Vemos menos que un pez de escayola: el espectro electromagnético

Una de las cosas que más me han llamado la atención desde que llevo trabajando en la evaluación de la exposición a campos electromagnéticos de radiofrecuencia (CEM-RF), es escuchar que la contaminación electromagnética es una contaminación invisible. Esta afirmación parece demostrar claramente que o nos falta información o no sabemos bien de lo que estamos hablando o que hay que tener cuidado con las generalizaciones.

Si partimos de la base de que lo que vemos con nuestros ojos (más bien detectamos con los ojos pero vemos con nuestro cerebro) es radiación electromagnética, decir que la contaminación electromagnética es invisible, es una contradicción en sí misma. Cuando hablamos de contaminación electromagnética o de radiación electromagnética, lo primero que hay que hacer es especificar de qué tipo de radiación estamos hablando. Es como si quisiera pintar mi casa y cuando viniera el pintor, no le dijera de qué color la quiero y le dijera: «la quiero pintada con pintura». Así, no es lo mismo hablar de radiación visible que de radiación infrarroja o de rayos X como no lo es hablar de pintura plástica, retro-gotelé, blanco o rosa.

Me veo obligado, por tanto, antes de continuar con este blog, a explicar una vez más (en mi vida, aquí es la primera vez) qué es el dichoso espectro electromagnético (que denotaré EEM para ahorrar letras).

Espero no ser demasiado pesado… y hacerlo de una forma amena y entretenida (¡ahí es nada!).

El EEM no existe, es un esquema artificial que nos hemos inventado para clasificar toda la radiación electromagnética que existe en la Naturaleza. Generalmente, las diferentes radiaciones se suelen clasificar por energía, frecuencia o longitud de onda que, en el fondo, son exactamente lo mismo pues son magnitudes relacionadas entre sí. A saber, a mayor frecuencia, mayor energía y a mayor longitud de onda, menor energía (menor frecuencia). Decimos en este último caso que son magnitudes inversamente proporcionales (cuando una crece la otra disminuye). No voy a poner fórmulas y con lo que nos debemos quedar es con que una frecuencia alta, implica una energía elevada y, por tanto, una longitud de onda pequeña. Menos mal que no iba a ser pesado…

La imagen anterior, es un esquema del EEM en el que, como he indicado, se clasifican todas las radiaciones electromagnéticas existentes en la naturaleza. De izquierda a derecha de menor a mayor energía. Aunque no es intuitivo, toda la radiación que se recoge en el EEM es exactamente igual. Toda cumple una serie de propiedades generales que están descritas por las ecuaciones de Maxwell desde el siglo XIX. No obstante, puesto que su energía es diferente, cada una de esas ondas electromagnéticas tendrá unas propiedades u otras, sobre todo en cuanto a fenómenos específicos como puede ser su interacción con la materia. En cambio todas sufren difracciones, inducen cosas, se reflejan, se propagan en el vacío sin necesidad de un medio material (al contrario de las ondas mecánicas como el sonido), viajan a la velocidad «de la luz» (por algo se llama así, porque la luz es una onda electromagnética, pero debería llamarse a la «velocidad de las ondas electromagnéticas» pues es para todas no sólo para la luz que vemos). Así que, esas diferencias particulares son las que impiden que podamos hacer una radiografía con un teléfono móvil o que no sea eficiente calentar la leche con una linterna de LEDs. Por si acaso, ¿qué es una onda? Pues es la propagación de energía. Si yo pego un grito, genero una perturbación que viajará hasta tu oído y lo escucharás. Si el grito lo pega uno de mis hijos, notarás que la energía ha llegado a tu oído y, además, odiarás a su padre.

Antes de describir cada uno de los tipos de radiaciones clasificados en el EEM, es importante indicar que tenemos dos grandes tipos de radiación, en virtud a, como decía, su capacidad de interacción con la materia: 1) radiación ionizante que será capaz de ionizar, de romper átomos, de interactuar y cambiar la estructura de moléculas y 2) radiación no ionizante que no será capaz de interactuar con los átomos o moléculas, no podrá romper enlaces químicos y lo único que podrán inducir es calor, dependiendo del material irradiado y de su intensidad (ahora hablo de esto). A partir de 10-100 keV  (no te agobies con las unidades) estaremos hablando de energías ionizantes, depende un poco del material porque la energía necesaria para ionizarlo dependerá de sus átomos (en el caso del Hidrógeno, es de 10 keV). Insisto no te asustes por las unidades, pero por debajo de esos valores, la radiación electromangética podrá producir otros efectos (como calentarnos o deslumbrarnos) pero no podrá romper moléculas ni ionizar átomos, cambiando su estructura o propiedades… y en el caso de células vivas, producir su muerte o interferir en su reproducción o división y, por tanto, inducir fallos genéticos o cáncer. Es como si intento romper un cristal antibalas tirando bolitas de poliespam. Estas no tendrán energía que supere la de resistencia del cristal.

