Chile: El auge del turismo de mirar estrellas

El Observatorio del Pangue es uno de los varios que recibe turistas aficionados a la astronomía en Chile.

Cae la noche en el Valle del Elqui y una furgoneta llena de pasajeros trepa por un camino ventoso hacia las alturas, muy por encima de las brillantes luces de Vicuña, un pequeño pueblo ubicado en el corazón del reciente auge del turismo astronómico en Chile.

Tras 40 minutos en la ruta polvorienta, bordeada de arbustos esqueléticos, cactus y rocas, el vehículo llega al Observatorio del Pangue.

• Impresionante imagen de una "fábrica" de polvo cósmico
• La huelga que amenaza al ALMA, el observatorio más moderno del mundo
• ALMA: se abre en Chile la mayor ventana al Universo

Inaugurado en 2008, es uno de los alrededor de 12 observatorios turísticos desperdigados en el norte de Chile, donde se pueden apreciar algunos de los cielos más claros del mundo.

"Yo solía ir a 'safaris astronómicos' con mis amigos canadienses. Llevábamos un telescopio, manejábamos hasta el valle y observábamos toda la noche, así que sabía que los visitantes extranjeros estaban interesados", dice Cristian Valenzuela, uno de los dos fundadores de Pangue.

El norte de Chile ofrece cielos excepcionalmente claros para la observación nocturna.

El otro es Eric Escalera, un astrónomo profesional que dejó su Francia natal hace seis años.


"Allí los tours son imposibles", dice, "es un desastre con todas las nubes y problemas climáticos".

Pangue ofrece sesiones de observación astronómica con un telescopio de U$45.000 que pueden durar desde tres horas hasta toda la noche.

El máximo de personas por grupo es 15 y los programas están diseñados para entusiastas que saben más que el turista promedio.

El artículo completo en:

BBC Ciencia

¿Por qué titilan las estrellas?

La ornamentación navideña que decora las calles de las ciudades estos días intenta simular con sus luces parpadeantes las estrellas que, en lugares con poca contaminación lumínica, se pueden observar durante la noche. Pero, ¿por qué titilan las estrellas? ¿Varía la luz que emitieron hace millones o miles de años y que nos llega ahora a la Tierra?
 
La respuesta nos la da Antonio Ruiz Elvira, catedrático de Física Aplicada de la Universidad de Alcalá, desde el museo CosmoCaixa de Madrid. En realidad, lo que fluctúa es la atmósfera. 

Las variaciones de temperatura de cada capa de la atmósfera según el viento en ellas causan variaciones en la dirección de la luz de cada estrella desde que llega a las capas altas de la atmósfera hasta que llega a nuestros ojos en la superficie.

La luz se refracta como lo hace en los cristales de las joyas. Cuando éstas se mueven, la luz refractada cambia de dirección como hace la luz que llega de las estrellas.

La refracción vibrante es mucho más pronunciada cuando la luz de la estrella llega desde el horizonte, mientras que la Polar, que está arriba, fluctúa mucho menos. La atmósfera está siempre en movimiento, y este es turbulento, en pequeños vórtices que van uniéndose hasta formar los grandes ríos de aire que producen el tiempo meteorológico. La luz de las estrellas no viene de las varitas de las hadas en el cielo. "La ciencia genera menos ilusión, pero es mas bella que ésta".

Fuente:

El Mundo Ciencia

¿Varía la luz que emitieron las estrellas hace millones o miles de años y que nos llega ahora a la Tierra?

La ornamentación navideña que decora las calles de las ciudades estos días intenta simular con sus luces parpadeantes las estrellas que, en lugares con poca contaminación lumínica, se pueden observar durante la noche. Pero, ¿por qué titilan las estrellas? ¿Varía la luz que emitieron hace millones o miles de años y que nos llega ahora a la Tierra?
 

La respuesta nos la da Antonio Ruiz Elvira, catedrático de Física Aplicada de la Universidad de Alcalá, desde el museo CosmoCaixa de Madrid. En realidad, lo que fluctúa es la atmósfera.

Las variaciones de temperatura de cada capa de la atmósfera según el viento en ellas causan variaciones en la dirección de la luz de cada estrella desde que llega a las capas altas de la atmósfera hasta que llega a nuestros ojos en la superficie.

La luz se refracta como lo hace en los cristales de las joyas. Cuando éstas se mueven, la luz refractada cambia de dirección como hace la luz que llega de las estrellas.

La refracción vibrante es mucho más pronunciada cuando la luz de la estrella llega desde el horizonte, mientras que la Polar, que está arriba, fluctúa mucho menos. La atmósfera está siempre en movimiento, y este es turbulento, en pequeños vórtices que van uniéndose hasta formar los grandes ríos de aire que producen el tiempo meteorológico. La luz de las estrellas no viene de las varitas de las hadas en el cielo. "La ciencia genera menos ilusión, pero es mas bella que ésta".

Fuente:

