El origen de las especies

Hoy se cumplen 150 años desde que “El origen de las especies“, de Charles Darwin fuera publicado originalmente en Inglaterra.

En él, Darwin explicaba las observaciones que realizó en su viaje de 5 años a bordo de la Beagle por toda la costa suramericana, Australia y Ciudad del Cabo, junto con los indicios que le habían llevado a postular que todos los organismos vivos han ido evolucionando, con el paso del tiempo, a partir de organismos comunes, mediante el proceso que él denominaba selección natural, y que posteriormente ha evolucionado en la Teoría de la Evolución, que aún hoy sigue explicando perfectamente las observaciones.

Más información:

Base de datos online de los trabajos y dibujos de Darwin.

LHC de nuevo en operativo

Después de más de un año desde que se inaugurase por primera vez, y hubiera que pararlo a la semana debido a una fuga de helio, lo que trajo un retraso, en principio, de unos 6 meses, pero que después fue sufriendo diversos aplazamientos…
El último hace varias semanas cuando, en una de las noticias más.. ¿increíbles/impensables? se encontró que varios de los imanes del complejo (que deben trabajar a 2K, unos -271ºC) se habían calentado ligeramente, lo que impedía que se pusiera de nuevo en funcionamiento el colisionador.

Pero tras toda esta odisea, y para consuelo de los más de 10.000 investigadores que trabajan con él, anoche el LHC volvió a la vida, con un haz de protones (a baja energía eso sí) que recorrió más de 500 veces todo el anillo primero, y después con un segundo haz que le siguió los pasos.

Durante el “paseillo”, los detectores CMS y ALICE del complejo estuvieron en funcionamiento, teniendo ya los resultados del experimento CMS. Y por lo que parece, todo ha funcionado perfectamente.

Así que en una semana se producirán las primeras colisiones del LHC, aunque para alcanzar su plena potencia se esperará un tiempo, por lo que de momento se trabajará a energías “más bajas” (aunque aún así son más altas que las que pueden conseguir los colisionadores ya en funcionamiento).

Más información:

Visto en Francis thEmule Science’s news.

Más información en Microsiervos.

Sobre los experimentos CMS y ALICE (y los demás) del LHC.

Comentarios del equipo del CMS.

TV del CMS, para ver en tiempo real lo que ocurre por ese detector.

Agujeros negros

De la página de Sixty Symbols que ya comenté hace un tiempo aquí tenemos este vídeo donde se explica de una forma sencilla algunas características de los agujeros negros, como es su radio de Schwarzschild.

Qué es un agujero negro

Un agujero negro no es más que un objeto que tiene una densidad tan alta que la gravedad que produce no deja escapar ni la luz (y por ende, nada, ya que la luz es lo que más rápido viaja en el Universo).

Con esta definición, tan simple, ya podemos eliminar tantos prejuicios o misterios que normalmente se les suele achacar a estos cuerpos.

Cómo se producen

Ahora bien, ¿cómo un objeto puede llegar a convertirse en agujero negro?… o, ¿”nacen” ya siendo agujeros negros?.
Aquí es donde podemos descartar la mayoría de “teorías” que se pueden ver en películas o leer en artículos y libros… ya que los agujeros negros no se producen tan fácilmente como podemos ver a veces.
Lo más habitual, es durante la muerte de una estrella muy masiva. Cuando ésta llega al final de su vida, su núcleo comienza a no producir suficiente energía como para aguantar todo el peso que soporta (todo el gas del resto de la estrella), por lo que toda la estrella “cae” hacia su centro.

Aquí, normalmente los átomos (o lo que queda de ellos, que básicamente son los núcleos de los átomos) consiguen aguantar todo el peso de la estrella por lo que este gas cae hacia el centro hasta un punto dado, momento en el cual rebota y sale a gran velocidad hacia el espacio. Es entonces cuando se produce una supernova, la estrella acaba de explotar como consecuencia de la rápida compresión que acababa de sufrir.

Sin embargo, si la estrella es lo suficientemente masiva, su núcleo no es capaz de soportar todo el peso de la propia estrella, por lo que todo se comprime indefinidamente. Es entonces cuando se produce un agujero negro.
Lo que queda es un cuerpo extremadamente compacto, tan denso que la velocidad que necesita cualquier objeto para escapar de su superficie (como en la Tierra, la velocidad que necesita una nave para escapar al espacio es de unos 11 km/s) es superior a la velocidad de la luz, por lo que ni ésta puede escapar de su superficie.

Por esta razón no le podemos “ver” como tal ya que no emite ningún tipo de luz. (Realmente, alrededor del agujero negro se generará un disco de polvo, y éste sí emite luz, que es lo que nos sirve para “ver” los agujeros negros, aunque realmente lo que vemos es este disco).

Cuestión de tamaños

Ahora bien, ¿hasta qué punto hay que comprimir un objeto para que se convierta en un agujero negro?. Para verlo más fácilmente, supongamos que queremos convertir la Tierra en uno de estos cuerpos.
“Sólo” tendríamos que comprimirla en una bola de unos 8 mm (sí, milímetros) de radio, así que ya podemos imaginar las condiciones tan maravillosas que se deben de producir en una estrella gigante para que acabe siendo un agujero negro.

En cambio para el Sol, debido a su gran masa, sería suficiente con apretujarle hasta tener el tamaño de una montaña para que pasase a ser un agujero negro. Aunque esto es algo que no ocurrirá ni al final de su vida, ya que es demasiado pequeño para que pudiera colapsar tanto. Y aunque ocurriese, podemos estar seguros que la Tierra seguiría su órbita alrededor del Sol in inmutarse, ya que la gravedad con que nos atrae cualquier cuerpo (ya sea una agujero negro o una estrella o un boli) es proporcional a su masa, y dicho agujero negro tendría la misma masa que el Sol. Solo notaríamos un “pequeño” descenso de la luz (o dicho de otra forma, nos quedaríamos totalmente a oscuras).

Los agujeros negros en el Universo

Desde hace más de medio siglo, cuando se comenzó con la descripción matemática de estos cuerpos, hasta hoy, se ha avanzado mucho en la comprensión y conocimiento de estos cuerpos. Hasta tal punto que conocemos que en el centro de prácticamente cualquier galaxia hay, al menos, un agujero negro.
Y no de una masa similar a la de una estrella, sino a la de miles o millones de estrellas.

Además de otros tantos agujeros más “normalitos” que hay en cada galaxia, varios de ellos formando sistemas dobles en los que orbitan conjuntamente con una estrella (ambos giran entre sí).

Visto en Microsiervos.

Aniversario de Carl Sagan

Hoy se cumplen 75 años del nacimiento de Carl Sagan, uno de los grandes científicos que ha habido en los últimos tiempos, conocido por la mayoría gracias a sus fantásticas dotes de divulgador.
Además de hacer llegar la ciencia a una gran cantidad de personas que hasta ese momento no se habían interesado en ella, nos dejó la gran serie Cosmos, con la que, quizás, alcanzó su máxima fama en todo el mundo. También escribió varios libros de más que merecida lectura (como pueden ser Contact ó El mundo y sus demonios, donde explica cómo distinguir entre ciencia y pseudociencia contando bastantes casos que le comunicaron de una u otra forma), además de ser una de las partes activas en toda la exploración espacial, tanto de las misiones a Marte como de otras tantas misiones interplanetarias.

