en la reflexión total!
Este fenómeno tiene mucho que ver con la refracción de la luz y la reflexión total interna.
Si elevas un poco la mirada y observas el tanque en diagonal, puedes ver reflejada la luz del techo. La luz tiene una propiedad llamada “reversibilidad”: siguiendo hacia atrás el camino de la luz que entra a tus ojos, puedes saber de dónde proviene.
Y si poco a poco bajas el ángulo de visión, llega un momento en que la imagen cambia bruscamente: pasas de “ver el exterior” a “solo ver el azul del fondo”.
Ese ángulo se llama ángulo crítico.
Usando la ley de Snell, que se estudia en física de secundaria avanzada, podemos calcularlo. Si el índice de refracción del aire es aproximadamente 1 y el del agua 1.33, el ángulo crítico resulta ser de unos 48°.
(Si eres estudiante, ¡prueba calcularlo tú mismo usando arcsin en una calculadora científica!)
Eso significa que, desde dentro del agua, cuando miras en un ángulo menor a 48° respecto a la superficie, puedes ver el exterior. Pero si miras más hacia arriba, ocurre la reflexión total interna y el exterior desaparece, dejando visible únicamente el color del fondo.
En un acuario real también interviene la refracción en el vidrio del tanque, así que el valor exacto es ligeramente mayor que 48°.
Como este límite aparece con el mismo ángulo en todas las direcciones, termina formando una especie de “ventana circular”.
¿Los pingüinos también nos observan a través de esa “ventana”?
Mira otra vez la foto tomada desde arriba.
Desde arriba, el fondo azul cubre todo el tanque.
Pero desde dentro del agua, el mundo exterior solo puede verse a través de esa ventana circular.
Quizás los propios pingüinos nos estén mirando a nosotros a través de esa extraña ventana submarina. ¿No da la sensación de que podrías cruzar miradas con ellos?
La próxima vez que visites un acuario, intenta mirar el tanque desde abajo. Tal vez descubras que la “refracción de la luz” de los libros de física se transforma, de pronto, en un paisaje completamente real.
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