El Mundo Ciencia

10 cifras sorprendentes sobre las tormentas, los rayos, las nubes y la lluvia

1. En cualquier momento hay 1.800 tormentas en curso en todo el mundo. Unas 40.000 tormentas diarias.
2. Una tormenta típica genera una potencia equivalente al consumo eléctrico de Gran Bretaña o de Francia durante un año.
3. Un relámpago es una descarga eléctrica de hasta 30 millones de voltios, suficiente para proveer de luz a una ciudad de 200.000 habitantes durante un minuto. Alcanza una temperatura cinco veces mayor que la temperatura de la superficie del Sol: 30.000 grados centígrados.
4. Cada día caen en la Tierra más de 17 millones de rayos; 200 por segundo.
5. Las posibilidades de morir por un rayo en el Reino Unido son de aproximadamente 1 entre 10.000.000 (las mismas que de ser mordido por una víbora). Los hombres son alcanzados por rayos 6 veces más que las mujeres. Al año mueren por esta causa alrededor de mil personas.
6. ¿A qué velocidad cae la lluvia? Pues todo depende del diámetro y del peso de la gota de agua. Todo y así, se estima que la velocidad oscila entre los 8 y los 32 kilómetros por hora. Una gota puede tener un diámetro de 0,5 milímetros (como un grano de sal) hasta un máximo de 6,35 milímetros.
7. Conocemos el lugar donde se han precipitado las lluvias más abundantes, que es Isla Reunión, en el Océano Índico: el 16 de marzo de 1952 cayeron nada menos que 1.870 litros por metro cuadrado en sólo 1 día.
8. Las nubes varían mucho en tamaño, puede pasar de unos miles de metros de espesor a unos cientos de metros. Pero, como media, vamos a escoger una nube de 1.000 metros de espesor, con 1.000 metros de longitud por 1.000 metros de anchura. Un auténtico cúmulo.
9. Las nubes son ciertamente inmateriales, porque un cúmulo típico contiene el agua justa para llenar una bañera pequeña. Si atravesáramos caminando 100 metros de niebla, recogeríamos alrededor de 8 ml de agua: apenas un sorbo.
10. La energía liberada por el viento es inmensa. Por ejemplo, un huracán podría alimentar a Estados Unidos durante 6 meses, o un país del consumo eléctrico de Gran Bretaña o Francia durante un año. Un huracán grande puede generar en un solo día una energía equivalente a 400 bombas de hidrógeno de 20 megatones, tal y como señala Joel Levy en su libro 100 analogías científicas La máxima velocidad del viento registrada se encuentra en el Monte Washington, Estados Unidos: el 12 de marzo de 1934, 371 kilómetros por hora; pero en general el lugar más ventoso es Commonwealth Bay, en la Antártida, donde se han sentido ráfagas de 320 kilómetros por hora.

Fuente:

Xakata Ciencia

¿Por qué fue tan feroz el supertifón Haiyán?

El ojo del tifón Haiyán, con vientos que alcanzaron los 314 kilómetros por hora.

El extraordinario poder destructivo del tifón Haiyán, que arrasó comunidades enteras en Filipinas, asombró a quienes habían previsto su paso pero no su fuerza.

Alrededor de 10.000 muertos, más de 600.000 personas desplazadas y un país en estado de calamidad nacional figuran en el triste récord de una de las tormentas más potentes de la historia.

• Supertifón en Filipinas: la lucha por sobrevivir en estado de calamidad
• En fotos: antes y después del supertifón Haiyán
• Cómo se compara el tifón Haiyán con otras supertormentas

Sin embargo, el presidente filipino, Benigno Aquino, aseguró que esos reportes iniciales de víctimas mortales son demasiado altos y que la última estimación es de aproximadamente 2.500.

Y aunque los filipinos están acostumbrados a la amenaza de los tifones –han sufrido más de 20 sólo en este año– ninguno se acerca a la magnitud de este.

Todas la previsiones se quedaron cortas frente a Haiyán. 

"Creo que lo que lo hizo particularmente peligroso fue que alcanzó su punto máximo de intensidad cuando llegó a la costa, y por eso es probablemente uno de los tifones más poderosos que jamás haya tocado tierra", dijo a la BBC Julian Heming, del servicio meteorológico británico.

¿Pero cómo se forma una tormenta como ésta, la versión más extrema del clima?

Calor y baja presión

Como todas las tormentas tropicales, comenzó como un grupo de cumulonimbos o nubes cargadas de electricidad. Algo común, según explica David Shukman, editor científico de la BBC.

Pero estas nubes se fundieron rápidamente en un único sistema atmosférico que comenzó a rotar, arrastrando aire hacia arriba, hacia su centro.

La tormenta se extendió sobre más de 400 kilómetros. En este punto, ya era un tifón.

El calor, creciente por el movimiento, iba aumentando su fuerza. Las temperaturas altas significan más energía, y esto hace que se acelere el viento en el ojo de la tormenta y a su alrededor.

Según reporta Matt McGrath, corresponsal de Medio Ambiente de BBC, Haiyán presentó características inusuales que incrementaron su potencia. Normalmente, las paredes de la tormenta que rotan alrededor del ojo se van renovando con el movimiento, debilitando la velocidad de los vientos. Pero eso no pasó en este caso.

Pero además, la intensa presión baja levantó la superficie del mar para crear una marejada ciclónica o inundación costera, otra fuente de peligro que arrasó con todo lo que se encontró a su paso.

Tacloban fue uno de los lugares más afectados por el tifón.

La tormenta llegó a Filipinas por la isla de Samar, a unos 600 kilómetros de la capital, Manila, poco antes del amanecer del viernes pasado, con vientos que se estima rondaban los 314kph.

Guiuan, una localidad de pescadores de 40.000 habitantes, fue el primer lugar que golpeó la tormenta, que arrancó casi todos los techos de las casas.

Tacloban, de 200.000 habitantes, también sufrió los embates del ciclón.

Cambio climático

Mientras los filipinos luchan por sobrevivir tras el tifón y esperan la ayuda internacional, los efectos de la catástrofe se hicieron sentir de un modo particular en la apertura de conferencia mundial sobre cambio climático en Varsovia, Polonia.

El desatre causado por Haiyán marcó el inicio de la cumbre de Naciones Unidas, que arrancó este lunes en la capital polaca y durará dos semanas.

La intervención del delegado filipino llamando a la acción inmediata conmovió a los asistentes.

"Podemos arreglarlo, podemos detener esta locura ahora mismo", dijo Naderev Saño al borde de las lágrimas, y anunció una huelga de hambre hasta que se avance en los acuerdos para contrarrestar los efectos del calentamiento global.

"En solidaridad con mis compatriotas, que luchan para encontrar alimentos, voy a comenzar un ayuno voluntario por el clima", declaró Saño al comienzo de la sesión de apertura.

Saño, originario de Tacloban, también dijo que había conseguido comunicarse con su hermano en Filipinas, aunque todavía espera más noticias de sus familiares.