Como recuerdo, os dejo uno de los vídeos más famosos que grabó. Ya le puse hace bastante tiempo por aquí, pero creo que esta ocasión lo merece. Al menos, el vídeo es digno de verlo una y otra vez.

Lástima que nos dejara hace unos años ya, el 20 de diciembre de 1996, cuando contaba con solo 62 años…

Podéis ver la página de Carl Sagan Day.

¿Por qué flotan los barcos?

He aquí otra de esas cosas que vemos todos los días y que suelen tener una no muy difícil explicación, aunque pocas veces nos paramos a pensar en por qué ocurren.

Estamos acostumbrados a ver cómo los barcos se mantienen flotando sobre el agua, incluso algunos tan pesados que parecen desafiar la intuición de que se mantengan a flote.

En principio, se podría pensar que esto se debe a los materiales de los que están hechos los barcos (idea quizá más probable cuando todavía eran de madera la mayoría), pero en cuanto vemos que éstos están hechos de hierro y acero, elementos más densos que el agua y por tanto que no flotan sobre ésta, este argumento falla.

Sin embargo, a pesar de que el metal es más denso que el agua, se da una característica crucial para que el barco flote: dado que éste no contiene únicamente metal, sino que una gran parte del interior del casco es aire (ya que éste no es macizo por dentro, fundamentalmente debido a que a parte de que flote, se suele querer utilizarle para transportar cosas en su interior), la densidad total media del barco es inferior a la del agua.

Claro que únicamente con ser menos denso que el agua no es suficiente, ya que si pesase mucho, este peso no llegaría a ser compensado por este empuje que ejerce el agua sobre él debido a su menor densidad y nuestro barco se hundiría.

Pero para ver esto, hace falta entender por qué el agua ejerce dicho empuje sobre el barco y cuánto es este.

El empuje

Al sumergirse una parte del barco bajo el agua, éste está ocupando un volumen que de no estar él sería rellenado por el agua del mar. Ahora bien, al desalojar dicho volumen de agua, ésta ejerce una fuerza contra el casco del barco para sacarle del agua y poder volver a ocupar dicho volumen de agua. Esto causaría que el barco “rebotase” y fuese lanzado hacia el aire, pero esto no ocurre debido al peso que tiene el barco.

Así que el barco se sumergirá hasta la profundidad en la que el empuje del agua y su peso peso se igualen. Y esto ocurre cuando el volumen que ha desalojado, si lo llenásemos entero de agua, pesa exactamente lo mismo que el barco.

Y por lo tanto, bastaría conocer la masa del barco para calcular el volumen de éste que debe sumergirse para mantenerlo a flote, ya que su masa tiene que ser igual a la densidad del agua (o del líquido sobre el que se encuentre) por el volumen desalojado.

Si el barco tiene una densidad media superior a la del líquido, irremediablemente se hundirá en ese líquido.

Estabilidad

Por último, hay un detalle muy importante para que los barcos no se hundan, y es la estabilidad que tendrán cuando empiecen a oscilar debido a las olas o el viento.
Aquí es donde hay que observar un detalle: el empuje que crea el agua se puede considerar como si únicamente actuase sobre el centro de gravedad de la parte del barco sumergida, mientras que el peso del barco actuaría sobre el centro de gravedad de éste (realmente, cada trozo del barco experimenta un peso, pero al promediar todos los trozos del barco, es como si éste solo actuase globalmente sobre el centro de gravedad).

Debido a esto, podemos obtener dos resultados: que el punto sobre el que actúa el empuje (E a partir de ahora) esté por encima del centro de gravedad del barco (G) o por debajo.

En E, la fuerza va hacia arriba ya que el agua intenta “elevar” el barco, mientras que en G la fuerza va hacia abajo ya que la gravedad intenta hundirle más.
Y debido a esto, si E está por debajo de G, tendríamos una situación inestable ya que el punto más bajo trata de subir mientras el más alto trata de caer, por lo que a un ligero movimiento lateral que tuviera el barco (por ejemplo cuando le golpea una ola), éste se daría la vuelta poniéndose boca abajo inmediatamente. Es decir, el barco terminaría con el casco en la superficie y la cubierta bajo el agua. Esto sería semejante a si se tiene un péndulo levantado, con la masa encima. A poco desplazamiento que experimente, la masa caerá hasta ponerse lo más bajo posible, en la situación normal que solemos verlo.

Sin embargo, si G está por debajo de E, el punto que está más alto trata de subir más y el más bajo trata de bajar más, por lo que ambos movimientos se compensan y el barco guardará esa posición con un gran equilibrio. Únicamente comenzará a oscilar debido a la acción de las olas, pero, salvo que venga un huracán claro, no se dará media vuelta.

Más información en Ciencias Galilei.

Nueva sección

Una entrada rápida para comentar que he creado una nueva sección, Dibujos, a la que se puede acceder desde la barra de la derecha.

Un saludo!

Caer con estilo…

Prácticamente todo el mundo ha visto alguna vez cómo un gato ha caído desde una gran altura (como un 2º o 3er piso…) y después de tocar suelo sale andando como si nada hubiera ocurrido. A veces incluso volviendo donde su desesperado dueño para recibir de nuevo el mismo tratamiento de choque antigatuno.

Y tras ver esta escena, siempre hay alguien que se pregunta de qué estarán hechos los gatos para poder tener una caída tan grande y salir sin un rasguño, cuando si fuéramos nosotros (o un perro también) los que somos arrojados por la misma ventana sufriríamos, en el mejor de los casos, un par de huesos rotos.

Llegados a este punto, si en vez de contemplar este evento y comentar los superpoderes que tienen los gatos, nos quedamos observando repetidas veces sus caídas (por ejemplo tirando repetidamente al gato por la ventana), podremos observar cómo, independientemente de la forma en que se tire al gato, éste siempre cae “de pie”, nunca cae de costado o boca abajo, y concretamente, siempre lo hace con el cuerpo encogido y las patas estiradas.
Así que ya podemos inferir que los gatos “saben” cómo prepararse durante la caída para no hacerse daño cuando toque suelo.

Las acrobacias en el aire

El siguiente paso que podríamos dar para conocer los misterios de los gatos sería grabarles en vídeo la caída, para así poder ver a cámara lenta los movimientos que ejercen en el aire, ya que hasta lo que hemos visto hay una cosa que nos puede chocar:
cuando uno está en el aire (donde no se puede agarrar ni impulsarse con nada) existe una cantidad, el momento angular, que no varía en todo tu movimiento. Y este momento angular es proporcional a la velocidad de giro que lleves y a tu masa y cómo está distribuida (i.e. la postura que tienes en ese momento).
Por ejemplo, si mantenemos la misma posición, seguiremos girando a la misma velocidad todo el rato, pero si pegamos los brazos al cuerpo, comenzaremos a girar más rápidamente (y si nos estiramos, giraremos más lentamente). Esto es habitual verlo en patinaje artístico o saltos de trampolín, donde los deportistas utilizan precisamente este hecho para acelerar o frenar su giro.

Entonces, por lo dicho anteriormente, podríamos ver difícil cómo el gato, independientemente de cómo le lancemos, acaba siempre de pie, ya que en algunos lanzamientos parece que debe cambiar su momento angular inicial para girarse, lo cual es imposible.

