Electromagnetismo: la asignatura preferida de los marcianitos

La "Guerra de los Mundos" es una película de los años 50 adaptación de la novela homónima de H.G. Wells. En ella los marcianos buscan un nuevo planeta que habitar y el más idóneo es la Tierra. Durante el verano se produce un acercamiento entre los dos planetas que aprovechan para arrojar varias naves disfrazadas como meteoritos. El primero de ellos cae en California pero luego son repartidos por todo el mundo.De cada meteorito aparecen tres máquinas extraterrestres gracias a las cuales podemos decir que a los marcianos les resulta más que útil el electromagnetismo. 


Cada nave tiene una sonda que ademas de servir de cámara expiatoria envía rayos que desintegran a los humanos y destruyen cualquier edificación o automóvil que se presente por delante. Parece que levitan, pero la explicación que da el profesor es que actúan campos electromagnéticos que les hacen mantenerse en el aire y desplazarse. Además en sus laterales tienen unas luces verdes que sirven también de armas. 


En esta primera entrada hablaremos sobre los rayos desintegradores de estas naves. Como hemos dicho antes suponemos que estas ondas son ondas electromagnéticas. Es decir, están formadas por un campo eléctrico y otro magnético, ambos perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación. A principios de siglo XX, el físico Max Planck estableció la constante que relaciona la energía y la frecuencia asociadas a una partícula o cuanto.

Como son ondas electromagnéticas sabemos que:

Entonces:

Debido a esta relación cuanto mayor es la frecuencia de una onda sabemos que mayor es su energía. Por lo tanto podemos establecer una clasificación de las ondas, en función tanto de su energía como de su longitud de onda.

Analizaremos en primer lugar los rayos rojos,que son los primeros que utlizan al llegar a la Tierra. La luz roja tiene una longitud de onda de 700 nm, por lo tanto si utilizamos la ecuación anteriormente mencionada obtenemos que un fotón de luz roja tiene una energía de:

Las naves también poseían unos rayos verdes, que utilizaban de la misma manera que los anteriores; calculamos también su energía:

Los hombres se desintegran, podemos suponer que se "subliman". Como estamos compuestos en un 60% por agua vamos a simplificar los cálculos usando esta apoximación. Un hombre de unos 70 Kg tendría 42 kg de agua en su cuerpo. 


La sublimación es el cambio de estado de agregación de sólido a gaseoso (sin pasar por líquido), como pasa con el hielo seco (dióxido de carbono) o la naftalina. El agua (a presión atmosférica normal) no sublima a ninguna temperatura ya que siempre hay un paso de sólido a líquido y de líquido a gaseoso. Tendríamos que disminuir la presión por debajo del "punto triple" en el caso del agua correspondería a una presión de unas 0,006 atm. 
Vamos a pensar que los marcianos no saben esto y por tanto no modifican de ninguna manera la presión del ambiente. Tendrán entonces que dar la suficiente energía para que el agua siga el proceso normal de vaporización. 

Utilizando la siguiente ecuación para calcular los julios necesarios para calentar el agua de la temperatura en la que se encuentra el ser humano hasta los 100 ºC a los que hierve el agua: 

Después calculamos la energía necesaria para que se produzca el cambio de estado mediante la expresión:

Sabiendo que:                                        

Obtenemos un primer valor de algo más de 11·10^6 J, mientras que el segundo valor que obtenemos es de 95·10^6 J. En total sería una energía de 10,6·10^7 J.


Tendremos que calcular ahora la energía de cada rayo puesto que lo que hicimos antes fue calcular la energía de un fotón. 

Como la energía del haz es:

Tenemos que el número de fotones por segundo es:

Suponemos que la energía del rayo láser es de unos 200 W. Mediante un simple factor de conversión podemos obtener la energía del haz por segundo. 

Obtenemos así que sólo depende de la potencia del rayo. En los dos casos sería 200 J/s por lo que tardarían algo más de seis días en desintegrar a una persona con un rayo de esa potencia. Esperemos que los marcianitos de la peli tuvieran uno mucho mayor porque sino se hubiera alargado mucho más la lucha.