A pesar de que aún no hay evidencia que atribuya al cambio climático la responsabilidad por severos eventos atmosféricos como el tifón Haiyán, los científicos creen que el aumento de la temperatura de los océanos puede hacer que estas tormentas sean más feroces.

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BBC Ciencia

¿Por qué el cielo es oscuro por la noche?

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Dani Caxete, imagen astronómica NASA diciembre de 2012

Vídeo: Mario Viciosa | D. Izeddin | Barcelona

Cuando nos acercamos a un bosque extenso, vemos una masa de árboles que, vistos en una pantalla a su entrada, forman una masa sólida: un árbol detrás de otro detrás de otro indefinidamente no deja lugar a los huecos. Las estrellas en el cielo son tan numerosas que deberían aparecer como los árboles del bosque, si las representásemos sobre una superficie esférica rodeando la Tierra.

Y llenando esa superficie de forma masiva, su luz debería deslumbrarnos por las noches. Pero el cielo es negro y no hay luz cuando se va el Sol y hay Luna Nueva. Ya Kepler, en 1600, vio el dilema, y lo volvió a plantear Olbers en 1823, aunque no dió ninguna explicación real. Los nombres de los problemas científicos o de las partículas virtuales del universo tienen poco que ver con sus descubridores. No hay solución actual para el problema, pero si algunas hipótesis probables, de las que quiero destacar dos.

La primera, la expansión del universo, que no es un globo que se hincha, porque el universo no tiene forma geométrica definida, sino la separación entre sí de las galaxias, que dentro de sí mismas apelotonan las estrellas. Al alejarse las estrellas, su luz nos llega disminuida. Aunque son muchas, la luz que llega es poca: el cielo es negro. La otra hipótesis, el posible carácter fractal del universo. Los fractales son la realidad de la naturaleza: una línea fractal es la línea de una costa. Cuanto más nos acercamos a ella, mas recovecos y quiebros tiene.

El catedrático de Física Aplicada de la Universidad de Alcalá Antonio Ruiz de Elvira nos lo explica en Cosmocaixa Barcelona, el museo de la ciencia de la Obra Social La Caixa.

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El Mundo Ciencia

¿Porque el cielo es azul?

¿Porque el cielo es azul durante el día y rojizo durante el amanecer y el atardecer?¿Porque las nubes son blancas y tienden al negro según van teniendo más carga de agua? Estas preguntas tienen, como respuesta, dos nombres propios: John William Strutt, tercer Barón de Rayleigh y Gustav Mie.

Pero para comprender bien el porqué de estos fenomenos, primero deberíamos responder dos preguntas previas. Por un lado ¿que es la luz?, y por el otro ¿que es el color?.

¿Que es la luz?

La luz es una radiación electromagnética, que es posible ser percibida por el ojo humano. Esta radiación electromagnética está producida por unas partículas subatómicas denominadas fotones, que son las responsables de todas las radiaciones electromagnéticas  incluyendo los rayos gamma, los rayos X, la luz ultravioleta, la luz visible, la luz infrarroja, las microondas y las ondas de radio.

Como todas las partículas subatómicas tiene una naturaleza corpusculo-ondulatoria, es decir, que por un lado se comporta como un objeto físico (corpusculo) y por otro, tiene un comportamiento de una onda. El primer comportamiento es fácil de entender: el fotón es una partícula física que se encuentra en un espacio determinado. 

El segundo comportamiento (ondulatorio) viene dado porque los fotones viajan en "grupos" o "paquetes", a los que denominamos "cuanto" (de estos paquetitos, viene el nombre de cuántico, que procede del latín  "quantus" -cuanto-). La distancia entre estos paquetitos, nos da lo que conocemos como longitud de onda.

Ahora ya estamos en disposición de contestar a la segunda cuestión...

¿Que es el color?

Podríamos decir que los colores son el conjunto de las diferentes longitudes de onda de radiación electromagnética que puede percibir el ojo humano. En el gráfico podemos ver las diferentes longitudes de onda y a que tipo de onda que corresponden. A las ondas que se pueden percibir por nuestros ojos, las llamamos "espectro del visible". Dentro del espectro del visible, los paquetitos que viajan más separados entre si (mayor longitud de onda), corresponden con el color rojo, que va poco a poco tendiendo hacia el violeta, según va haciéndose menor esa longitud de onda (los paquetitos viajan más cerca unos de otros). Las ondas que tienen una longitud de onda tan alta que se salen del espectro del visible se denominan "infrarrojas" y las que tienen una longitud de onda tan corta que tampoco las podemos ver, se denominan "ultra violeta".

Hay que poner atención el que el color no es una propiedad de los objetos o de la onda electromagnética, sino que es un fenómeno profundamente psicológico. El hecho de que veamos los objetos de nuestro alrededor de un determinado color, se debe a que nuestro cerebro interpreta así la señal recibida desde los ojos. Es necesario que exista una persona (o animal con visión cromática) para que exista el color. Esto explica enfermedades como el daltonismo o la acromatopsia, por no hablar trastornos como la micropsia, también conocida como "Sindrome de Alicia en el país de las maravillas" .

Y ahora ya si que si, estamos en disposición de responder a la pregunta que da título a nuestro post de hoy...

Dispersión de Rayleigh y Mie

La dispersión de Rayleigh (en honor a Lord Rayleigh) es la dispersión de la luz visible o cualquier otra radiación electromagnética por partículas cuyo tamaño es mucho menor que la longitud de onda de los fotones dispersados. 

El sol, nos envía radiación electromagnética en multitud e longitudes de onda, que al llegar a nuestra atmósfera choca con las diferentes partículas del aire. Parte de la energía que transmiten los fotones se transfiere a estas partículas que vibran y emiten luz en todas las direcciones. Las ondas cortas (como hemos visto antes, las azules y las violetas) son las que tienen una mayor carga energética y, por tanto, mayor difusión. Como la luz blanca contiene más de azul que de violeta y, a lo demás, nuestros ojos son más perceptivos al azul, el color que percibimos de forma genérica en el cielo, es el azul.