Sin embargo, el secreto está en saberse retorcer y encoger “con estilo”, al igual que un contorsionista, para acabar girando para acabar en la posición deseada (con los pies abajo). Para ello, el gato comienza a girar las patas delanteras hacia abajo mientras que las traseras las “retuerce” hacia atrás para compensar el movimiento, y a continuación realiza otros movimientos con los que acaba con las patas traseras abajo también.

Tocando tierra

Una vez obtiene la posición buena, falta prepararse para el golpe. Para ello, el gato estira las cuatro patas a la vez que encoge el cuerpo. De esta forma, cuando toque tierra utiliza todo su cuerpo para amortiguar el golpe y no sufrir ningún daño.

Así que, por lo que podemos ver, el gato está lejos de tener “habilidades especiales” para evitar hacerse daño, y hasta nosotros podríamos evitar de la misma forma rompernos las piernas al caer de un 2º piso, solo nos falta conocer cómo debemos ponernos para amortiguar el golpe, con la diferencia de que esto para nosotros debería ser algo que tendríamos que aprender (y mejor no intentar aprenderlo por el método de prueba y error) mientras que el gato lo conoce instintivamente desde que nace.

Las alturas límite

Por último una peculiaridad muy interesante y que no suele ser conocida. En un principio podríamos suponer que cuanto más alto se deje caer al gato, más probabilidad de que sufra algún daño tiene. Sin embargo, esto choca con las estadísticas donde se puede comprobar que los gatos sufren más daños si caen de un 1º piso que de un 2º o 3º, y que si caen de un 4º o 5º muere un mayor porcentaje de gatos que si caen de un piso mayor al 6º.

¿Alguna explicación para esto?

Bien, hemos visto cómo el gato adopta su posición para compensar la caída. Pero si le dejamos caer desde un 1º piso por ejemplo, el gato toca tierra tan rápidamente que no ha tenido tiempo de posicionarse adecuadamente, por lo que no está todavía preparado para caer y puede sufrir daños.

Este era el caso fácil. Lo más inesperado es la razón por la que para alturas del orden del 5º piso se hace más daño que a más altura.

Y es que aquí hay que apelar al instinto del gato: ¿cómo sabe éste cuándo está cayendo para ponerse en posición “defensiva”? observando el comportamiento de los gatos, se ha podido comprobar que el gato se pone en esta postura siempre que nota que lleva un movimiento acelerado, es decir, en caída libre.

Pero ah!, un cuerpo no está acelerando todo el rato durante su caída, ya que debido al rozamiento que presenta frente al aire de la atmósfera, llega un momento que éste contrarresta la acción de la gravedad y por tanto la velocidad a la que cae el objeto (en este caso nuestro gato) pasa a ser constante, luego no hay aceleración. Esto, para un cuero como el de un gato estándar, ocurre aproximadamente a esas alturas.

Y al no sentir aceleración, el gato se relaja, por lo que deja de estar preparado para aterrizar, y el número de lesiones que sufre aumenta considerablemente.
Ahora, si tiene tiempo suficiente (es decir, cae de mayor altura), al relajarse adopta una postura con el cuerpo más estirado, lo que hace que el rozamiento que experimenta contra el aire sea mayor y por tanto la velocidad límite que alcanza es menor.
Y esta es la razón por la que para alturas de más de 6 pisos sufre algo menos de daño: el gato, simplemente, cae con menos velocidad que antes!.

Más información:

Explicación más en detalle del estudio. (en inglés)

Los gatos y la velocidad límite (CienciaNet).

Las ondas de televisión por el espacio

Tanto las ondas de la radio, como las de la televisión o el móvil, hasta la luz “visible”, que podemos ver con los ojos, o los rayos X, son exactamente el mismo fenómeno físico: todas ellas son lo que se denominan ondas electromagnéticas.

Sin embargo, a pesar que son “la misma cosa”, queda patente que cada una interacciona de una forma u otra con la materia, ya que por ejemplo las ondas de radio no las vemos, mientras que los rayos X consiguen atravesar nuestra piel… y ninguno de ambos fenómenos ocurren con la luz visible.

Esto radica en que aunque todas ellas son radiaciones que pertenecen al espectro electromagnético, cada una tiene una frecuencia (o longitud de onda) diferente, lo que hace que cada onda lleve una energía diferente (proporcional a su frecuencia).
Así, las ondas de radio, que tienen una frecuencia muy inferior (de unos 10KHz), tienen una energía mucho menor que las ondas de luz visible (con una frecuencia de unos 10¹⁵Hz), y estas son, a su vez, mucho menos energéticas que los rayos X, por ejemplo.
Esta es la principal razón por la que si inciden sobre nosotros ondas de radio ni nos enteramos, pero si incide luz visible sí que lo notamos, así como con los ultravioleta, que ya nos ponen la piel tostadita, o los rayos X, con los que no podríamos tener una exposición prolongada ya que estos nos causarían daños en nuestro cuerpo.

A pesar de estas diferencias, por tener todas estas ondas la misma naturaleza, tienen varias cosas en común, en especial que pueden viajar sin ningún medio, es decir, que pueden propagarse por el vacío (por eso podemos ver la luz de las estrellas o comunicarnos con las sondas que enviamos a Marte), y que todas ellas viajan a la velocidad de la luz: 300.000 km/s.

Y debido a esta segunda propiedad, obtenemos que éstas necesitan su tiempo para llegar de un punto a otro, lo cual es relevante cuando estamos hablando de distancias muy grandes, ya que tienen una velocidad muy elevada y para distancias cortas ni se nota: por ejemplo una onda que mandásemos a la Luna tardaría poco más de 1 segundo en llegar a ella, pero este tiempo aumenta a unos 7 minutos para llegar al Sol ó 20 min para llegar a Marte, o varios años para las estrellas más cercanas.

Ahora, como hemos visto esto es extrapolable a las ondas de radio que emiten nuestras radios o televisores… por lo que si sabemos cuándo se emitió una transmisión en concreto, podemos “conocer” a qué estrellas (o distancia) está llegando actualmente.
Por supuesto, estamos olvidándonos que la potencia de dicha transmisión decaerá con la distancia… por lo que a partir de una distancia dada no se podrá escuchar por ser muy débil, pero de momento no nos interesa esto.

Así, comparando las distancias a varias estrellas importantes y tomando varias emisiones “interesantes”, podemos observar por dónde van éstas ya. Y esto mismo es lo que hicieron los chicos de Abstruse Goose en la imagen de más abajo, donde podemos contemplar cómo los habitantes cercanos a la estrella Aldebarán (si es que existiesen), estarían contemplando “en directo” las imagenes de la 2ª Guerra Mundial, o los de Zeta Reticuli habrían quedado maravillados hace poco con las imágenes del Apollo 11 llegando a la Luna.

Por supuesto, las emisiones más recientes no se han alejado mucho de la Tierra ya que todavía no han tenido tiempo de viajar más, pero con los años irán alejándose como sus predecesoras.

Para terminar, cabe destacar que este es uno de los puntos que argumentan los del proyecto SETI de búsqueda de vida inteligente extraterrestre: si existiese una civilización medianamente avanzada (similar a la nuestra actualmente), ésta emitiría señales al espacio al igual que lo estamos haciendo nosotros, las cuales si fueran lo suficientemente potentes (o si estamos cerca de ellos), se podrían detectar. Aunque por el momento no han tenido el más mínimo éxito…

Más información:

Primera imagen y más información sobre el espectro electromagnético en Wikipedia.

