Visión nocturna para niños

La visión nocturna es la capacidad de ver en lugares con muy poca luz. Tanto los seres vivos como la tecnología pueden lograr esto de dos maneras principales: detectando un rango de colores (espectro) más amplio o siendo muy sensibles a la poca luz que hay. Los humanos no vemos tan bien en la oscuridad como muchos animales, en parte porque nuestros ojos no tienen una capa especial llamada tapetum lucidum.

Gato doméstico, un animal con una excelente visión nocturna.

¿Cómo funciona la visión nocturna?

Ampliando el rango de colores que vemos

Las técnicas que amplían el rango de colores en la oscuridad pueden detectar tipos de luz que el ojo humano no puede ver. Nuestros ojos solo perciben una pequeña parte del espectro electromagnético, que llamamos luz visible. Al ampliar este rango, podemos aprovechar fuentes de luz que no vemos, como la luz infrarroja cercana o la ultravioleta.

Viendo con muy poca luz

Tener un rango de intensidad suficiente significa poder ver con cantidades muy pequeñas de luz. Aunque el ojo humano podría, en teoría, detectar partículas individuales de luz (fotones) en condiciones perfectas, nuestro cerebro filtra el "ruido" visual, lo que limita nuestra sensibilidad. Algunos animales han desarrollado una visión nocturna superior gracias a ojos con aberturas más grandes, retinas mejoradas que captan luz más débil, ópticas más eficientes o filtros cerebrales que toleran mejor el ruido. La tecnología logra esto con aparatos que amplifican la luz o sensores muy sensibles.

Visión nocturna en los animales

En los seres vivos, la visión nocturna funciona gracias a unas moléculas llamadas rodopsina, que se encuentran en las células sensibles a la luz de nuestros ojos (los bastones). Estas moléculas cambian de forma cuando absorben luz. Para que los humanos veamos lo mejor posible de noche, la rodopsina necesita unos 30 minutos para acumularse al máximo. La rodopsina en los bastones humanos no es sensible a la luz roja más intensa, por eso algunas personas usan luz roja para no "gastar" la rodopsina y así mantener su visión nocturna, ya que la luz roja es detectada por otras células del ojo llamadas conos.

Algunos animales, como los gatos, perros y ciervos, tienen una estructura especial llamada tapetum lucidum en la parte trasera del ojo. Esta capa refleja la luz, lo que les permite ver mucho mejor en la oscuridad que los humanos. En los humanos, solo alrededor del 10% de la luz que entra al ojo llega a las partes sensibles de la retina.

Se ha descubierto que algunos peces de aguas profundas tienen un compuesto que les ayuda a ver con muy poca luz.

Dispositivos para ver en la oscuridad

Visión nocturna mediante luz amplificada.

Los dispositivos de visión nocturna son como telescopios o prismáticos con lentes muy grandes. Estas lentes pueden recoger y concentrar la luz, haciendo que se vea más claro en la oscuridad de lo que el ojo humano podría por sí solo. Las lentes para la oscuridad también suelen tener una salida de luz grande, de 7 milímetros o más, para que toda la luz recogida llegue al ojo del usuario. Antes de que existieran los amplificadores de imagen, estos instrumentos eran la única forma de ver de noche y se usaban mucho, especialmente en el mar. Los dispositivos de la época de la Segunda Guerra Mundial solían tener lentes de 56 milímetros o más. La principal desventaja de estas lentes es su gran tamaño y peso.

¿Qué es la intensidad luminosa y la longitud de onda?

Es importante entender la diferencia entre la intensidad de la luz y su longitud de onda. El ojo humano puede ver la luz si:

• La fuente de luz tiene una intensidad por encima de unos 700 °C. Por ejemplo, un trozo de hierro a 20 °C no emite luz visible, pero si está a 1000 °C, sí lo hace.
• Las longitudes de onda pertenecen al espectro visible. El ojo humano solo capta una pequeña parte del espectro electromagnético, que va desde los rayos cósmicos hasta las ondas de radio. Se organizan por su longitud de onda o frecuencia.

Espectro electromagnético. En el centro, el rango de la luz visible: violeta-rojo.

Visión térmica

La visión térmica, que usa el infrarrojo lejano, no se considera visión nocturna en el mismo sentido, porque funciona con mecanismos muy diferentes a los que detectan la luz visible. Se basa en detectar el calor que emiten los objetos.

Algunos animales pueden detectar la energía infrarroja lejana, que nosotros percibimos como calor. Esto ocurre en algunas serpientes, como las víboras y las boas. Sin embargo, esto no es una "visión real" como la nuestra, sino más bien un sistema de orificios sensibles al calor en su cara que pueden detectar la cantidad de calor y la distancia a la fuente. Todavía se discute si esta información se percibe como una "sensación" de calor o si el cerebro de la serpiente la procesa como una imagen.

Algunos coches de lujo han incluido sistemas de visión infrarroja nocturna como una opción.

Cámaras para ver en la oscuridad

Las cámaras de visión nocturna funcionan amplificando la luz o captando longitudes de onda que el ojo humano no ve, pero otros sensores sí. Algunos tipos de cámaras son:

Cámara térmica

Esta cámara amplifica la intensidad de la luz y muestra las diferentes temperaturas con colores distintos.

La luz emitida por el perro a temperatura ambiente es demasiado débil para ser percibida por los ojos humanos. No ocurre lo mismo con una cámara de visión térmica.

Cámara infrarroja

Capta la luz infrarroja, generalmente la del infrarrojo cercano (NIR), entre 0,75 y 2 micrómetros. Muchas cámaras de visión nocturna usan este sistema y lo complementan con iluminación extra.

