Color negro en Ciencia

El negro es el color más oscuro, el resultado de la ausencia o absorción completa de la luz visible. Es un color acromático, literalmente un color sin matiz, como blanco (su opuesto) y gris. A menudo se usa simbólica o figurativamente para representar la oscuridad, mientras que el blanco representa la luz.

La tinta negra es el color más común utilizado para imprimir libros, periódicos y documentos, ya que tiene el mayor contraste con el papel blanco y es el más fácil de leer. Por la misma razón, el texto negro en una pantalla blanca es el formato más común utilizado en las pantallas de la computadora. En la impresión en color, se utiliza junto con los primarios sustractivos cian, amarillo y magenta, para ayudar a producir los tonos más oscuros.

Blanco y negro a menudo se han utilizado para describir los opuestos; particularmente la verdad y la ignorancia, el bien y el mal, la «Edad Oscura» versus la Era de la Iluminación. Desde la Edad Media, el negro ha sido el color simbólico de la solemnidad y la autoridad, y por esta razón todavía es usado comúnmente por jueces y magistrados.

El negro fue uno de los primeros colores utilizados por los artistas en las pinturas rupestres neolíticas. En el siglo 14, comenzó a ser usado por la realeza, el clero, los jueces y los funcionarios del gobierno en gran parte de Europa . Se convirtió en el color usado por los poetas románticos ingleses, los hombres de negocios y los estadistas en el siglo XIX, y un color de alta costura en el siglo XX.

En el imperio Romano , se convirtió en el color del luto, y a lo largo de los siglos se asociaba frecuentemente con la muerte, el mal, las brujas y la magia. Según encuestas en Europa y Norteamérica , es el color más comúnmente asociado con el luto, el final, los secretos, la magia, la fuerza, la violencia, el mal y la elegancia.

Ciencia

Física
En el espectro visible, el negro es la absorción de todos los colores.

El negro se puede definir como la impresión visual que se experimenta cuando ninguna luz visible llega al ojo. Pigmentos o tintes que absorben la luz en lugar de reflejarla de vuelta al ojo «se ven negros». Sin embargo, un pigmento negro puede resultar de una combinación de varios pigmentos que colectivamente absorben todos los colores. Si se mezclan las proporciones apropiadas de tres pigmentos primarios, el resultado refleja tan poca luz como para llamarse «negro».

Esto proporciona dos descripciones superficialmente opuestas pero realmente complementarias del negro. El negro es la absorción de todos los colores de la luz, o una combinación exhaustiva de múltiples colores de pigmento. Ver también colores primarios.

En física, un cuerpo negro es un absorbente perfecto de la luz, pero, por una regla termodinámica, también es el mejor emisor. Por lo tanto, el mejor enfriamiento radiativo, fuera de la luz solar, es mediante el uso de pintura negra, aunque también es importante que sea negro (un absorbente casi perfecto) en el infrarrojo.

En la ciencia elemental, la luz ultravioleta lejana se llama «luz negra» porque, aunque no se ve, hace que muchos minerales y otras sustancias emitan fluorescencia.

El 16 de enero de 2008, investigadores de Troya , Nueva York El Instituto Politécnico Rensselaer anunció la creación del material más oscuro del planeta. El material, que reflejaba solo el 0,045 por ciento de la luz, se creó a partir de nanotubos de carbono. Esto es 1/30 de la luz reflejada por el estándar actual para la negrura, y un tercio de la luz reflejada por el titular del registro anterior para la sustancia más oscura. A partir de febrero de 2016, se dice que el material oscuro más oscuro conocido es Vantablack.

Se dice que un material es negro si la mayoría de la luz entrante se absorbe por igual en el material. La luz (radiación electromagnética en el espectro visible) interactúa con los átomos y las moléculas, lo que hace que la energía de la luz se convierta en otras formas de energía, generalmente calor. Esto significa que las superficies negras pueden actuar como colectores térmicos, absorbiendo la luz y generando calor (ver Colector solar térmico).