Visto en Microsiervos.

Una ración de chistes matemáticos

En la American Mathematical Society (AMS) se ha publicado un artículo donde se puede encontrar una recopilación de chistes matemáticos (de los que son para matemáticos).

Varios de ellos quizá solo tienen gracia si los lee un matemático o una persona que tiene conocimiento de varios “tecnicismos”, aunque eso no quita para que puedas pasar un buen rato leyéndolo.

El artículo: “Foolproof: A Sampling of Mathematical Folk Humor”, escrito por Paul Renteln y Alan Dundes.

Visto en Francis (th)E mule Science’s News.

Aristarco de Samos, otro gran genio

Aristarco (310 a. C. – 230 a. C) nacido en Samos, Grecia, fue uno de los grandes astrónomos griegos del cual se perdió la mayor parte de su trabajo, seguramente en el incendio de la Biblioteca de Alejandría, con lo que no se guarda mucho más que cartas o menciones que hacían de él otros contemporáneos.

Pese a esto, se conoce que pudo ser uno de los más grandes genios que han podido existir, ya que con unas pocas medidas pudo obtener un gran conocimiento sobre el Sistema Solar (publicado en su obra “Sobre los tamaños y distancias del Sol y de la Luna“), hasta llevarle finalmente a la conclusión de que la Tierra no debía de estar en el centro, sino que debíamos de girar nosotros en torno al Sol, y no al revés (publicación que se perdió pero quedaron las cartas de sus contemporáneos donde se le criticaba por dichas ideas), lo que le llevó a obtener un gran número de críticas en su época y que sus ideas no se tuvieran en cuenta, hasta que finalmente, casi 2000 años después, Copérnico publicó el modelo heliocéntrico.

A continuación, daremos un repaso sobre cómo encadenó sus ideas y mediciones para llegar a los resultados a los que llegó. Eso sí, algunos de los procedimientos no se ciñen exactamente a cómo los realizó él, aunque siguen los mismos fundamentos para llegar a las mismas conclusiones.

Comenzando a medir

Comencemos por una de las pocas medidas que tuvo que realizar Aristarco.
Valiéndose de anteriores estudios, Aristarco apoyaba la idea de que cuando la Luna está en cuarto (ya sea creciente o menguante), la Tierra y el Sol forman un ángulo de 90º entre sí, vistos desde la Luna (esta es la causa de que veamos el terminador, i.e. la línea de separación entre la zona iluminada y no iluminada de la Luna, como una línea recta aunque ésta sea una esfera).

Con esto, y midiendo el ángulo que forman la Luna y el Sol vistos desde aquí (β en el dibujo de la izquierda), se podría obtener la relación entre las distancias Tierra-Luna y Tierra-Sol. Este ángulo le dio un valor de ~ 87º a las mediciones que efectuó Aristarco, lo que provocaba que la relación de las distancias fuera de ~20 (es decir, el Sol estaba unas 20 veces más lejos que la Luna).
Y puesto que ambos astros se ven desde la Tierra con el mismo tamaño aparente (si observamos el tamaño del Sol, es el mismo que el de la Luna al mirarlos desde aquí, de medio grado), significaría que el sol era 20 veces más grande que la Luna.

Lamentablemente, Aristarco cometió un gran error en la determinación de dicho ángulo, lo cual le llevó a ese resultado, cuando realmente el Sol está aproximadamente a unas 400 veces la distancia a la Luna, aunque eso no empaña su gran trabajo.

La clave: los eclipses de Luna

Al observar los eclipses lunares, esos donde la Tierra se interpone entre la Luna y el Sol y que acaban con nuestro satélite de un color rojizo, se observa cómo en la sombra rojiza que proyecta la Tierra sobre la Luna se distingue perfectamente el borde, redondo, con un diámetro bastante mayor que el de la Luna, el cual es básicamente el borde de la Tierra.

Cronometrando el tiempo que tardaba la Luna en entrar (o salir) de la sombra de la Tierra (es decir, desde que la sombra comenzaba a ocultar la Luna hasta que la tapaba completamente) y lo que duraba la fase de eclipse total (el tiempo que la Luna estaba oculta totalmente), se dio cuenta que el eclipse total duraba el doble que la “inmersión” de la Luna en la sombra (esto último duraba en torno a 1 hora), lo cual quería decir que el tamaño de la sombra tenía el doble del diámetro de la Luna.

A su vez, dado que la Luna avanzaba en una hora lo equivalente a un diámetro lunar, y dado que se conocía que la Luna tarda unos 29 días en recorrer toda la bóveda celeste (el tiempo que pasa entre dos lunas llenas, por ejemplo), quería decir que el camino que recorría era de unos 700 diámetros lunares.

Y esto, nos llevaba a que (por la famosa ecuación de que la longitud de una circunferencia de radio R es igual a 2*π*R) el radio de la órbita lunar (su distancia a nosotros vamos) era de algo más de unas 200 veces su diámetro.

Como se puede apreciar ya, Aristarco basó todo su procedimiento en ir encontrando relaciones entre las diferentes magnitudes (distancias y diámetros), lo que finalmente le llevó (utilizando triángulos semejantes para describir el sistema Luna-Tierra-Sol en el eclipse lunar) a poder determinar que el radio lunar era aproximadamente un tercio del radio de la Tierra (dato que cuenta con una más que razonable precisión).

Y esto, por las relaciones anteriores, implicaba que la Luna estaba a unos 20 radios terrestres (realmente está a unos 60), que el Sol se encontraba a unos 400 radios terrestres, y que el radio solar era unas 7 veces el terrestre (realmente es unas 100).
El gran error cometido en algunos de los datos se debe principalmente a la primera medida del ángulo que formaba la Luna con el Sol durante el cuarto, el cual tenía una gran complejidad de medida.

Conclusiones

Y una vez llegados hasta aquí, ¿¡qué!?. Esto es lo que uno suele preguntarse al obtener resultados…
Afortunadamente, Aristarco no se quedó en solo esto sino que comenzó a razonar sobre dichos valores.

Acababa de obtener que el tamaño del Sol era bastante mayor que el de la Tierra y que el de la Luna. A su vez, ésta era más pequeña que la Tierra, aunque estaba mucho más cerca (por eso la vemos con el mismo tamaño aparente que el Sol).
Lo de la Luna tenía lógica, ya que como se pensaba, ésta estaba dando vueltas en torno a nosotros… pero no sucedía así con el Sol, ya que en este caso (según se creía en la época) el Sol estaba girando en torno nuestro a pesar de tener un tamaño mayor.
Claro que esto no encajaba muy bien dentro de la cabeza de Aristarco, por lo que dedujo que era más probable que el “cuerpo grande” fuese el que estaba quieto y el pequeño el que girase en torno a él, por lo tanto debería ser la Tierra la que girase en torno al Sol y no al revés.

Estas fueron las primeras ideas que sugerían que el modelo geocéntrico era erróneo… pero no fueron escuchadas en su momento (además de perderse en su mayoría), y se tuvo que esperar hasta 2000 años después para que otro hombre sacase a la luz ideas similares…

Más información:

• En Wikipedia.
• Artículo sobre cómo midió Aristarco la Luna y el Sol.