Otro aspecto importante que quisiera explicar antes de describir los diferentes tipos de radiación, que será fundamental para entender algunas cuestiones importantes, es la intensidad. Imagina una radiación, imagina la luz de color verde por ejemplo, como un flujo de pelotitas, de fotones, cada una de ellas con la misma energía que es la correspondiente a su tipo de radiación (a su frecuencia), en este caso, la de la luz verde. Así, cada tipo de radiación porta fotones de una energía determinada. Si pudiéramos coger los fotones de cada radiación, de uno en uno, podríamos ver que los fotones (o esas pelotitas imaginarias) de las radiaciones que están a la izquierda del EEM (baja energía) son muy débiles, o pelotitas ligeras (por ejemplo una pelotita de ping pong). En cambio, los fotones de la derecha (alta energía) serán fotones fuertes, o pelotitas bien gordas y pesadas (por ejemplo una bola de petanca). Pues bien, la intensidad será el número de fotones, el número de pelotitas. Así, la energía que porta una haz de radiación dependerá del tipo de radiación (fotones más o menos energéticos, pelotitas más o menos gordas) y de la intensidad (el número de fotones o de pelotitas). Por este motivo no podemos calentar leche ni hacer palomitas con un teléfono móvil pero sí con un microondas, a pesar de emitir el mismo tipo de radiación. El horno microondas tiene una potencia de 800 vatios (además está diseñado para que no se recape nada y se produzca una acumulación o resonancia en su interior) mientras que el móvil o mejor, que una antena de telefonía, emite 1 milivatio, casi un millón de veces menos… No me digas que tú te creiste el vídeo de las palomitas y los móviles… Imagina que pudieras girar la rueda del microondas hasta un millón de veces menos que la potencia máxima, porque lo tienes habitualmente al máximo para que la leche o el café se calienten lo más rápido posible. Ya no en posición de descongelar, sino un millón de vueltas por debajo; nunca calentarías la leche.

Si comenzamos el repaso al EEM por la radiación menos energética (a la izquierda), nos encontraremos con la radiofrecuencia. Estas radiaciones van desde unos cuantos miles de Herzios (la unidad para medir frecuencia) hasta los 300 GHz (un gigahertzio son 1.000.000.000 Hertzios). Para que te hagas una idea, la radio FM está en el entorno de los MHz, (un millón de Hertzios) y la frecuencia correspondiente a cada emisora es el valor que aparece en la pantalla de tu radio del coche; cuando sintonizas Rock FM en Albacete, pues 90.2 MHz. Además de las ondas de radio AM o FM, radiación de radiofrecuencia son las de la televisión (alrededor de 800 MHz), pero también las de los teléfonos móviles (800 MHz, 900 MHz, 1,8 GHz, 2,6 GHz, usa varias bandas diferentes), los walkie talkies (400-800 MHz) o los radares (por encima de 10 GHz), también la que emiten los routers WiFi o el microondas (2,4 GHz, sí, la misma).

Si incrementamos la energía y nos movemos un poco hacia la derecha, la siguiente que nos encontramos es la parte del EEM de infrarrojos. Esta es la radiación que emite, por ejemplo, el mando de la tele pero que también utilizan los fisioterapeutas o rehabilitadores para dar calor a lesiones y producir un efecto calmante (una vez más la diferencia está en la intensidad, el número de fotones, de pelotitas). Cualquier objeto por el simple hecho de tener temperatura superior a −273,15 ºC, emite radiación electromagnética, en particular, infrarrojos. Y por eso se utilizan sensores de infrarrojos para «ver» en la oscuridad. Por cierto que los rehabilitadores y fesioterapeutas también utilizar radiofrecuencia, microondas, por su efecto analgésico.