Las cámaras infrarrojas son muy comunes por su bajo costo.

Cámara TIR (Infrarrojo Térmico)

Muestra luz en el espectro de 3 a 15 micrómetros. Este rango del infrarrojo es detectado por sensores muy costosos. Estas cámaras son conocidas por "mostrar a los mamíferos como bombillas" en la oscuridad, porque la luz que irradian los seres vivos, debido a su composición, se encuentra alrededor de los 10 micrómetros.

Visión nocturna artificial

Existen aparatos que nos permiten ver en situaciones donde la visión humana normal es imposible, como en la oscuridad o con niebla.

Cámara térmica

Permite a los humanos ver la radiación infrarroja u otras longitudes de onda que emiten los cuerpos. Los diferentes niveles de esta radiación, que se interpretan como temperaturas, se muestran en una pantalla como imágenes. A cada rango de temperatura que la cámara infrarroja puede percibir se le asigna un color o matiz específico. Los rangos de temperatura más altos se muestran en blanco, y los más bajos en negro. Los rangos intermedios se muestran en diferentes colores como amarillo, anaranjado, rojo y azul. Estos colores no son reales, sino que los fabricantes los asignan para que podamos interpretar la imagen. Como estas cámaras no ven la luz visible, se usan para encontrar cuerpos calientes en la oscuridad, a través del humo, la niebla o incluso bajo el suelo.

Cámara amplificadora de luz

Ayuda a la visión humana a ver en lugares con tan poca luz que el ojo humano no puede detectar, es decir, permite ver en la oscuridad. No sirven para ver en la oscuridad total sin usar fuentes de iluminación invisible para el ojo humano. Los primeros amplificadores de luz podían deslumbrar y dañar la vista si se exponían a niveles de luz que el ojo desnudo ve fácilmente. Hoy en día, casi todos los modelos se apagan automáticamente si la luz es demasiado intensa. Los modelos más nuevos y avanzados tienen una función que les permite seguir funcionando incluso con luz de día.

Las cámaras amplificadoras de luz muestran una imagen más real del entorno que las cámaras infrarrojas, porque la intensidad de la luz que se ve en la pantalla corresponde a la intensidad óptica real, no a la temperatura. Este realismo las hace más útiles para la mayoría de los usuarios, que generalmente necesitan ver objetos con muy poca luz, no rastrearlos por su temperatura. Están compuestas por un dispositivo amplificador de luz, un colimador, y varias lentes y espejos.

Equipos portátiles de visión nocturna

Imagen a través de un equipo de visión nocturna. Soldados estadounidenses en una misión en Irak.

Estos aparatos portátiles son cámaras que se pueden sujetar con las manos o llevar en la cabeza, a la altura de los ojos. Las manuales son videocámaras o cámaras fotográficas, mientras que las que parecen gafas se usan solo para ver. También hay cámaras amplificadoras que se montan como miras telescópicas en fusiles, usadas para operaciones nocturnas.

Algunas cámaras amplifican la luz visible y otras perciben solo la radiación infrarroja. Lo más común es que amplifiquen mucho el espectro visible normal y un poco menos el infrarrojo cercano. Incluyen fuentes de iluminación invisible para el ojo humano en frecuencias de infrarrojo cercano. Las de 840nm pueden detectarse porque el foco se ve rojo, mientras que las de 920nm son completamente invisibles, pero también ayudan menos con la misma potencia. Se usan para fines militares y civiles.

Gafas de visión nocturna

Estas gafas suelen usar un intensificador de imagen para convertir la luz débil del espectro visible humano y del infrarrojo en luz visible. La mayoría de las gafas de visión nocturna muestran una imagen verde, porque el ojo humano es más sensible al color verde (alrededor de 555 nanómetros). Además, se usa fósforo verde (como en los primeros monitores de computadora) porque el ojo humano distingue mejor los diferentes tonos de verde que los de gris. Sin embargo, algunas pueden mostrar una imagen en blanco y negro.

Intensificador de imagen

El intensificador de imagen es un dispositivo que amplifica la luz visible de una imagen para que una escena con poca luz pueda ser vista por una cámara o por el ojo.

Generaciones de intensificadores

Primera generación

Mejora la luz unas 1000 veces. Los dispositivos de primera generación suelen ser grandes y no funcionan muy bien con la luz de las estrellas. La imagen puede verse distorsionada y con mucho "ruido" (puntos estáticos). El tubo que amplifica la luz dura unas 2000 horas.

Segunda generación

Mejora la luz unas 20.000 veces. Esta es una mejora clara sobre la primera generación y puede usarse con la luz de las estrellas. La generación II+ es una mejora con mejor contraste. El tubo tiene una vida útil de 2500 a 4000 horas.

Tercera generación

Mejora la luz entre 30.000 y 50.000 veces. Esta es la mejor de las generaciones disponibles. La tercera generación puede ver mejor la luz del espectro infrarrojo, lo que resulta en una imagen mejor y más clara. El tubo dura unas 10.000 horas.

Estos datos se basan en información de un fabricante estadounidense. Los fabricantes europeos logran resultados similares con una amplificación menor (multiplican menos los fotones que entran, generando menos ruido, alrededor de 12.000x) pero con una mayor sensibilidad, lo que significa que aprovechan un porcentaje más alto de los fotones que llegan.

Galería de imágenes

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  Imagen termográfica que muestra el efecto aislante de las alas de un murciélago.

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  Imagen termográfica de un buitre.

Véase también

En inglés: Night vision Facts for Kids