La ciencia en España no necesita tijeras…

Con motivo del anuncio del increíble recorte que el Gobierno piensa dar al sector científico en España, en principio de hasta un 37% en el Ministerio de Ciencia, que finalizó en caídas medias de un 15% en los fondos de investigación (ambos obviamente suficientemente camuflados en la nota oficial de prensa), ha venido la obligación de este post, que forma parte de la campaña ideada originalmente por la Aldea Irreducible a la que ya formamos parte más de 700 blogs y más de 3.000 miembros, todo ello organizado en menos de 4 días.

Este debe de ser el colofón al anuncio de hace unas semanas de la Ministra de Ciencia de que España ya era un país de ciencia, que genera el 3% de la ciencia mundial, así que, habrán pensado, ya no necesitamos tanta inversión como hasta ahora…

Claro que se olvidó destacar que ese 3% se refiere, salvo en una gran minoría, a científicos españoles que han tenido que huir de dicho país para poder tener ese nivel en investigación, y que la inmensa mayoría (aprox. 999 de cada 1000) no puede volver aquí por no haber unas condiciones y nivel de investigación y trabajo suficientes.

Eso sí, no dudan en anunciar (en la nota de prensa del Ministerio, por supuesto) que “España es el 4º país europeo en capacidad de atracción y retención de talento investigador”.
Menos mal que tenemos tanto atractivo, porque si aún con él se tienen que ir la mayoría de científicos españoles…
Aunque falta por ver si dicho atractivo lo determinó los mismos que sostienen la alta calidad de la enseñanza española. Claro que teniendo en cuenta los sueldos ridículos, comparados a los de nuestros vecinos, que tiene un investigador, y la notable ausencia de proyectos importantes ó relevantes, es incomprensible por qué no se lanza media Europa a investigar en nuestro país…

Así que en lugar de realizar una inversión en I+D+i (Investigación + Desarrollo + innovación) para poder tener un nivel equiparable (ya no se pide el mismo nivel, pero sí que al menos se pueda comparar) al de Europa, que además traería una potenciación de la competitividad de cara al exterior y facilitaría nuevas inversiones en el país (esa es la principal razón por la que los países desarrollados, o racionales, aumentan aún más la inversión en I+D en épocas de crisis), aquí nos gusta más ir contra corriente y meter tijerezados a la ciencia en España.

Eso sí, las ayudas al cine no cesan y siguen aumentando, algo indispensable aunque no podamos verlo reflejado en las pantallas…

• Porque la inversión en España para la ciencia e investigación es ridículo, recordando que con el presupuesto del 2010 se vuelve a como estábamos en 2006, donde una empresa privada como es Ford invertía más en investigación que todo el gobierno español (datos de Unctad de hace varios años).
• Para que no se tengan que exiliar la mayoría de científicos españoles al extranjero.
• Para que los científicos españoles no tengan un sueldo ridículo comparado con el resto.
• Porque sin investigación y desarrollo no avanza ningún país.
• Porque es una de las pocas cosas donde sí se debe aumentar el presupuesto en épocas de crisis.
• Para poder tener competitividad a nivel internacional alguna vez.
• Y un largo etcétera…

Por todo ello:
NO! al tijeretazo y recorte del presupuesto en I+D en España

Algunas noticias en otros blogs:

En la Aldea Irreducible, junto a la propuesta de la iniciativa y el artículo delespejismo de la ciencia en España.

Poned el título de esta entrada en Google… veréis multitud de artículos sobre este tema, desde multitud de puntos de vista.

ACTUALIZACIÓN:
algunos de los artículos de lectura obligada (podéis encontrar la mayoría de blog subscritos al final de este artículo)

el de La ciencia de la Mula Francis

el de Maikelnai’s blog.

El futuro (en clave de humor, esperemos) que nos espera en mi mesa cojea.

Vaya par de canciones

Aquí os dejo dos vídeos de canciones con temática de física.
El primero de ellos La tristeza de ser electrón, compuesta por Carlos Fernández Tejero, profesor de Física Estadística de la Universidad Complutense de Madrid, que vuelve a estar subido en Youtube después de haber sido borrado por un tiempo.

El segundo viene de la mano de los estudiantes y posdocs que se encuentran trabajando en LIGO, el observatorio de ondas gravitacionales que está intentando detectar, por fin, estas ondas, predichas por la Relatividad General y que aún no han podido ser observadas.

Las dos, dignas de escuchar.

El segundo visto en La ciencia de la Mula Francis y el primero gracias a Kilaweo por encontrarle por ahí.

Agujero al centro de la Tierra

Imaginemos que hiciéramos un túnel en línea recta hacia abajo, atravesando el centro de la Tierra y saliendo exactamente por el extremo opuesto.
Con este túnel, cabe preguntarse qué pasaría si nos tirásemos por él. Pero para ello, hay que barajar dos posibilidades que traen resultados diferentes: si dentro del túnel hay aire o no.

Con el túnel sin aire

Si no hay aire dentro del túnel, entonces no hay rozamiento durante la caída, por lo que la persona que se tire comenzará a ganar rápidamente velocidad a medida que desciende por el túnel.
Cuando vaya acercándose al centro de la Tierra, podrá observar cómo la aceleración que sufre va disminuyendo, aunque sin dejar de ganar velocidad. Esto ocurre debido a que la gravedad con que nos atrae la Tierra es proporcional a la masa de ésta, pero al estar en su interior, la gravedad con que nos atrae se debe únicamente a la masa que está más interna a nosotros, no afectando para nada la masa que hemos dejado “arriba”.
Este es uno de los resultados más bonitos (a título personal) que hay, y para el que quiera más detalles sobre por qué ocurre esto, tiene este enlace.

Debido a lo anterior, justo cuando esté en el centro, no notará ninguna gravedad, por lo que flotará como cualquier astronauta en el espacio (aunque en este caso sí es porque no hay gravedad, y no como les sucede a los astronautas que aunque tienen gravedad no la sienten debido a su movimiento).

Después de pasar el centro, comenzará a frenarse ya que ahora la gravedad le atrae hacia atrás, aunque no conseguirá pararlo hasta que llegue a la salida del túnel, donde podrá sujetarse par salir por dicha salida, en el otro lado del planeta.

Al final, tardará unos 42 min en llegar al otro extremo, pasando por el centro con una velocidad de unos 28.000 km/h (cálculos realizados utilizando una aproximación de densidad uniforme en la Tierra).

Con aire dentro del túnel

Ahora comentemos el caso más “probable” (es es que la idea de hacer un túnel así fuera posible), donde hay aire dentro del túnel.
En este caso, nuestro valiente intrépido sufrirá la fuerza del viento a medida que gana velocidad, lo que hace que tenga una velocidad límite (máxima), que para nuestra atmósfera (en la superficie) y para una persona, es de unos 200 km/h.
Por lo tanto, cuando llegue a esta velocidad no acelerará más, continuando su caída a velocidad constante. Esto hace que cuando pase el centro de la Tierra, se frene rápidamente, por lo que volverá hacia atrás antes de llegar al otro extremo, y realizará cada vez desplazamientos más pequeños respecto al centro, por lo que al final acabará detenido en el centro de la Tierra, de donde no podrá salir.

Problemas olvidados: interior de la Tierra

Hasta aquí, hemos visto cómo sería el movimiento de alguien que cayese a un agujero que atravesase la Tierra. Sin embargo, hay dos puntos que no se han tenido en cuenta. El primero de ellos, el interior de la Tierra.
Toda la “roca” o parte sólida que conocemos está en la corteza de la Tierra, la cual es una fina capa que está en el exterior del planeta, de no más de unos 70 km de espesor (en comparación, si la Tierra fuera una manzana, nuestra corteza sería más fina que la cáscara de dicha manzana).

Más adentro de la corteza, está el manto, fundido en su mayor parte, y en el interior el núcleo, de hierro líquido y sólido (en su parte central). Aquí se tiene una temperatura de hasta 5.000 ºC y una presión de unos 350 GPa (más de 3 millones de veces la presión de la atmósfera), por lo que cualquiera que pudiera encontrarse allí quedaría automáticamente desintegrado.

Problemas olvidados: la rotación de la Tierra

El otro gran problema es la rotación de la Tierra. Todos los puntos de la Tierra (aproximadamente) dan una vuelta al cabo de un día. Sin embargo, dado que la corteza se encuentra a una distancia mayor al centro que el manto, ésta tiene que moverse a una velocidad mayor para que en el mismo tiempo (un día) haya dado una vuelta completa.
Esto es importante ya que el que se lance por el túnel, llevará una velocidad igual a la de la corteza (aquí solo estamos teniendo en cuenta la componente de la velocidad perpendicular a la del túnel, y no la que tiene dirección hacia el centro de la Tierra). Así que al caer, verá como el túnel para que se queda atrás y él se va acercando hacia una de las paredes de éste.
Por esto, el aventurero no tendría tampoco una caída limpia siempre por el centro del túnel, sino que iría chocándose continuamente con las paredes de éste, haciendo el viaje aún más complicado.

Más información:

Artículo en Maikelnai’s Blog.

Tunel por el interior de la Tierra, fundamentos físico-matemáticos.

Estructura interna de la Tierra, en Wikipedia.

El baile de Jano y Epimeteo

Cada objeto del Sistema Solar (ya sea planeta, asteroide, satélite… ) parece tener una órbita fija en torno al Sol por la que pasa una y otra vez, tardando exactamente un año (terrestre, lunar, etc) en recorrer dicho camino (así es como se define el “año”).
Esto, sin embargo, sabemos que no se cumple con mucha frecuencia para los cometas más exteriores del Sistema Solar, my propensos a que perturbaciones ajenas perturben de repente su órbita haciendo adentrarse al interior del Sistema Solar, momento en el cual, con un poco de suerte, pueden pasar cerca del Sol y de la Tierra haciéndose visibles para nosotros, en un momento único o casi único debido a que éstos comentas retornarán hacia la Tierra al cabo de muchos años, o incluso nunca (si la perturbación inicial fue lo suficientemente fuerte).

Por otro lado, también conocemos que las órbitas de los planetas no son totalmente estables, sino que a largo plazo (después de muchos miles de años) son caóticas, sufriendo grandes cambios que hacen que dichos planetas acaben en posiciones totalmente diferentes a las iniciales.

En los anillos de Saturno

Un lugar donde se dan fenómenos curiosos es en torno a Saturno, donde conviven multitud de satélites, en su mayor parte de unos pocos kilómetros de diámetro, junto con las innumerables partículas de polvo e hielo que conforman sus anillos.
Aquí, donde hay satélites en órbitas que están dentro de los propios anillos, se produce un pastoreo en el que la gravedad de dichos satélites va agrupando las partículas de los anillos en algunas órbitas y va dejando “limpias de polvo” otras.
Este es una de las causas por las que la estructura de los anillos de Saturno no es uniforme sino que presenta bandas con acumulación de polvo y otras que están prácticamente vacías de cualquier partícula.
Este hecho es lo que se puede ver en la imagen de la izquierda, donde la luna Prometeo va atrayendo parte del material del anillo F (los anillos de Saturno se clasifican por bandas, donde las mayores reciben el nombre de anillo A, B, C,… desde las más internas a las más externas, siendo F de las últimas y de las más débiles).

Con el paso del tiempo, el efecto de Prometeo y de otros satélites semejantes que hay en esa zona ha hecho que dicho anillo esté “comprimido” en esa línea, estando la región inmediatamente interior (donde está Prometeo) sin ningún resto de hielo o polvo.

Un caso más curioso aún: Jano y Epimeteo

Por si fuera poco el “juego” que hay entre los satélites y los anillos de Saturno, hay una relación aún más curiosa entre dos satélites de dicho planeta: Jano y Epimeteo.
Estos dos satélites tienen casi la misma órbita, ya que éstas solo están separadas unos 50 km, lo que hace que cada vez que pasan cerca el uno del otro, sufran grandes perturbaciones.
Y esas perturbaciones se traducen en el único caso conocido donde ambos satélites intercambian sus órbitas, fenómeno que se produce una vez cada cuatro años.

Veamos por qué se produce esto:
Cuando los dos satélites se van acercando (el que se acerca siempre es el más interior ya que éste va más rápido por estar más cerca del planeta), la gravedad con la que se atraen ambos empieza a ser relevante (recordemos que se acercan hasta solo 50 km), produciendo que cada uno tire del otro hacía sí mismo.
Esto provoca que el que va por detrás (y más interno) sufra una aceleración hacia adelante, que es donde está el otro satélite, lo que provoca que aumente su velocidad y al ganar energía se aleje algo más del planeta.
Mientras tanto, el otro satélite sufre exactamente el fenómeno opuesto: sufre una fuerza hacia atrás, lo que le va frenando haciendo que pierda energía y vaya cayendo hacia el planeta.

Una vez que ambos satélites se han sobrepasado, quedan exactamente en las mismas órbitas, pero intercambiadas: el que iba por dentro está ahora en la órbita externa, y al revés. Pero sólo hasta el próximo encuentro…

Por supuesto, la rareza de éstas órbitas induce a pensar que se trata de un sistema relativamente joven, ya que de otra forma es posible que ya se hubiera desestabilizado haciendo que o bien cayesen hacia Saturno o se perdiesen por el espacio (o acabando en otras órbitas más alejadas).
Además, esta proximidad de ambos satélites hace pensar que se deba a que en sus orígenes hubiera sido un único satélite (o asteroide), pero que por alguna razón se fragmentó (bien por una colisión o por fuerzas de marea), produciendo finalmente al menos dos fragmentos grandes que hay los vemos como dos satélites distintos pero próximos.

Por último, un esquema del intercambio de ambas órbitas, realizado por la Universidad de Oregon.

Más información:

Las imágenes utilizadas, tomadas por la sonda Cassini (NASA).

Artículo en La ciencia de la Mula Francis.

DocuCiencia

A raíz del debate protagonizado por Carl Sagan, Stephen Hawking y Arthur C. Clarke, he descubierto esta página, DocuCiencia, en donde van reuniendo varios documentales sobre ciencia (desde astronomía y física hasta biología o medicina), entre los que se pueden encontrar Cosmos de Carl Sagan, el Universo Elegante, y el Universo de Stephen Hawking entre otros (por cierto, la de documentales de prestigio que se han hecho Estados Unidos y/o Inglaterra sobre temas de física/astronomía… y no hay absolutamente ni uno que se haya hecho en España, cosas de la vida…).

Todos los vídeos están colgados en YouTube, pero tener una página donde se recopilen y se puedan encontrar todos juntos siempre es de agradecer.

Más información, en la propia página de DocuCiencia.

