El porqué del círculo negro sobre el sol, y otros mundanos milagros

Seguro que habréis visto en alguna ocasión una foto como la de arriba, o quizá incluso os hayáis sorprendido al comprobar que vosotros mismos habíais tomado una similar. ¿Por qué aparece ese punto negro en el centro del sol? Los amantes de las explicaciones fantásticas han recurrido a explicaciones extravagantes como Nibiru, a un misticismo esotérico simbolizado por el sol negro que vaticina un cambio de realidad y de conciencia, o a una señal divina durante la celebración de un acto religioso.

No hace mucho, una fotografía tomada por una webcam en la estación Neumayer de la Antártica, corrió como la pólvora apareciendo como una evidencia de la proximidad del Planeta X.

En este vídeo en cambio, el efecto se muestra como “la manifestación de la Virgen de San Nicolás”:

Las cámaras fotográficas captan la luz que entra por el objetivo y lo proyectan sobre un dispositivo llamado sensor. Hay dos tipos de sensores, CMOS y CCD. Los CMOS son los más baratos de los dos, por lo que son los usados preferentemente en los móviles.

La superficie del sensor está compuesta por infinidad de fotoreceptores dispuestos en forma de matriz. El número de estos dispositivos es lo que define la resolución en pixeles de la cámara.

Este es el aspecto de dos de estos píxeles:

Cada uno de estos píxeles tiene una pequeña microlente encima para maximizar la cantidad de luz que le llega al sensor (fotosensor) que se encuentra en el centro. Algo así como lo que le hacíamos de pequeños a las hormigas con una lupa.

Es esquema eléctrico del sensor (CMOS) es parecido a este:

El diodo fotosensor es la pieza marcada con un 6. Al recibir la luz que le enfoca la microlente produce una carga positiva en la zona superior, y no se descarga hacia la masa (abajo) porque el diodo está conectado en inversa y lo impide. Este es un vídeo muy bueno para entender el funcionamiento de un diodo: [1].

La controladora de la cámara selecciona una fila del sensor, activando la línea 1. Al hacerlo, en el hilo marcado con un 2 aparece el valor leído por el fotosensor, amplificado gracias al transistor Msf. Este transistor es como un grifo, cuya llave está controlada por la carga acumulada en el punto 6. Si el fotosensor recibe mucha luz, hay mucha carga en el punto 6, lo que abre el grifo a tope recibiendo en el cable 2 la tensión  Vdd.

La parte interesante viene ahora. Cada lectura se compone de un ciclo normal y uno de reseteo. En el de reseteo, la controladora activa el transistor de reset (número 7), lo que hace que la carga del punto 6 desaparezca, marchándose hacia Vrst. Este desplazamiento de la carga positiva del punto 6, toma un poco de tiempo, que aumenta cuanta más alta es la carga acumulada por el fotosensor. Tras un tiempo programado en la controladora de la cámara se vuelve a hacer una lectura, en la que la carga del punto 6 ya debería de ser 0.

El valor que toma la controladora como lectura del pixel es el valor de la primera lectura (a la que llamaremos Vl), menos, el valor de la lectura del reset (Vr). El resultado es (Vl-Vr).

Ocurre que las cámaras con sensor CMOS puede encontrarse en uno de estos tres casos:

En el modo normal, cuanta más luz recibe el sensor más señal devuelve. En el modo saturado, devuelve siempre la misma señal aunque la intensidad de la luz aumente. Y en el modo de sobresaturación, devuelve una lectura menor cuanta más intensidad lumínica recibe. ¿Por qué pasa esto? Porque llega un momento en el que la carga del punto 6 es tan alta, que no da tiempo a ser transferida completamente a Vrst, apareciendo en la lectura de reset un valor mayor que cero. La composición de las lecturas normales y de reset combinadas, producen este efecto.

En conclusión, el punto negro en el centro del sol se debe a una sobre exposición de los sensores CMOS que no pueden ser reseteados completamente en el tiempo que tiene estipulado la cámara. Ni Nibiru, ni la Virgen, ni ninguna otra cosa extraordinaria.

Referencias:

https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=gmail&attid=0.1&thid=135d3fe3529aeade&mt=application/pdf&url=https://mail.google.com/mail/?ui%3D2%26ik%3D51d805f64e%26view%3Datt%26th%3D135d3fe3529aeade%26attid%3D0.1%26disp%3Dsafe%26realattid%3Df_gzbdalj10%26zw&sig=AHIEtbTVCLqpkpsZE5-VVJp5Y4rrzIRF0w

http://en.wikipedia.org/wiki/Active_pixel_sensor

http://www.icmm.csic.es/fis/gente/josemaria_albella/electronica/5%20Aplicaciones%20diodos.pdf