Justo por encima de los infrarrojos tenemos un trocito tremendamente pequeño correspondiente al visible. Cualquiera entenderá por qué se llama espectro visible si le digo que es la parte del EEM que vemos con nuestros ojos (o nuestro cerebro). Estos dos órganos que tenemos en la cara son dos antenas sintonizadas a una parte del EEM extremadamente reducida. A pesar de ser reducida, piensa en la cantidad de colores que somos capaces de visualizar en una puesta de Sol. Los colores son el equivalente a las emisoras de radio, cada uno tiene su frecuencia y hay infinitos, aunque nuestro ojo distingue únicamente unas 100 tonalidades de rojo, verde y azul, luego nuestro cerebro interpreta millones combinándolos pero es algo que depende de las personas (yo no distingo más de 16 colores, no hay más que ver como combino mi ropa). En este caso, también, la intensidad será una variable a tener en cuenta, comprenderemos fácilmente que una luz tenue, poco intensa, no ilumina demasiado lejos, pero un foco de los que se utilizan para iluminar un campo de fútbol, estará emitiendo el mismo tipo de radiación electromagnética, el mismo tipo de luz que la luz tenue de una bombilla lejana pero infinitamente más intensa, mayor intensidad, más pelotitas… ya no digamos un flash. Las frecuencias entre las que varía la luz visible son de 384 a 789 THz (billones de Hertzios).

  1. Llegamos a un punto del EEM que ya nos debería sonar peligroso: la radiación ultravioleta. Y sabemos que es peligrosa porque si no te proteges del Sol durante un día soleado, tu piel podrá sufrir quemaduras que pueden ser graves. La radiación del Sol es heterocromatica (compuesta por muchos tipos de radiación de diferentes colores o frecuencias) pero no sólo en el visible, también emite radiación de radiofrecuencia (como otros astros del universo, por eso tenemos radiotelescopios), infrarroja (notamos su presencia en forma de calor), visible (hasta aquí las que hemos visto hasta ahora), ultravioleta y radiaciones ionizantes que veremos a continuación. Es curioso que los seres humanos veamos en el espectro visible, no vemos infrarrojos ni ultravioletas, lo cual hubiera sido tremendamente útil pues podríamos «ver» si una taza o una comida está caliente sin necesidad de tocarla o tendríamos visión nocturna pues veríamos las diferencias de temperatura de los objetos por las diferentes radiaciones infrarrojas que estuvieran emitiendo. Y es que la atmósfera terrestre es transparente a varias bandas de frecuencia o tipos de radiación. Por ejemplo, deja pasar radiación de radiofrecuencia, la radiación visible, algo de infrarrojos y algo de ultravioletas (por suerte poca gracias a la capa de ozono). Si el ser humano hubiera evolucionado en un planeta cuya atmósfera no fuera transparente a (que dejara pasar) luz visible, seguramente no tendríamos ojos sino que tendríamos algún tipo de receptor sintonizado a otras frecuencias.

Más allá, por encima (más a la derecha) de los ultravioleta, nos encontramos con la radiación X y la radiación gamma. Estamos hablando de radiaciones tremendamente energéticas y con frecuencias de hasta EHz (exahertzios o trillones de Hertzios). Estas radiaciones poseen energía suficiente para atravesar objetos y para romper moléculas y átomos. Dependiendo del material diana u objeto que «iluminemos» con radiación gamma, éste absorverá o atenuará más o menos radiación. Este proceso de absorción por parte de un material, se produce por mecanismos que serán capaces de modificar su estructura, cambiando, por tanto, sus propiedades o estado.

En el caso de radiación no ionizante, esta absorción será limitada porque gran parte no tiene capacidad de penetración y es reflejada en la superficie; el color de los objetos es eso, la parte de radiación visible reflejada por el objeto, además, únicamente en forma de calor, dependiendo de la intensidad.

Volvamos a la radiación ionizante. Al tratarse de radiación muy energética, de muy alta frecuencia, tienen una gran capacidad de penetración por lo que su uso deba realizarse en condiciones sumamente controladas, por ejemplo en una radiografía (rayos X), en una tomografía (rayos X), en radioterapia (rayos gamma) o en medicina nuclear (radiación gamma). Pero este tipo de radiación no es sólo artificial. Existen elementos químicos que la emiten de forma natural, el Radio, el Plutonio o hasta el Carbono (el isótopo 14) que comemos en animales y plantas y que acaba formando parte de nuestro cuerpo (por eso, dentro de miles de años podrán datar la edad de nuestros restos fosilizados). Ah! Se me olvidada, para aquellos defensores de lo natural como sano per sé, que no sa acerquen al Uranio…

Pues este es el resumen del EEM. Hay que prestar atención, antes de terminar, a varios aspectos. El primero es que los valores que tenemos en la parte inferior del esquema, relativos a la frecuencia (y a la energía), no crecen de forma lineal, de uno en uno o de diez en diez, sino que lo hacen de forma logarítmica: del 1 al 10, del 10 al 100, del 100 al 1000, del 1000 al 10000… Por tanto, en el trozo de espectro correspondiente a las radiofrecuencias, incluye radiaciones que van de 1 MHz (más o menos) a 1 millón de MHz o 1 THz (un terahertzio correspondiente a un billón de Hertzios). En cambio, si nos fijamos en la parte de radiaciones ionizantes (mucha energía, a la derecha del esquema) encontraremos que la frecuencia varía de EHz a, incluso, ZHz (o zetahertzios). Por tanto, entre 1 kHz y 10 KHz tendremos 9.000 Hz, entre 1 EHz y 10 EHz tenemos 9.000 EHz, que son 9.000.000.000.000.000.000 Hz, es como si a la derecha (más energía) cupieran más frecuencias que a la izquierda (baja energía).