En el amanecer y el atardecer, la luz solar no da de forma perpendicular, sino que tiene un mayor ángulo. Esto hace que la luz tenga que recorrer mucha más distancia a través de la atmósfera, lo cual hace que se pierdan las longitudes de onda cortas y permanezcan las largas. Por ese motivo prevalecen los colores rojizos. En este efecto también influye la cantidad de polvo que haya en la atmósfera.

La difusión de Mie es la dispersión de la luz visible o cualquier otra radiación electromagnética por partículas cuyo tamaño es mayuor que la longitud de onda de los fotones dispersados. 

Este fenómeno se aplica, de forma tradicional, a las nubes. Las partículas absorben una parte de la luz y reflejan el resto, como pequeños espejos. Aquí el color depende de la composición de la partícula. En el caso de las nubes, si son poco densas, tienden a reflejar todas las longitudes de onda. Pero si están muy cargadas de agua, este efecto se acentúa y favorece la aparición de colores grises. 

El que haya una gran cantidad de aerosoles en la atmósfera también provoca un acentuamiento de esta dispersión. La dispersión de Mie produce una mayor difusión de la partículas hacia delante o hacia el frente de ella. Conforme aumenta el tamaño de la partícula, la dispersión hacia enfrente también aumenta (el tamaño de la partícula directamente proporcional con la dispersión). Esta característica genera amaneceres más rojos que lo que serían solo por el efecto de la Dispersión de Rayleigh.

El efecto Mie domina la atmósfera de Marte. Su cielo no es azul sino de un plomizo rojo y amarillo. Carl Sagan describe la decepción de la prensa cuando mostraron las primeras fotos del cielo de Marte. Nada comparable a nuestro hermoso cielo azul.

Pd: Parte de la información aquí mostrada, ha sido modificada a partir del gran artículo sobre el Efecto Rayleigh y efecto Mie, publicado en Astromia.com, a quienes es de justicia darles las gracias.

Fdo.: Jose Enrique Carrera Portillo

Tomado de:

Enamorado de la Ciencia

2013: Récord histórico de dióxido de carbono en la atmósfera

Las principales medidas se realizan en la cumbre del volcán Mauna Loa, en Hawai.

Los niveles diarios de dióxido de carbono en la atmósfera han superado una marca simbólica.

Por primera vez, las mediciones diarias de CO2 superan las 400 partes por millón (ppm), según los datos divulgados por la Administración Nacional de Océanos y Atmósfera de Estados Unidos (NOAA, por su sigla en inglés).

Los datos los recogió un reputado laboratorio de Hawai situado en el volcán Mauna Loa y que mide la concentración de ese gas en la atmósfera desde 1958.

Según los científicos, la última vez que los niveles de CO2 se mantuvieron de forma estable por encima de esa marca fue entre 3 y 5 millones de años atrás, cuando el clima de la Tierra era mucho más cálido y los humanos modernos no existían.

El dióxido de carbono es el principal gas de efecto invernadero fruto de las actividades humanas y surge principalmente de la quema de combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas.

Lea el artículo completo en:

BBC Ciencia

¿Qué ocurre en tu cerebro cuando saltas en paracaídas por primera vez?

El “subidón” que produce lanzarse al vacío desde un avión con un paracaídas en la espalda se debe a la secreción de dopamina, un neurotransmisor ligado al placer que, normalmente, nos deja con ganas de repetir la experiencia. Ante el “peligro” físico al que nos vemos sometidos practicando deportes de riesgo también se secreta adrenalina o epinefrina que, además de acelerar el corazón, acentúa los sentidos y dilata las pupilas para que entre más luz por los ojos. Juntas, la adrenalina y la dopamina inhiben a la zona frontal del cerebro, que es la responsable del control y del pensamiento racional. Y mandan señales al hipocampo para que almacene todo lo que está sucediendo en la memoria a largo plazo, a ser posible con todo lujo de detalles. Por eso, cuando una experiencia es nueva, las neuronas del hipocampo se activan el doble que ante cualquier otro estímulo, y el tiempo parece durar mucho más, un 36% más para ser exactos, según una estimación publicada hace poco en la revista PLoS ONE.

Y mientras saltamos, ¿somos conscientes de la altitud? Según concluía Kate Jeffrey en un estudio publicado hace poco en Nature Neuroscience, percibimos las distancias en dos dimensiones. O lo que es lo mismo, nuestro cerebro calcula bien las distancias en un plano horizontal, pero no distingue entre “un poco alto”, “bastante alto” y “muy alto”.

Tomado de:

Muy Interesante

¿Por qué un avión se "sostiene" en el aire?

¿Cómo se aguanta en el aire un objeto tan pesado?

Pues se aguanta en el aire y puede volar porque la fuerza de sustentación le permite vencer a la fuerza de la gravedad, al igual que hacen las aves.

¿Y qué es esa fuerza de sustentación? ¿Cómo funciona?

La fuerza de sustentación opera sobre las alas del avión empujándolo hacia arriba. Y para entenderla debemos acudir al teorema de Bernoulli.

Este teorema nos dice que cuanto más alta es la velocidad de un gas, más baja es la presión que ejerce éste sobre las superficies con las que está en contacto.

Así que el ala de una avión se diseña de tal manera que su perfil de ataque hace que el flujo de aire se condense sobre el ala y fluya con mayor velocidad y, por contra, se enrarezca bajo esta y circule a menor velocidad. Entonces la presión del aire sobre el ala es menor que la presión del aire bajo el ala, lo que nos da como resultado una fuerza que empuja hacia arriba: la fuerza de sustentación.

Aunque este mecanismo es el más importante no es el único en actuar. También es importante el ángulo de acometida del ala, que si está inclinada unos grados hacia atrás, hace que el aire que para por la parte inferior del ala sufra una deflexión hacia abajo y, por el principio de acción-reacción, el ala experimente un empuje hacia arriba.

El efecto Coanda es menos importante, pero también ayuda. Los fluidos presentan una cierta adhesión a las superficies con las que están en contacto. Y así, el aire que pasa por la parte superior del ala, cuando lo abandona también lo hace con una ligera inclinación hacia abajo, proporcionando un empuje hacia arriba.

Aún así, es necesario que el empuje resultante sea suficiente para contrarrestar el peso del avión y ahí entran en juego el diseño aeronáutico que tiene en cuenta el peso, fuerza del motor, tamaño y perfil de las alas… y todos aquellos factores que permitan que el avión pueda volar.

Nota sabionda: Los alerones estabilizdores de los coches de carreras usan el mismo principio, pero aplicado a la inversa. Buscan que el bólido se mantenga pegado al suelo a pesar de las altas velocidades.

Tomado de.

Saber Curioso

¡Que te parta un rayo!, una maldición posible y probable

¡Que te parta un rayo!, popular maldición con invocación a los más grandes poderes de la naturaleza, no solo es posible, sino probable, sobre todo en verano, cuando las tormentas eléctricas descargan en la superficie terrestre la energía excedente del cielo.

El récord de rayos descargados sobre el territorio español se registró un 17 de agosto en 2003, con un total de 60.201 en una sola jornada; 16.548 en Castellón y 13.867 en Tarragona.

Y no es una cantidad imposible, si se toma en cuenta que cada rayo a los ojos humanos son cientos de descargas eléctricas para restablecer el desequilibrio de una nube con un potencial eléctrico desmesurado.

En días de mucho bochorno y calor, como los que se experimentan en agosto en estepas de pre montaña, la carga eléctrica de la superficie terrestre se convierte casi en un reclamo para las nubes de verano, las espectaculares cumuloninbus, nubes de evolución diurna y desarrollo vertical que se alimentan de las corrientes ascendentes de aire cálido y húmedo.

Francisco Martín León, meteorólogo de la Agencia Estatal de meteorología (Aemet) y jefe del área de Técnicas Análisis y Predicción, ha explicado a EFEverde la variabilidad espacial y estacional de los rayos, relámpagos o "centellas" a las que sigue el trueno. El sonido es siempre más lento que la luz.

La descarga eléctrica puede ser nube-Tierra o Tierra-nube, según la dirección inicial del rayo, que depende de la polaridad, negativa o positiva, respectivamente, de los dos extremos del canal ionizado o cargado eléctricamente que establece la "conexión".

Los rayos positivos (Tierra-nube) son de mayor intensidad y en forma de una única pulsación, mientras que los negativos que "salen" de la nube son múltiples descargas eléctricas que recorren la misma trayectoria inicial de la primera subcarga.

"Para descargar, la nube busca un punto próximo, y materiales conductores", precisa Martín, por lo que los objetos elevados, las áreas de altura, los pararrayos y hasta los árboles son potenciales receptores de rayos.

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El Mundo Ciencia

La vuelta a la vida después de una extinción masiva

Reconstrucción de 'Dicynodon lacerticeps', que vivió durante el Pérmico.| Marlene Donnelly.

• Un estudio concluye que las especies que sobreviven a una extinción masiva muestran una gran variedad de respuestas y evolucionan de manera distinta
• Se analizó cómo se adaptaron los anomodontos, un linaje de reptiles de gran tamaño que sobrevivieron a la mayor extinción masiva de la Historia

Hace 252 millones de años, al final del periodo Pérmico, se produjo la mayor extinción que ha sufrido la Tierra. Aunque se desconocen las causas concretas que la causaron, los científicos creen que desaparecieron el 90% de las especies marinas y el 70% de las terrestres.

¿Qué ocurrió con los animales que sobrevivieron a aquella extinción masiva? ¿Cómo evolucionaron y se adaptaron a las nuevas condiciones ambientales tras esta hecatombe biológica? Una investigación publicada esta semana en 'Proceedings of the Royal Society B' intenta responder a estos interrogantes examinando los fósiles disponibles de los anomodontos.

Se trata de un linaje de los terápsidos (reptiles de los que se cree que descienden los mamíferos), de gran tamaño y herbívoros en su mayoría, que lograron sobrevivir a la extinción masiva del Pérmico. No obstante, y pese a que llegaron a ser muy abundantes en amplias zonas del planeta, también terminaron por desaparecer, a finales del Triásico, millones de años después de aquel evento catastrófico.

Los fósiles de anomodontos, dicen los paleontólogos, son ideales para realizar investigaciones sobre la evolución de especies, pues son abundantes, muy diversos y han sido bien estudiados. "El mejor registro de fósiles de anomodontos procede de los depósitos de Karoo, en Sudáfrica, donde se han encontrado unas 1.500 especímenes de anomodontos (desde huesos aislados a esqueletos completos). También fueron abundantes en algunas zonas de Brasil, Tanzania y Zambia, aunque se han encontrado fósiles de estas criaturas en todos los continentes", explica a ELMUNDO.es Kenneth Angielczyk, investigador del Museo de Historia Natural Field de Chicago.

Oportunidades tras una extinción

Hasta ahora, los trabajos realizados sobre este tema sugerían que las extinciones masivas ofrecían nuevas oportunidades y ventajas a los seres vivos que lograban sobrevivir. Y es que la pérdida de muchas especies en sus comunidades les permitía desarrollar nuevos estilos de vida y evolucionar anatómicamente para ocupar los 'papeles' que habían quedado vacantes con su desaparición.

Sin embargo, según sostiene este nuevo trabajo, no todos los supervivientes responden de la misma forma y algunos no fueron capaces de sacar provecho de las oportunidades que se les presentaban tras la extinción masiva. Marcello Ruta, investigador de la Universidad de Lincoln, y su equipo afirman que en la anatomía de los anomodontos no se produjeron muchos cambios mientras el número de especies volvía a aumentar durante el periodo de recuperación.