La absorción de la luz se contrasta con la transmisión, la reflexión y la difusión, donde la luz solo se redirige, haciendo que los objetos aparezcan transparentes, reflectantes o blancos, respectivamente.

Química
Pigmentos
Los primeros pigmentos utilizados por el hombre neolítico fueron el carbón, el ocre rojo y el ocre amarillo. Las líneas negras del arte rupestre se dibujaron con las puntas de las antorchas quemadas hechas de una madera con resina.

Se fabricaron diferentes pigmentos de carbón quemando diferentes maderas y productos de origen animal, cada uno de los cuales produjo un tono diferente. El carbón sería molido y luego mezclado con grasa animal para hacer el pigmento.

El negro de vid se producía en la época romana al quemar las ramas cortadas de las vides. También podría producirse quemando los restos de las uvas trituradas, que se recogieron y se secaron en un horno. Según el historiador Vitruvius, la profundidad y la riqueza del negro producido correspondían a la calidad del vino. Los mejores vinos producen un negro con un tinte azulado del color del índigo.
El pintor del siglo XV Cennino Cennini describió cómo este pigmento se hizo durante el Renacimiento en su famoso manual para artistas: «… hay un negro que está hecho de los zarcillos de las vides. Y estos zarcillos necesitan ser quemados. han sido quemados, arroja un poco de agua sobre ellos y los apaga y luego los analiza de la misma manera que el otro negro. Y este es un pigmento negro y es uno de los pigmentos perfectos que usamos «.

Cennini también notó que «hay otro negro que está hecho de cáscaras de almendras quemadas o duraznos y este es un negro perfecto y fino». Se hicieron negros finos similares quemando los hoyos del durazno, la cereza o el albaricoque. El polvo de carbón se mezcló con goma arábiga o el amarillo de un huevo para hacer una pintura.

Diferentes civilizaciones quemaron diferentes plantas para producir sus pigmentos de carbón. Los esquimales de Alaska usaban carbón de leña mezclado con sangre de focas para pintar máscaras y objetos de madera. Los polinesios quemaron cocos para producir su pigmento.

La lámpara negra se usaba como pigmento para pintar y frescos. como un tinte para telas, y en algunas sociedades para hacer tatuajes. El pintor florentino del siglo XV Cennino Cennini describió cómo se hizo durante el Renacimiento: «… toma una lámpara llena de aceite de linaza y llena la lámpara con el aceite y enciende la lámpara. Luego colócala, encendida, debajo de una cacerola completamente limpia y asegúrese de que la llama de la lámpara esté a dos o tres dedos del fondo de la sartén. El humo que sale de la llama golpeará el fondo de la sartén y se juntará, volviéndose espeso. Espere un poco. Tome la sartén y cepíllela. este pigmento (es decir, este humo) sobre papel o dentro de una olla con algo. Y no es necesario mullirlo ni molerlo porque es un pigmento muy fino. Rellene la lámpara con el aceite y colóquela debajo de la olla. así varias veces y, de esta manera, hacer todo lo que sea necesario «. Este mismo pigmento fue utilizado por artistas indios para pintar el Ajanta Cuevas y como tinte en la antigüedad Japón .
El negro de marfil, también conocido como carbón de hueso, se produjo originalmente quemando marfil y mezclando el polvo de carbón resultante con aceite. El color todavía se fabrica hoy en día, pero los huesos de animales comunes se sustituyen por marfil.
El negro de Marte es un pigmento negro hecho de óxidos de hierro sintéticos. Se usa comúnmente en acuarelas y pintura al óleo. Toma su nombre de Marte, el dios de la guerra y el patrón de hierro.
Tintes
Los tintes negros de buena calidad no se conocían hasta mediados del siglo XIV. Los primeros tintes más comunes fueron hechos de corteza, raíces o frutos de diferentes árboles; generalmente el nogal, el castaño o ciertos árboles de roble. Los negros producidos a menudo eran más grises, marrones o azulados. La tela tuvo que ser teñida varias veces para oscurecer el color. Una solución utilizada por los tintoreros era agregar al tinte algunas limaduras de hierro, ricas en óxido de hierro, que daban un negro más profundo. Otra era teñir primero el tejido azul oscuro, y luego teñirlo de negro.