Termino con dos cuestiones: ¿por qué no puedo calentar la leche con el móvil? y ¿por qué no debería preocuparme de hacerme un par de radiografías a pesar de ser radiación ionizante? La primera, como ya he indicado, tiene que ver con la intensidad. En el horno microondas tenemos un magnetrón o generador de microodas que produce unos 800W de potencia. Un teléfono móvil que trabaja a 1 mW, estará generando aproximadamente un millón de veces menos energía que el microondas. Para producir efectos térmicos, no sólo debo utilizar unas frecuencias determinadas, sino que también la intensidad será un factor crucial. Imagina que pudieras poner el microondas a un nivel de exposición de unos pocos microvatios, equivalente a la intensidad del teléfono móvil… pues no calentarías la leche, nunca en toda una vida. Sabemos a qué niveles de intensidad se producen efectos térmicos, como también sabemos a qué frecuencias. Por tanto, si establecemos unos límites de exposición a cada frecuencia (o tipo de radiación), podremos controlar los posibles efectos sobre los tejidos. La segunda pregunta se contesta con la respuesta anterior. Cuando nos sometemos una radiografía, la radiación que utilizamos es ionizante y podrá causar estragos a medida que nos atraviesa. No obstante, si la intensisdad es muy reducida, esos posibles efectos biológicos serán mínimos o controlados.

En definitiva, existen numerosos tipos de radiación. Cada uno con frecuencia diferente, por tanto energía diferente. Cada uno con unas propiedades o posibilidad de inducir diferentes efectos. Por eso existen agencias internacionales, en el caso de la radiación no ionizante es la ICNIRP, que se encarga de revisar los niveles de exposición máximos permitidos por encima de los cuales tendríamos, a ciencia cierta, efectos. Los niveles legales deberían establecerse de acuerdo a esos informes científicos. Así que, ahora podríamos hablar de lo que sabemos: ¿Son peligrosas las ondas de los móviles? Pues a la intensidad habitual, no deberíamos preocuparnos pues no existen evidencias ni mecanismos descritos más allá de la inducción de calor. Y lo mismo ocurrirá con la WiFi. No poseen capacidad de inducir cambios en la materia, moléculas o átomos, sólo calor, y si emiten muy por debajo de la intensidad de seguridad, no deberíamos esperar tampoco efectos térmicos. No obstante, se sigue investigando para determinar los valores de seguridad y por si hubiera otros mecanismos de interacción, por ahora se desconocen, al menos a las intensidades habituales.

Pues me ha quedado un ladrillo cojonudo. Por cierto, un ladrillo es lo que utilizo para ilustrar la radiación gamma cuando cuento el EEEM en mis clases y llamar la atención de mis alumnos cuando se lo lanzo y comprueban que es de goma… si la radiación de radiofrecuencia la simulo con una pelotita de ping pong de 5 g, la pelotita que debería utilizar para ejemplificar la radiación gamma debería tener una masa de 5 mil millones de toneladas (1.000.000.000.000.000 veces más) y no suelo llevar pelotitas así de gordas encima, aunque parezca mentira.

Por cierto, para terminar de dar la brasa. La imagen que ilustra esta publicación, la sombra de una mano sobre un arcoiris la tomé hace unos días en casa. Es un efecto que pasa dos veces al año y durante dos o tres días. Al atardecer, la luz del Sol entra por el salón de mi casa e impacta de refilón un acuario que tenemos en el pasillo. Esa luz es refractada en el cristal, después en el agua y sale por otra esquina tras atravesar el cristal de nuevo. El sistema lanza el haz de luz refractado y descompuesto en los diferentes colores al fondo del pasillo, produciendo un intenso e increíble haz de colores con el que juego con mis hijos a «tocar el arcoiris». Es luz, es radiación, es el espectro continuo de la radiación visible del Sol, es maravilloso, pero es una birria si lo comparamos con la inmensidad del EEEM. Esta es la imagen desde el fondo del pasillo: