Fotografía infrarroja con cámaras digitales

Las bases son simples: los sensores de las cámaras fotográficas están diseñados para "ver" la luz en un rango de longitudes de onda similar al que somos capaces de ver con nuestro ojo. Este rango es sólo una estrecha ventana dentro de la enorme amplitud del espectro electromagnético. Sin embargo, como es la nuestra, diseñamos esos sensores (y antes la película fotográfica) para que sean sensibles a lo mismo que nosotros. Las fotografías resultantes se ven así reconocibles y con colores familiares como, por ejemplo, la de abajo (todas las fotos pueden ampliarse pinchando encima).

Fotografía en color "real" (Nikon D70S, 28 mm, 1/60 s, f: 9,5)

Sin embargo, los sensores no son sensibles solamente a la zona del espectro visible sino que también son capaces de detectar luz infrarroja, de mayor longitud de onda que el rojo y que a nosotros nos pasa desapercibida. En una foto como la anterior el componente IR es bajo debido a que las cámaras incorporan internamente un filtro que lo elimina en un alto porcentaje. Por ese motivo probablemente no notaríamos la diferencia con otra foto realmente limitada al rango visible.

Como podrán suponer, en ocasiones lo que se busca es exactamente lo contrario: hacer que la componente infrarroja sea lo único que aparezca en la fotografía. ¿Cómo se consigue eso? Hay dos formas: la simple y la complicada. La simple es poner delante del objetivo un filtro especial que bloquea toda la luz visible. Este filtro se ve negro y completamente opaco pero deja pasar el IR. La complicada es, además de poner el filtro que bloquea el IR, coger un destornillador, desmontar la máquina y quitarle el filtro interno. Les juro que hay algunos que se atreven a hacerlo.

Filtro IR (bloquea la luz visible y es transparente a la luz infrarroja); el filtro que yo uso es un Hoya R72.

Por suerte, el filtro interno no es capaz de eliminar todo el componente IR con lo que aún tenemos margen para experimentar. Si nos limitamos a lo prudente (poner un filtro IR) podemos tomar fotos donde la luz visible no llegará al sensor. Las fotos resultantes son casi monocromáticas y se ven en tonos rojizos ya que son los sensores del rojo los que detectan el IR. Por ese motivo, lo normal no es usar la imagen original tal cual sino procesarla para convertirla a tonos de gris aumentando de paso el contraste, bajo en los originales.
Tampoco se les escapará que hay algunos complementos y tutoriales para el Photoshop que simulan la fotografía infrarroja ¿son equivalentes ambos métodos? Veremos ahora que no.
Abajo les pongo la imagen de la bicicleta transformada a tonos de gris para que sirva de referencia.

Imagen anterior transformada a tonos de gris.

La toma infrarroja es algo diferente a la normal y es necesario tener en cuenta las siguientes peculiaridades:

• exposición por ensayo y error: el fotómetro de la cámara no se entera de nada por lo que es necesario regular la exposición a mano y ensayando. Por suerte, las cámaras digitales nos permiten evaluar los resultados inmediatamente por lo que el proceso es sencillo.
• uso de trípode: las exposiciones van a ser largas ya que es poca la luz que llega al sensor lo que obliga a usar un trípode que, de todas formas, necesitamos por más motivos.
• enfoque manual: al menos en mi cámara el autoenfoque no funciona con el filtro IR por lo que debo regularlo a mano o como digo en el siguiente punto.
• encuadre previo: como no se ve nada a través del filtro, es necesario encuadrar antes y luego poner el filtro y disparar. Como usamos un trípode el proceso no es ningún problema y además nos da una solución al enfoque: tras encuadrar se enfoca automáticamente sin filtro y luego cambia a manual (y no se toca). Luego se pone el filtro y se dispara.
• el enfoque adecuado para IR no es exactamente el de la luz visible por lo que no es recomendable usar aperturas muy abiertas sino medias para conseguir mayor profundidad de campo y, a cambio, alargar la exposición. 
• con la configuración anterior el ruido es un problema serio: ajusten la sensibilidad lo más bajo posible.

Dicho lo cual ya estamos en disposición de hacer la foto de la bicicleta en IR. El resultado es el de abajo.

Fotografía infrarroja transformada a tonos de gris (Nikon D70S, 28 mm, 8 s, f: 5,6). Pinchen encima para ampliar.