Al final, se encontró un tinte negro mucho más rico y profundo hecho de la manzana de roble o el agallo. El agallo es un pequeño tumor redondo que crece en el roble y otras variedades de árboles. Su tamaño varía entre 2 y 5 cm y son causados ​​por productos químicos inyectados por la larva de ciertos tipos de avispas en la familia Cynipidae. El tinte era muy caro; se necesitaba una gran cantidad de agallas para una cantidad muy pequeña de colorante. Las agallas que hicieron el mejor tinte vinieron de Polonia , Europa oriental, el cercano oriente y África del Norte . Comenzando aproximadamente en el siglo XIV, el tinte de las nueces de agallas se usó para la ropa de los reyes y príncipes de Europa .

Otra fuente importante de tintes negros naturales del siglo XVII en adelante fue el árbol de palo de golf, o Haematoxylum campechianum, que también produjo tintes rojizos y azulados. Es una especie de árbol en flor en la familia de las leguminosas, Fabaceae, que es nativa del sur Méjico y norte Centroamérica . La nación moderna de Belice creció a partir de los campos de tala de madera de palo de rosa del siglo XVII.

Desde mediados del siglo XIX, los tintes negros sintéticos han reemplazado en gran medida a los tintes naturales. Uno de los negros sintéticos más importantes es la Nigrosina, una mezcla de tintes negros sintéticos (CI 50415, Solvent black 5) fabricada calentando una mezcla de nitrobenceno, anilina y clorhidrato de anilina en presencia de un catalizador de cobre o hierro. Sus principales usos industriales son como colorante para lacas y barnices y en tintas con rotulador.

Tintas
Las primeras tintas conocidas fueron fabricadas por los chinos, y datan del siglo 23 aC. Usaron tintes de plantas naturales y minerales como tierra de grafito con agua y se aplicaron con un pincel de tinta. Se han encontrado tintas tempranas chinas similares a la tinta moderna que datan de alrededor del 256 aC al final del período de los Estados Combatientes. Fueron producidos a partir de hollín, generalmente producido por la quema de madera de pino, mezclado con cola de animales. Para hacer tinta con una varilla de tinta, la vara se muele continuamente contra una piedra con una pequeña cantidad de agua para producir un líquido oscuro que luego se aplica con un cepillo de tinta. Los artistas y calígrafos pueden variar el grosor de la tinta resultante reduciendo o aumentando la intensidad y el tiempo de molienda de la tinta. Estas tintas produjeron el delicado sombreado y los efectos sutiles o dramáticos de la pintura de pincel chino.

La tinta de la India (o tinta india en inglés británico) es una tinta negra que alguna vez se usó ampliamente para escribir e imprimir y ahora se usa más comúnmente para dibujar, especialmente al teñir cómics y tiras cómicas. La técnica de hacerlo probablemente vino de China . La tinta de la India se ha utilizado en India desde al menos el siglo IV aC, donde se llamaba masi. En India , el color negro de la tinta proviene de carbonilla, alquitrán, brea y otras sustancias.

Los antiguos romanos tenían una tinta de escritura negra a la que llamaban atramentum librarium. Su nombre proviene de la palabra latina atrare, que significaba hacer algo negro. (Esta era la misma raíz que la palabra inglesa atrocious.) Se solía hacer, como la tinta india, del hollín, aunque una variedad, llamada atramentum elephantinum, se hacía quemando el marfil de los elefantes.