Poco antes del fin del Pérmico, había una gran cantidad de especies de anomodontos que presentaban una gran variedad de tamaños y adaptaciones ecológicas: había herbívoros terrestres, especies anfibias, animales que vivían en madrigueras o incluso en los árboles, según este estudio. "El grupo más exitoso de anomodontos [los dicinodontos] tenían colmillos parecidos a los caninos en su mandíbula superior y un pico como el de las tortugas, y fueron los herbívoros terrestres más importantes de su época", señala Angielczyk.

Evolución de varias especies de anomodontos halladas en Rusia, Zambia y Sudáfrica. | Museo de Historia Natural Field.

Cada especie evoluciona de forma distinta

Para este estudio, detalla Angielczyk, han utilizado una base de datos que incluye a 87 especies de anomodontos: "Una reciente recopilación incluía 128 especies, aunque esa cifra ha cambiado un poco tras varias revisiones taxonómicas", explica.

Los registros fósiles disponibles han permitido a los paleontólogos determinar cómo evolucionó el número de especies de anomodontos: aumentó durante el Pérmico, disminuyó de forma drástica durante la extinción masiva que se produjo al final de ese periodo, volvió a aumentar durante el Triásico Medio (hace unos 240 millones de años) hasta que terminaron por extinguirse, al final del Triásico.

Pese a ello, sostiene este estudio, la variedad de rasgos anatómicos que han encontrado en los ejemplares desenterrados, (su diversidad anatómica o disparidad morfológica) fue disminuyendo de manera constante. Incluso en el periodo inmediatamente posterior a la extinción masiva, cuando debía haber grandes extensiones de espacio ecológico vacías, no surgió en los anomodontos ninguna nueva característica anatómica fundamental: "Esto sugiere que el cuello de botella evolutivo que sufrieron durante la extinción limitó su evolución durante el periodo de recuperación", señala Marcello Ruta en una nota de prensa.

Según recuerda el científico, se suele considerar que los grupos de organismos que sobreviven a una extinción masiva pasan por un periodo evolutivo 'de cuello de botella', es decir, su población se vuelve más homogénea y hay poca diversidad. El proceso, compara, sería análogo al "cuello de botella" genético que puede ocurrir en una población en la que muchos de sus miembros han muerto. En ocasiones, señala, propicia un nuevo proceso evolutivo del grupo, pero en otras lo contiene.

¿Qué causó la extincón masiva del Permico

Kenneth Angielczyk apunta, no obstante, que todavía hay controversia sobre el periodo en que desaparecieron estos animales de la Tierra: "Los fósiles más jóvenes que pertenecen sin duda a anomodontos tienen unos 208 millones de años y se encontraron en Polonia. Además, se han hallado restos del Cretácico temprano (hace unos 110 millones de años) en Australia. Se trata de especímenes que muestran similitudes con los anomodontos, y así han sido registrados en la literatura, pero su análisis no se ha completado. Sería extremadamente interesante si los anomodontos hubieran sobrevivido durante el Cretácico, aunque hace falta más material para dar esto por cierto", explica.

Por lo que respecta a la causa que propició la extinción masiva del Pérmico, el investigador afirma que es útil diferenciar entre la causa última y las causas próximas. "Las causas últimas serían el fenómeno o los fenómenos que provocaron la crisis globalmente, y podrían ser las erupciones volcánicas masivas que ocurrieron en Siberia en aquella época o el impacto de un asteroide. Qué fenómeno lo provocó sigue siendo objeto de debate, aunque parece que la erupciones volcánicas de Siberia probablemente fueron las que causaron la extinción en parte", afirma. A este fenómeno se unirían otras causas próximas, como el rápido calentamiento global que tuvo lugar durante el Pérmico, cambios en la química de los océanos y en los patrones de circulación, y posiblemente cambios en los niveles de oxígeno de la atmósfera.

¿Se puede hacer algún pararelismo entre lo que ocurrió hace 250 millones de años y la progresiva extinción de especies que se está produciendo en nuestros días, muchas de ellas antes de ser descritas por el hombre? "Los resultados [de este estudio] ponen de relieve que las recuperaciones tras una extinción masiva pueden ser impredecibles, un hallazgo que tiene importantes implicaciones para la extinción de especies causada por la actividad humana hoy en día. No podemos asumir que la vida volverá a renacer cómo era antes de que se interrumpiera", advierte Michael Benton, coautor del estudio.

Fuente:

El Mundo Ciencia

Nuevas vistas de la atmósfera solar revelan estructuras desconocidas para la ciencia

IRIS (Interface Region Imaging Spectrograph), lanzado a finales del mes pasado, está diseñado para observar las capas más bajas de la atmósfera solar, poco exploradas, y sus primeras imágenes guardan sorpresas.

A la izquierda, una imagen del Sol visto por el Solar Dynamics Observatory de la NASA. A la derecha, la misma sección, vista por la IRIS. Se puede observar un mayor nivel de detalle. Click para agrandar.

IRIS está equipada con una serie de instrumentos sensibles al ultravioleta y espectrógrafos que le permiten ver a través de la atmósfera solar externa y observar la cromosfera, la región intermedia que sirve de intermediario, comunicando la energía desde la fotosfera, la parte más superficial, hasta la corona exterior. Al hablar de dinámica solar, los astrofísicos suponen que es en la cromosofera donde tiene lugar la magia. En algún lugar de esta región, la temperatura superficial (que oscila entre 5000 y 6000 Kelvin) se dispara hasta llegar a los 1 000 000 – 3 000 000 K que se observan en las agitadas capas exteriores. Conducen el viento solar, y da lugar a emisiones en el ultravioleta que afectan a la Tierra.

Lea el artículo completo en:

Divulgame.org

¿Por qué las nubes son de color blanco?

El cielo es azul y las nubes blancas. Eso está claro. ¿Y por qué no al revés? ¿O de otro color?