Observen que he abierto el diafragma hasta 5,6 a pesar de lo cual la exposición ha sido larga, de 8 segundos. Lamentablemente había algo de viento lo que no contribuye a la nitidez de la escena. Las mayores diferencias entre esta imagen y la anterior son los tonos claros de la vegetación. En efecto, en IR las plantas salen blancas ¿cuál es el motivo? La respuesta es que la clorofila refleja la luz verde (por eso vemos las hojas así), absorbe la luz roja y refleja muy intensamente en el IR cercano. Ya que hemos bloqueado todo el espectro visible, el sensor detecta solamente la intensa reflectancia infrarroja.
¿Y la simulación de IR procesando la imagen? La imagen siguiente está hecha con uno de esos simuladores de fotografía infrarroja, juzguen ustedes mismos:

Simulación infrarroja a partir de la foto en color original.

Verán que la simulación ha aclarado los verdes pero, al menos en mi opinión, los resultados están un tanto lejanos.
En esta foto no ha salido el cielo, que suele depararnos sorpresas, y es que aquí ha estado lloviendo todo el día y he tenido que aprovechar unos minutos de calma para salir afuera y preparar la escena. Otro día haré más ensayos. Que tengan un buen fin de semana.

La erupción del volcán desde satélite

Un volcán sin nombre del Sur de Islandia entró en erupción a mediados del mes pasado. Situado bajo un glaciar, este sí con nombre (aunque de dudosa utilidad: Eyjafjallajokull), ha estado dando un magnífico espectáculo durante estas semanas. Tímido al principio, ya ha obligado a evacuar a algunos miles de personas y la última novedad es la enorme cantidad de cenizas que está vertiendo en la atmósfera. Tantas que varios países han tenido que suspender sus vuelos debido al peligro que supone el material en suspensión para los motores de los aviones.
Hoy el penacho es claramente visible desde los satélites, cuya posición a varios cientos de km de altura nos da una perspectiva privilegiada.

Imagen del satélite ENVISAT (ESA, Agencia Espacial Europea); las cenizas aparecen en tonos grises por encima de Irlanda (en verde, abajo a la derecha)

La misma ESA no pone en la portada de su web una animación con la evolución del penacho donde se puede ver que en apenas dos días se ha extendido desde su helado origen hasta cubrir las costas del Noroeste europeo. Como es una animación en flash les pongo abajo cuatro instantes de la misma para que se hagan una idea.

"Brujo" condenado a muerte en Arabia Saudí

Yo les multaría por estafadores pero hay lugares donde eso no les parece suficiente.
Ali Sibat es un musulmán de cuarenta y tantos años que tenía un programa de televisión en la cadena libanesa Sheherezade. Sibat afirmaba poseer poderes mágicos, algo que demostraba con trucos de magia, adivinaciones y cosas así. Es un estafador, como todos estos individuos, pero la cosa se le escapó de las manos. En el año 2008 viajó a Arabia Saudí en peregrinación y no vió en su futuro que iba a ser reconocido y detenido por la policía religiosa de ese país (llamada elegantemente Comité para la Promoción de la Virtud y la Prevención del Vicio).
Sibat fue acusado de brujería y ante semejante delito fue condenado a muerte. El motivo es que para muchos mulsulmanes, la magia, brujería y demás tonterías no sólo existen sino que son inequívocamente diabólicas. Según el tribunal islámico, al hacer sus trucos en la televisión libanesa Sibat estaba realmente invocando al diablo con quien probablemente tenía un pacto que le hacía posible realizar sus "hazañas" psíquicas.
Su ejecución pública estaba programada para el viernes pasado pero, aunque las noticias no son claras, parece que su decapitación, el método más habitual en ese país de matar a alguien, ha sido aplazada al presentar un recurso a una instancia superior.
Está claro que adivinar el futuro sólo es una práctica exenta de riesgos si eres realmente un adivino, algo que Sibat está claro que no es (un argumento que podría haber usado en el juicio de tener abogado defensor, algo que parece no ocurrió).
El caso está pendiente como tantos otros que probablemente desconocemos y que sólo son posibles con leyes religiosas elaboradas por fanáticos con los que, no hay que olvidarlo, mantenemos "excelentes" relaciones diplomáticas.


Por lo tanto, yerran quienes dicen que la brujería no existe, sino que es algo puramente imaginario, aunque no creen que los diablos existan, salvo en la imaginación de la gente ignorante y vulgar, y los accidentes naturales que le ocurren al hombre los atribuye él por error a un supuesto demonio. Pues la imaginación de algunos hombres es tan vívida, que les hace creer que ven figuras y apariciones reales, que no son otra cosa que el reflejo de sus pensamientos, y entonces éstos son tomados por apariciones de espíritus malignos, y aun por espectros de brujas. Pero esto es contrario a la verdadera fe, que nos enseña que ciertos ángeles cayeron del cielo y ahora son demonios, y debemos reconocer que por naturaleza son capaces de hacer cosas que nosotros no podemos. Y quienes tratan de inducir a otros a realizar tales maravillas de malvada índole son llamados brujos o brujas. Y como la infidelidad en una persona bautizada se denomina técnicamente herejía, esas personas son lisa y llanamente herejes (Malleus maleficarum).

