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La ciencia del reflejo especular

Si se mira con frecuencia las imágenes de satélite o fotografías de los astronautas, usted probablemente ha notado manchas brillantes de luz que pueden hacer que ciertos cuerpos de agua con destello de color inusual.  Estos hechos aparecen en las zonas marina, lagos, ríos y cualquier cuerpo de agua de ciertas dimensiones.

Ese brillo es causado por sunglint o reflejo especular, un fenómeno óptico que se produce cuando la luz del sol se refleja en la superficie del agua al mismo ángulo que un sensor satelital ve. El resultado es como si la masa acuosa se comportara como un espejo dando lugar a un reflejo especular de la luz del sol fuera del agua y de vuelta al sensor del satélite o astronauta.

Si los cuerpos de agua fueran perfectamente lisos, una secuencia de reflexiones casi perfectas del sol aparecería en una línea a lo largo de la pista de la órbita del satélite. En realidad, las superficies de agua son irregulares y, a menudo existe el movimiento debido al oleaje y las corrientes, por lo que la luz solar se dispersa en muchas direcciones y deja rayas borrosas de luz en los datos de satélite. Por ejemplo, fíjese en las tiras de reflejo solar en el mosaico de abajo. Todos los datos fueron recogidos por el sensor MODIS en el satélite Aqua de la NASA el 3 de julio de 2014.

Imagen mosaico del MODIS adquirida 3 de julio de 2014
Imagen mosaico del MODIS adquirida 3 de julio de 2014

La combinación del reflejo solar, los patrones de viento, y las formas de la isla cerca de Creta y las islas del Egeo hacen una escena particularmente espectacular ese día. (Ver la imagen en la parte superior de esta página.) Los reflejos especulares pueden también revelar detalles sobre el agua y la circulación atmosférica que generalmente están ocultos. En este caso, el reflejo especular resalta estelas causadas por los vientos del norte y noroeste sobre la superficie rugosa y alisa del agua detrás de Creta y otras islas.

Las islas crean una especie de sombra al viento por bloqueo, desaceleración, y redirigir el flujo de aire. Ese viento, o la falta de él, amontonan las olas y las aguas picadas en algunos lugares y la calma en la superficie del agua en otros, y el cambio de cómo la luz se refleja. Además, este reflejo reveló lo que parecen ser las ondas de gravedad atmosféricas a sotavento de muchas de las islas del Egeo.

Mientras los reflejos a menudo producen imágenes visuales impresionantes, el fenómeno puede crear problemas para los científicos de teledetección porque oscurece las funcionalidades usadas usualmente en los canales visibles. Esto es particularmente cierto para los oceanógrafos que usan los satélites para estudiar el fitoplancton y el color del océano. Como resultado, los investigadores han desarrollado varios métodos para la detección de imágenes contaminadas de reflejo especular en los archivos de datos.

A pesar de los desafíos que plantea el reflejo solar, el fenómeno ofrece algunas oportunidades científicas únicas. Esto hace que sea más fácil, por ejemplo, detectar petróleo en la superficie del agua, ya sea de filtraciones de petróleo naturales o de derrames de petróleo causados por el hombre. Esto es debido a una capa de aceite que suaviza las superficies de agua.

Referencias

Imágenes de NASA cortesía LANCE / EOSDIS MODIS Rapid Response Team, GSFC. Leyenda por Adam Voiland.

Instrumento (s): Aqua - MODIS

Fuente: NASA Earth Observatory

Esta entrada se publicó en Reportajes en 16 Sep 2014 por Francisco Martín León