Cuando un rayo de luz topa con un objeto, determinadas longitudes de onda son absorbidas mientras otras son reflejadas. El color asociado a aquellas que rebotan es el que nuestros ojos perciben y por ello decimos que el objeto en cuestión es de determinado color. Ahora bien, cuando el objeto con el que la luz topa no es sólido o bien siéndolo no opone resistencia o pone poca al paso de la luz (objetos transparentes o translúcidos) la luz los atraviesa.

El cielo es de color azul porque las minúsculas partículas de polvo y de agua en suspensión que contiene son más pequeñas que las longitudes de ondas de la luz visible. Así que no tienen un tamaño suficiente grande como para repeler la onda y solamente la desvian ligeramente de su camino original y nuestros ojos perciben el color azul.

Pero cuando los corpúsculos difusores de la luz, esto es, las gotas de agua en suspensión que forman la nubes, son bastante más grandes que la longitud de onda de la luz, actúan como simples reflectores. Y todos los componentes de la radiación visible se comportan del mismo modo y la luz solar difusa mantiene el mismo color: el blanco.

Ahora bien. No siempre son blancas, a veces son grises. Y las nubes de tormenta prácticamente son negras.

¿Por qué?

Cuanto más densa es la aglomeración de gotas de agua en suspensión, menos luz solar llega a atravesarlas, y la tonalidad se oscurece hasta diferentes tonos de gris.

Y en las nubes de tormenta, la acumulación de agua es tal que la luz no llega a atravesarlas. Y por ello las vemos de color negro.

Tomado de:

Saber Curioso

¿Por qué la Luna no tiene atmósfera?

La Luna tiene atmósfera, aunque es muy delgada si se le compara con la de la Tierra: 100 billones de veces menos densa.

Un planeta o luna retiene una atmósfera si su fuerza de gravedad puede superar los movimientos naturales de los átomos y moléculas en su vecindad.

Debido a que la fuerza de gravedad de la Luna es seis veces menor que la de la Tierra, no puede retener la mayoría de sus átomos y moléculas que formarían su atmósfera: la mayoría (pero no todos) se han escapado al espacio.

Fuente:

BBC Ciencia

¿De dónde vino el agua?

El origen de los millones de toneladas de agua que hay en los océanos es todavía un misterio. Las explicaciones se dividen en dos campos: endógeno, que significa que el agua vino de la Tierra misma, o exóneno, de otra parte.

Una posibilidad endógena es que las moléculas de agua se hayan formado cuando las de hidrógeno y oxígeno se combinaron dentro de la Tierra en sus principios y emergieron como vapor en erupciones volcánicas.

Alternativamente, moléculas de agua ya formadas podrían haber llegado a nuestro planeta en cometas, que se sabe contienen agua-hielo y se cree que bombardearon la Tierra primigenia.

Hasta hace poco, los astrónomos miraban con escepticismo la teoría de los cometas, pues no podía explicar el hecho de que alrededor del 0,3% del agua oceánica contenga una forma inusual de hidrógeno llamada deuterio.

Sin embargo, en 2011 los astrónomos encontraron deuterios en el agua del cometa Harley 2. A pesar de que no es una prueba de que hemos estado bebiendo escombros de cometas, el hallazgo mantiene esta intrigante teoría viva.

Fuente:

BBC Ciencia

¿Qué pasaría si el centro de la Tierra se enfriara?

El núcleo de la Tierra tiene una porción interna sólida, rodeada por una capa líquida de unos 2.266km de gruesa.

Las corrientes de convección en esa parte externa del núcleo son las que generan el campo magnético de la Tierra.

Si el núcleo del planeta se enfriara y solidificara, el campo magnético se reduciría a casi nada y las partículas cargadas del viento solar podrían llegar a la atmósfera superior.

Eso podría desgastar la capa de ozono y exponernos a niveles de luz ultravioleta letales.

Lo que es quizás sorprendente es que la parte externa del núcleo está efectivamente congelándose, pero a un ritmo de 1 milímetro al año, así que pasarán 2.000 millones de años antes de que se congele del todo.

Fuente:

BBC Ciencia

Advierten de vuelos más turbulentos por cambio climático

Científicos británicos dicen que los vuelos a través del Atlántico Norte podrían ser mucho más turbulentos de aquí al año 2050, debido al cambio climático.

Los investigadores de la Universidad de Reading afirman que los aviones ya se están encontrando con vientos más fuertes en su trayectoria, y podrían enfrentarse a más turbulencia conforme aumentan las emisiones de dióxido de carbono.

Hacen hincapié en que no hay probabilidades de que los viajes aéreos sean más peligrosos, sino que advierten que los viajes más turbulentos podrían elevar el costo de los vuelos debido a una mayor duración de los mismos y un mayor consumo de combustible.

Fuente:

BBC Ciencia

¿Por qué nos empuja el viento?

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Vídeo: Mario Viciosa | Daniel Izeddin |

El aire, invisible, ejerce fuerzas tremendas. Mueve barcos, olas, molinos, y llega a causar destrucción generalizada. ¿Cuáles son los mecanismos del viento?

Desde el museo de la ciencia de la Obra Social La Caixa de Alcobendas, Cosmocaixa, El profesor Antonio Ruiz de Elvira explica que, como en una pelota al rebotar, la fuerza es la interacción de unos cuerpos con otros que hace cambiar sus velocidades, que produce aceleración. Si cambian dirección y sentido de un objeto que se mueve, es porque otro objeto produce sobre él una fuerza, y consecuentemente, el primero produce otra fuerza de la misma magnitud sobre el segundo.

Las moléculas de nitrógeno, oxígeno, vapor de agua y otros gases (es decir, el aire) cuando chocan y rebotan sobre los objetos, producen fuerzas sobre ellos. Si los módulos de las velocidades de esas moléculas son altos, y en las otras caras de los objetos las velocidades son bajas, las fuerzas llegan a ser enormes.