Las nueces también se usaban para hacer tinta negra fina para escribir. La tinta de hiel de hierro (también conocida como tinta de hiel de hierro o tinta de hiel de roble) era una tinta de color negro púrpura o negro marrón hecha de sales de hierro y ácidos tánicos de agallas. Era la escritura estándar y la tinta de dibujo en Europa , desde aproximadamente el siglo XII hasta el siglo XIX, y permaneció en uso hasta bien entrado el siglo XX.

Astronomía
Un agujero negro es una región del espacio-tiempo donde la gravedad impide que cualquier cosa, incluida la luz, se escape. La teoría de la relatividad general predice que una masa suficientemente compacta deformará el espacio-tiempo para formar un agujero negro. Alrededor de un agujero negro hay una superficie matemáticamente definida llamada horizonte de eventos que marca el punto de no retorno. Se llama «negro» porque absorbe toda la luz que golpea el horizonte, sin reflejar nada, como un cuerpo negro perfecto en termodinámica. Se espera que se formen agujeros negros de masa estelar cuando las estrellas muy masivas colapsan al final de su ciclo de vida. Después de que se haya formado un agujero negro, puede continuar creciendo al absorber la masa de su entorno. Al absorber otras estrellas y fusionarse con otros agujeros negros, se pueden formar agujeros negros supermasivos de millones de masas solares. Existe un consenso general de que existen agujeros negros supermasivos en los centros de la mayoría de las galaxias. Aunque un agujero negro en sí mismo es negro, el material infalible forma un disco de acreción, que es uno de los tipos de objetos más brillantes del universo.
La radiación de cuerpo negro se refiere a la radiación que proviene de un cuerpo a una temperatura determinada donde toda la energía entrante (luz) se convierte en calor.
El cielo negro se refiere a la aparición del espacio a medida que uno emerge de la atmósfera de la Tierra.

Por qué el cielo nocturno y el espacio son negros: la paradoja de Olbers
El hecho de que el espacio ultraterrestre sea negro a veces se llama la paradoja de Olbers. En teoría, debido a que el universo está lleno de estrellas y se cree que es infinitamente grande, se esperaría que la luz de un número infinito de estrellas fuera suficiente para iluminar brillantemente todo el universo todo el tiempo. Sin embargo, el color de fondo del espacio exterior es negro. Esta contradicción fue notada por primera vez en 1823 por el astrónomo alemán Heinrich Wilhelm Matthias Olbers, quien planteó la pregunta de por qué el cielo nocturno era negro.

La respuesta aceptada actual es que, aunque el universo es infinitamente grande, no es infinitamente viejo. Se cree que tiene unos 13.800 millones de años, por lo que solo podemos ver objetos tan lejanos como la distancia que la luz puede recorrer en 13.800 millones de años. La luz de las estrellas más lejanas no ha llegado a la Tierra y no puede contribuir a que el cielo brille. Además, a medida que el universo se expande, muchas estrellas se alejan de la Tierra. A medida que se mueven, la longitud de onda de su luz se hace más larga, a través del efecto Doppler, y se desplaza hacia el rojo, o incluso se vuelve invisible. Como resultado de estos dos fenómenos, no hay suficiente luz estelar para hacer que todo el espacio sea negro.

El cielo diurno en la Tierra es azul porque la luz del Sol golpea a las moléculas en la atmósfera de la Tierra dispersando la luz en todas las direcciones. La luz azul se dispersa más que otros colores y llega a la vista en mayor cantidad, lo que hace que el cielo diurno parezca azul. Esto se conoce como dispersión Rayleigh.

El cielo nocturno en la Tierra es negro porque la parte de la Tierra que experimenta la noche está de espaldas al Sol, la Luz del Sol está bloqueada por la Tierra misma, y ​​no hay otra fuente brillante de luz nocturna en las cercanías. Por lo tanto, no hay suficiente luz para sufrir la dispersión de Rayleigh y hacer que el cielo azul. En la Luna, por otro lado, debido a que no hay atmósfera para dispersar la luz, el cielo es negro tanto de día como de noche. Este fenómeno también es válido para otros lugares sin atmósfera.