Fotones y la invarianza de Lorentz

En los últimos días ha aparecido un nuevo artículo que ha causado una gran atención y revuelo por parte de la física teórica, ya que se ha dado un paso más en la comprobación de la constancia de la velocidad de la luz (unos 300.000 km/s) para todas las frecuencias (colores), lo cual puede ser un resultado que refuta varias de las teorías candidatas a unificar la física actual (la Relatividad General con la Cuántica básicamente).

El descubrimiento

Este artículo se basa en una observación reciente de un GRB (estallido de rayos gamma, o Gamma Ray Burst por sus siglas en inglés), los cuales son las explosiones más potentes que se conocen en el Universo, y que además duran un tiempo increíblemente corto: desde unos pocos milisegundos hasta unas pocas horas (según sean GRB de corta duración, menor a dos segundos, o de larga).
Que se libere esa enorme energía en tan poco tiempo significa que estos procesos que ocurren son extremadamente violentos, aunque por desgracia, todavía no se sabe muy bien qué los causa o qué son, aunque se cree que algunos son debidos a algún tipo especial de supernovas (debidas a estrellas extremadamente masivas) o colisiones entre estrellas con gran masa (entre dos estrellas de neutrones, por ejemplo).

Una de las cualidades de que sean tan energéticos es que emiten fotones (luz) de todas las frecuencias, desde luz visible hasta rayos gamma muy energéticos. Y aquí es donde vino este estallido en concreto, observado el 10 de mayo pasado con el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, donde se detectó el fotón más energético detectado hasta ahora, con una energía de 31 GeV (un fotón de luz visible tiene sobre 10 MeV, o 0.01 GeV, unas 3.000 veces menos energía).

Además de detectar dicho fotón con esa energía, éste llegó durante el primer segundo de la explosión (al mismo tiempo que otros fotones de energías más normales), que es el otro hecho que ha contribuido a que tenga tanta relevancia.

Las consecuencias

Una vez conocido lo que se ha medido, vienen las consecuencias de esto. Por una parte, con la física establecida de la Relatividad General tenemos la predicción de que todos los fotones (luz) viajan a la misma velocidad, esta es, la velocidad de la luz: 300.000 km/s (a esto se conoce como el invariante Lorentz).
Esta predicción permanece en la Teoría de Cuerdas (aunque algunas desviaciones de ésta predicen otras cosas también), pero en la Teoría Cuántica de Bucles, la otra gran teoría que está intentando unificar la Relatividad y la Cuántica, y otras teorías de gravedad cuántica, no predicen esto, sino que advierte de pequeñas desviaciones para fotones de gran energía, esto es, no todos los fotones viajarían a esa misma velocidad, y esto sería detectable para fotones de tan alta energía.

A pesar de que se predice esta desviación, no se sabe la forma de esta dependencia, por lo que podría ser lineal, cuadrática o de otra forma, pero con esta observación se rechaza que la dependencia sea lineal, ya que de ser así, y dada la lejanía de las fuentes de rayos gamma, estos fotones de tanta energía llegarían con horas o semanas de retraso.
Por supuesto, esto es un duro golpe contra la validez de las teorías de gravedad cuántica actuales, ya que este era uno de las predicciones principales que hacían y de los que se esperaba con mayor impaciencia.
A pesar de ello, todavía no sirve para descartarlas aún, ya que una dependencia cuadrática, por ejemplo, sería posible (este hecho es el no mencionado desde el lado de cuerdas).

De lo que si podemos estar seguros es que esto consiste en una prueba más de que las predicciones de la Teoría de la Relatividad son válidas, incluso a tan altas energías, ya que la velocidad a la que viajan dichos fotones y los de menos energía tiene que ser igual o mucho más cercana de lo que apuntaban algunas teorías (aunque nunca podemos estar seguros de que sea la misma, lo fundamental es ir poniendo límites a esta posible diferencia de velocidades).

Parece que la rivalidad entre ambas teorías seguirá por un tiempo al menos, como mostró de una forma acertada el capítulo de Big Bang Theory, usado precisamente este argumento para defender la cuántica de bucles (lo siento pero no encuentro un vídeo subtitulado):

Más información:

Artículo original, publicado en ArXiv.

Información suplementaria del artículo.

Buenas explicación en el blog de La ciencia de la Mula Francis (Francis thEmule science’s news)

Explicación en Back Reaction (blog en inglés de dos físicos teóricos)

Explicación en The Reference Frame (blog en inglés de un físico de cuerdas, un poco radical eso sí)

Estallidos de Rayos Gamma (GRB) en la Wikipedia inglesa.

Dios, el Universo y todo lo demás

Aquí tenemos un gran debate que se produjo hace unos 20 años en televisión (por supuesto no la española…) en el que participaron tres grandes científicos de dichos años: Carl Sagan, Stephen Hawking y Arthur C. Clarke. El primero conocido por la mayoría de la gente por sus documentales Cosmos, en los que trataba de una forma sencilla y con mucho éxito la astronomía y física, a la vez de ser un gran astrofísico planetario. El segundo, aún de actualidad de vez en cuando todavía hoy, físico teórico que realizó el siglo pasado varias contribuciones, a pesar de verse postrado en una silla y habiendo perdido el habla. Y el tercero, quizá algo menos conocido, fue un científico y escritor de ciencia ficción, que entre otras cosas nos dejó la obra 2001 Una odisea en el espacio. También realizó contribuciones al uso de satélites geoestacionarios para las telecomunicaciones y, al parecer (según entiendo del vídeo, aunque no tengo más datos), a la representación de los conjuntos de Mandelbrot, uno de los conjuntos fractales que se conocen.

En el debate, titulado Dios, el Universo y todo lo demás (“God, the Universe and everything else”) y de una hora más o menos, se van tratando diversos temas de actualidad (recordemos que fue emitido en los 80, por lo que algunas cosas no coinciden con lo que ya sabemos hoy), como la teoría del Big Bang y qué nos depararía en el futuro (todavía no se conocía el problema de la energía oscura), sobre la buscada teoría unificadora, posible vida extraterrestre, y sus ideas acerca de la idea de Dios, por ejemplo.

Un gran debate, de los que escasean demasiado, que está dividido en 5 vídeos de unos 10 min (al acabar uno salta automáticamente al siguiente).

ACTUALIZACIÓN: frente al fracaso de insertar el vídeo aquí para poder ver seguidos las 5 partes, os dejo aquí el enlace para verlo.

Visto en Cerebros no lavados.

Indagando.tv

Desde hace un mes aproximadamente se encuentra operativa la primera televisión online que trata únicamente temas de ciencia y de tecnología: Indagando.tv.

Todavía están con emisiones piloto, por lo que les falta un gran crecimiento por delante, pero ya podemos disfrutar de varios programas:

News & Views, sobre ciencia y actualidad.

A2, debates a dos sobre diferentes temas de ciencia y tecnología.

Aquí SINC, elaborado a partir de los contenidos de la plataforma SINC de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología, y que pretende mostrar el día a día de la investigación española.

Ella Innova, sobre la situación de la mujer científica.

Además de anunciar que emitirán en directo los congresos, cursos, ponencias, conferencias u otros eventos que se produzcan. Parece que por fin vamos a tener un canal de ciencia y tecnología, en lugar de tener únicamente la opción de oír las estupideces de programas como el del Cuarto Milenio…

Más información:

Visto en Genciencia.

Blog de Indagando.tv.