Casas de indiano

Se llamaba "hacer las indias" al acto, frecuentemente desesperado, de huir de la miseria local e intentar ganarse un futuro más prometedor cruzando el Atlántico y recalando donde a cada uno su instinto le dió a entender. Mis abuelos eran asturianos que, junto con los gallegos, protagonizaron una diáspora luego repetida tras la guerra civil. Primero a Cuba y luego a los Estados Unidos, donde se quedaron unos años. Otros familiares les siguieron atrapados entre las ganas de mejorar y la añoranza de la tierra natal.
A estos exiliados económicos se les llamó "indianos". Los menos protagonizaron aventuras singulares que acabaron con el regreso. Algunos de estos afortunados levantaron escuelas en sus pueblos y ayudaron a sus convecinos consiguiendo finalmente una placa en la plaza o un busto en la escuela. Otros no llegaron necesariamente a tanta generosidad pero levantaron las "casas de indiano" que jalonan el norte de España. Casas grandes, elegantes, que decayeron en las décadas pasadas con la crisis económica. Algunas han sido recuperadas por las administraciones, otras siguen mantenidas por los herederos, otras se arruinan ante la falta de atención. Las que hoy les traigo aquí están en Somao, un pueblo de la costa central de Asturias.

¿Cuánto se mueven los continentes?

En este planeta nada está en el mismo lugar demasiado tiempo. Cuando aparecieron los dinosaurios casi todo estaba en dos únicos supercontinentes que hemos llamado Laurasia y Gondwana. Antes habían sido Pangea y antes aún Rodinia. Las piezas del gran puzzle siguieron moviéndose. El choque entre la placa India y la Asiática levantó el Himalaya. El hundimiento de la placa de Nazca bajo la de Sudamérica provoca terremotos como el de Chile.

Actualmente las placas y con ellas los continentes se siguen moviendo. Pero ¿cuánto?
Gracias a los GPS es posible hoy medir esas pequeñas magnitudes aunque lógicamente los datos son mucho más abundantes sobre los continentes que en el mar, donde las estaciones sólo pueden estar en islas. Cada día, esas estaciones fijas calculan su posición miles de veces con lo que se obtiene una sorprendente precisión de menos de 1 mm. Los resultados derivados de esas medidas se muestran en la figura de abajo. Aunque no se dan valores numéricos fíjense en la escala gráfica a la izquierda, sobre la Antártida.

Mapa donde se sintetizan los movimientos de las estaciones GPS en el mundo.

Los nombres son acrónimos de localidades. Por ejemplo, GOUG corresponde a la isla de Gough, situada 10º grados al Oeste del meridiano de Greenwich y -40º de latitud. Los gráficos del movimiento de esta isla, integrada en la placa africana, son los siguientes:

Movimiento en latitud, longitud y altura de la estación GPS de Gough

Gough se ha movido en los últimos 7 años unos 15 cm en latitud y unos 17 en longitud. Además se ha hundido unos 12 cm en ese periodo. Pueden encontrar los datos numéricos completos en GPS Time Series, del JPL.
Desde hace décadas se han realizado modelos de movimiento de las placas tectónicas, algo necesario para comprender su dinámica y los fenómenos como lo ya mencionados terremotos.
Hace pocos días se ha presentado el último modelo, resultado de 20 años de observaciones. Los principales responsables son el geofísico Chuck DeMets ((Universidad de Wisconsin-Madison), Richard Gordon (Rice University) y Donald Argus (Jet Propulsion Laboratory). El modelo MORVEL ("mid-ocean ridge velocities") se presenta en un pedazo de artículo de 80 páginas en la revista Geophysical Journal International y describe los movimientos relativos de 25 placas que, en su conjunto, representan el 97% de la superficie terrestre:

Charles DeMets, Richard G. Gordon, Donald F. Argus, 2010. Geologically current plate motions. Geophysical Journal International, 181(1): 1-80. 

Entre los resultados está, lógicamente, los desplazamientos de la placas, encontrándose que están entre los 15 y los 200 mm/año. Finalmente, como resultado colateral, aparece que el centro de masas de la Tierra se mueve unos 2 mm al año, algo de cierta importancia para los datos GPS ya que los satélites utilizan un sistema de coordenadas geocéntrico. En cualquier caso, la deriva continental debe ser contemplada cuando se hacen mediciones exactas con GPS ya que los vértices geodésicos que se usan como referencias supuestamente estables no lo son en la realidad. Los datos para estas correcciones se proporcionan por parte de la EUREF (IAG Reference Frame Sub-Commission for Europe) que publica los movimientos de las estaciones GPS de referencia todos los años.

Subida del nivel del mar, creer o no creer no es la cuestión

Creer o no creer ni siquiera es la cuestión en algunos aspectos relativos al cambio climático. La cuestión es no dar gato por liebre o, a veces, no extrapolar abusivamente. Les pongo dos ejemplos. El primero lo comenté hace un tiempo, cuando a alguien se le ocurrió decir que los largos ciclos del glaciar Perito Moreno reflejaban los efectos del cambio climático, algo que ratificaba que el mencionado glaciar nunca había roto en verano. Bastaba con revisar la información existente para ver que esa afirmación no se sustentaba en los datos.

El segundo ha salido en los diarios repetidas veces esta temporada: la subida del mar ha sido la causa de la desaparición de una isla entre India y Bangladesh. La citada isla medía unos 7 km² y aparece en la Wikipedia con una entrada donde se comenta la disputa territorial entre los dos países vecinos por su soberanía. South Talpatti, que así se llamaba, apenas levantaba levantaba dos metros por encima de la superficie del mar y siempre estuvo deshabitada.

El problema es que su desaparición ha sido atribuída a una elevación del nivel del mar por (parece ser) un académico: el oceanógrafo Sugata Hazra de la School of Oceanographic Studies (Universidad de Jadavpur, Calcuta). Como esto ya lo han comentado en Cuanta ciencia, aportaré algo de valor añadido.

Ante la noticia caben las dos opciones de siempre: 1) aceptar la afirmación sin cuestionar su aparente improbabilidad y 2) pararse un momento a pensar y buscar información, algo siempre recomendable. La pregunta básica es ¿realmente ha subido el mar los 2 m necesarios para ocultar la isla? Y, en caso negativo, la siguiente sería ¿hay datos que nos digan con una fiabilidad razonable si el nivel del mar ha cambiado y cuánto en las últimas décadas?

Inicialmente, la subida de 2 m podría descartarse porque sus efectos globales hubieran sido evidentes y eso no ha ocurrido. Por si quieren jugar un poco con lo que pasaría si el nivel del mar subiera o bajara, pueden probar con esta aplicación.

Como en el caso del glaciar Perito Moreno, basta con buscar un poco para empezar a obtener información: resulta que para medir la "topografía" de la superficie del mar existe un satélite llamado OSTM/Jason-2. No es de los que sale en las noticias pero lleva dos años dando vueltas allá arriba, a 1330 km de altura. Jason-2 no ha sido el único: antes estuvo Jason-1, lanzado en el 2001, y antes aún la misión TOPEX/Poseidon, lanzada nada menos que en 1992. Es decir, llevamos 18 años de observaciones altimétricas de la superficie del mar.

La medida de ese nivel no es simple porque la topografía marina es irregular y depende de factores como la gravedad y la temperatura del agua, todo ello en un constante dinamismo reflejado en las corrientes marinas, tanto superficiales como profundas. La superficie media es, por tanto, el resultado procesar de miles de medidas de cada lugar.

Los resultados actuales, acabemos ya, son que el nivel medio del mar en la Tierra ha aumentado entre 1993 y 2008 unos 4,5 cm lo que supone unos 3 mm/año. Esos centímetros no están, sin embargo, uniformemente presentes en todo el planeta sino que existen lugares donde se ha subido más y otros donde el nivel ha descendido. La figura de abajo lo refleja con claridad.

Cambio en el nivel mediio del mar entre 1993 y 2008 según los altímetros portados por satélites. Las zonas amarillas y rojas suponen elevación del nivel y las verdes y azules descenso. En las zonas blancas no hay datos suficientes (fuente).

Mi impresión es que estos datos están demasiado cerca de no ser detectables por lo que aún no es razonable afirmar nada con seguridad: la precisión de los altímetros de los satélites es baja respecto a lo que se pretende medir (ver más abajo) y los datos deben ser "cocinados" intensamente y corregidos debido a múltiples fuentes de incertidumbre, desde las olas hasta las mareas. Los incrementos estimados en diversos trabajos aún no muestran solidez ya que oscilan entre los -2,3 mm/año y los +3,1 mm/año con intervalos de confianza de ±1,2 mm/año más o menos (ver aquí). A mí, personalmente, no me satisfacen este tipo de resultados ni me dan seguridad. Para que vean de qué hablamos les doy los datos de la precisión de los altímetros: Topex/Poseidon (4,2 cm), Jason-1 (3,3 cm), OSTM/Jason-2 (3,3 cm). Complicado ¿verdad?

La conclusión respecto a la isla es que hacer responsable de su desaparición al incremento del nivel de mar no es coherente con los datos objetivos. Tal vez dentro de un tiempo pero no hoy.