Los telescopios y la atmósfera

Hasta hace pocos años, todo lo que podíamos ver del cielo era gracias a las imágenes que nos daban los telescopios ubicados en la Tierra.
Desde los primeros telescopios construidos desde la época de Galileo, donde los mayores defectos en la imagen eran causados por el propio aparato: imperfecciones y defectos en las lentes del mismo, hasta los últimos telescopios del siglo XX, con diámetros de hasta 10 m y con unas ópticas que podríamos decir casi perfectas, la atmósfera terrestre es el único elemento que siempre ha estado presente en todas estas observaciones.

Sin embargo, a medida que se fueron mejorando (y agrandando) los propios telescopios, fue haciéndose más patente que la atmósfera era para nosotros una gran limitación en la resolución (y calidad) que podíamos alcanzar con dichos telescopios, ya que ésta emborronaba todas las imágenes, impidiendo obtener la resolución que el telescopio puede alcanzar por sí mismo.

Esto quiere decir que aunque tengamos uno de los telescopios de 10 m, con el que en principio podríamos alcanzar resoluciones de hasta una centésima de segundo de arco (la Luna abarca en el cielo medio grado), nuestras imágenes sólo alcanzaran resoluciones de 1 segundo (suponiendo que estamos en sitios como Canaria, Arizona o Chile), lo cual aunque sigue siendo una gran resolución con la que podremos ver numerosos detalles, es muy inferior a la esperada.

El efecto de la atmósfera

La causa de esto es que la atmósfera es una capa (muchas) de aire (gas) que está en continuo movimiento, turbulento y diferente entre las diferentes capas. Por ello, aunque en principio el efecto parece ser mucho menor o inexistente, mirar las estrellas a través de ella es idéntico a ver un cangrejo a través del agua del río o mar: se ve todo borroso u ondulatorio.

Claro que el agua al ser un líquido, hace mucho más evidente el efecto que una capa de gas como la atmósfera, aunque esencialmente es el mismo.

Posibles soluciones

Así que habíamos llegado al punto de que aunque mejorásemos nuestros telescopios, no íbamos a conseguir ganar resolución (aunque sí luz, lo cual también es importante y es la razón por la que se seguía construyendo telescopios más grandes), y además, no podíamos hacer quitar la atmósfera para evitar dicho efecto, por lo que parecía una contribución a nuestras imágenes insalvable.

Sin embargo, en este punto han surgido, a día de hoy, dos soluciones que desde hace varios años nos están dando grandes resultados.

El primero fue claro: si desde aquí (la superficie de la Tierra) tenemos continuamente la atmósfera… subamos los telescopios hasta donde ésta ya no está presente: al espacio.
Los problemas que causaba esto estaban claros: subir un aparato de esos al espacio requería un gran dinero e incluso enormes dificultades técnicas, por el gran peso que tienen, además de tener que diseñar aparatos que aguantasen perfectamente en esas condiciones…

Pero se hizo, siendo quizá el más relevante el Telescopio Espacial Hubble, lanzado en 1990 y que a pesar de tener un espejo de “sólo” 2.4 m (no se podía lanzar nada más pesado), obtiene imágenes superiores a los grandes de 10 m de la Tierra, y aún hoy en día sigue operativo escudriñando el cielo.

Una vez visto el éxito de tener un telescopio ahí, se han sucedido los proyectos, teniendo ya varios telescopios en órbita que nos abarcan casi todo el espectro: desde el visible, hasta los rayos X o microondas (con los rayos X existe además la restricción de que éstos son absorbidos casi en su totalidad por la atmósfera, por lo que ya no es que lo viéramos borroso, directamente no los veríamos).

El otro método es, quizá, mucho más imaginativo conceptualmente: sigamos con telescopios en tierra, pero quitemos la atmósfera (por supuesto, no literalmente).
Esto se basa en que la atmósfera introduce una deformación en los rayos de luz que nos llegan de una estrella (por ejemplo), entonces, si monitorizamos estas deformaciones y hacemos que la luz que pasa por el telescopio se deforme exactamente de la misma forma, pero en sentido inverso, habremos contrarrestado estas deformaciones.

Conceptualmente es como las monturas que tienen los telescopios: si la estrella se va moviendo hacia el oeste, hagamos una montura que se vaya desplazando a la misma velocidad hacia el oeste, así obtendremos que la estrella siempre estará siendo apuntada por el telescopio.
Pues ahora apliquemos lo mismo pero con cada rayo de luz que nos viene de la estrella, claro que este movimiento sucede mucho más rápido y es caótico (no se puede predecir) ya que es debido a la turbulencia de la atmósfera.

Así que para aplicarlo se necesitan dos cosas: primero, “algo” que nos diga qué turbulencias está introduciendo la atmósfera en este mismo instante de tiempo y durante toda la observación. Para ello, los observatorios utilizan un láser apuntado al cielo, que visto desde abajo es como si hubiera una nueva estrella (el punto del láser). Grabando la imagen de dicho punto y observándola en el ordenador, se consigue ver cómo se deforma por la atmósfera (ya que conocemos como sale del propio láser).

La otra “cosa” es cómo modificar la imagen que pasa por el telescopio con estos datos. Y para ello se suele utilizar varios motores colocados en distintas partes del espejo del telescopio. Así, activándolos cuando sea oportuno se puede deformar dicho espejo, obteniendo que ya la imagen que se forma en la cámara está deformada… pero si se hace bien, sufrirá una deformación exactamente opuesta a la que sufrió primero por la atmósfera, por lo que al final vemos una estrella perfectamente puntual, sin ninguna deformación. Esta es la causa por la que esta técnica se llama óptica adaptativa, porque se va “adaptando” la óptica (espejos) de los telescopios a las condiciones que hay en ese mismo momento en la atmósfera.

Este es el método que ya se usa en los grandes telescopios actuales, y que les pone a la altura del Hubble por ejemplo (tampoco se llega a conseguir compensar dicho movimiento de una forma perfecta, pero sí la mayor parte y con una gran eficacia).

Por lo tanto, se ha podido pasar en pocos años (relativamente) de una limitación de 1 segundo de arco a resoluciones mucho mayores salvando un problema que hasta hace poco parecía insalvable: la atmósfera.

Vistas desde un U2

Los U2 son unos aviones espía que utilizó (y utiliza aunque en menor medida) el ejército americano para obtener imágenes de alta resolución en territorio enemigo, sobre todo durante la guerra fría.
Para ello, se valían de la gran altura que alcanzan (unos 21 km) algo inalcanzable para el resto de aviones existentes en aquella época, misiles y de los radares.

Durante varios años permaneció como avión secreto, hasta que (como suele ocurrir en estos casos) uno de los aviones fue derribado mientras sobrevolaba la Unión Soviética.

Por la altitud que alcanzan, los pilotos llevan un traje similar al de los astronautas, necesario ante posibles descompresiones de la cabina, y las vistas que obtienen de la Tierra dejan patente que el avión está en una zona donde la atmósfera es ya mucho más tenue que la que encontramos en la superficie, ya que se observa un cielo azul bastante oscuro, además de apreciar perfectamente la curvatura del planeta.

Esta experiencia que obtienen los pilotos podemos observarla en este vídeo donde el presentador del programa de la BBC Top Gear se montó en uno de estos aparatos, grabando desde el despegue hasta el aterrizaje, con fantásticas vistas de la Tierra:

Visto en Gizmodo y en Pasa la Vida.

Más información del avión en Wikipedia.