Dependiendo de las diferencias de presión sobre el objeto, este se moverá de manera irregular, como el paraguas descontrolado ante los cambios de dirección y presión del viento en un temporal.

Tomado de:

El Mundo Ciencia

Mecánica de Fluidos (última parte): Presión atmosférica

Mecánica de Fluidos - Quinta  Parte


En el capítulo anterior de [Mecánica de fluidos I] estudiamos el principio fundamental de la hidrostática y su conclusión anti-intuitiva de que el volumen de fluido no influye sobre la presión, sino que sólo lo hacen su profundidad y densidad. Como espero que recuerdes, hablamos también de Blaise Pascal y sus experimentos para demostrar este principio, y terminamos con algunos números concretos al aplicar el principio a cosas como el océano o la atmósfera.

Hoy seguiremos precisamente hablando acerca del aire y la presión que ejerce sobre todo lo que hay en su interior –como nosotros mismos–, y volveremos a disfrutar del genio de Blaise Pascal. No será un artículo denso en conceptos, sino que intentaremos relacionar lo que hemos estudiado hasta ahora con un fluido concreto y especialmente con la presión que ejerce, de paso que recorremos brevemente la historia de nuestro conocimiento sobre esa presión, la presión atmosférica. Además, para terminar haremos juntos –si lo tienes a bien– uno de mis experimentos favoritos relacionados con la presión.

Como dijimos en el artículo anterior, al aplicar la ecuación fundamental de la hidrostática a la capa de aire que corresponde a un edificio de diez pisos el resultado no es demasiado impresionante: unos 360 pascales. La razón era, por supuesto, que la densidad del aire es muy pequeña, de algo más de un kilo por cada metro cúbico. Pero ¿qué sucede si aplicamos el principio a toda la atmósfera?

Lo primero que sucede, desgraciadamente, es que la ecuación que obtuvimos en el artículo anterior no sirve: como recordarás, allí hicimos la suposición de que tanto la gravedad como la densidad del fluido eran uniformes. Esto es muy aproximadamente cierto para el desnivel que corresponde a un edificio de diez pisos pero, claro está, no lo es para el espesor de la atmósfera entera. Es posible calcular la presión de un modo más complicado teniendo en cuenta la variación de la densidad del aire con la altitud (la gravedad varía bastante poco pero también es posible tener en cuenta esa variación), pero es que ni siquiera hace falta eso. No hay más que recordar los ejemplos de los vasos comunicantes de la entrega anterior para poder inventar un sistema con el que medir la presión de la atmósfera entera con la misma ecuación de antes.

Mejor dicho, no hace falta más que recordar eso… y tener el ingenio necesario para poner en práctica el sistema, algo que consiguió un italiano, discípulo de Galileo Galilei: Evangelista Torricelli.

El experimento de Torricelli

Torricelli fue conquistado por la forma de hacer ciencia de Galileo cuando leyó su magnífico Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno à due nuove scienze (Discursos y demostraciones matemáticas en torno a dos nuevas ciencias), del que hemos hablado largo y tendido en el pasado. Aunque Torricelli sólo convivió con su maestro durante unos meses, la filosofía galileana lo marcó profundamente, sobre todo la contribución más importante de Galileo a la ciencia moderna: la idea de que el Universo está escrito en el lenguaje de las matemáticas. Así, Torricelli no sólo fue un gran científico sino también un excelente matemático, y aplicó su conocimiento en un campo al otro constantemente para resolver problemas.

Uno de estos problemas era un misterio que traía locos a los científicos del siglo XVII. En la época empezaban a construirse las primeras bombas de vacío, que usando válvulas extraían aire de un recipiente, consiguiendo así elevar agua. El funcionamiento de la elevación del agua usando estas bombas, de acuerdo con la física de la época, tenía todo el sentido del mundo: desde los antiguos griegos –en particular Parménides y, sobre todo, Aristóteles– existía el concepto del horror vacui. La Naturaleza aborrece el vacío, luego si tratamos de crear uno, los fluidos se moverán para rellenar ese vacío de modo que no exista. Al retirar el aire que hay sobre un líquido, por ejemplo, obligamos al líquido a subir para rellenar ese vacío, que no puede existir más que un instante antes de que la Naturaleza –por razones que nadie acertaba a explicar– acabe con tal espanto.

Sí, todo esto tenía sentido excepto por el misterio que he mencionado antes. Los ingenieros del Gran Duque de la Toscana, a principios del siglo XVII, se encontraron con que la Naturaleza aborrece el vacío sólo hasta cierto punto. Cuando construían bombas para elevar agua los aparatos funcionaban estupendamente bien, pero sólo para elevar el agua hasta unos diez metros. Cualquier intento para elevar el agua más allá no tenía absolutamente ningún efecto: el agua iba subiendo según se retiraba el aire del tubo sobre su superficie, hasta que alcanzaba diez metros de altura. Y entonces se paraba. No había nada que se pudiera hacer para que siguiera subiendo.

Y esa altura de diez metros para la columna de agua no dependía de nada: ni de la potencia o calidad de la bomba, ni del grosor del tubo (¡incluso un tubo finísimo con muy poca agua dentro sólo la subía diez metros!), ni de ninguna otra cosa. ¿Por qué? ¿Por qué la Naturaleza no aborrecía el vacío que quedaba sobre el agua? ¿O es que no había tal vacío?

De acuerdo con el divino Galileo Galilei, la razón era la siguiente. El vacío ejercía una fuerza de succión sobre el agua, pero esa fuerza tenía un límite: si se intentaba elevar demasiada agua, era como si se intentase levantar un enorme peso con un hilo no demasiado resistente, que terminaba rompiéndose y no podía continuar levantando el peso. Cuanto más perfecto fuera el vacío, mayor sería la fuerza de succión ejercida por el horror vacui.

Dos italianos, Gasparo Betti y Rafael Magiotti, decidieron entonces realizar un experimento para medir esa máxima fuerza de succión realizada por el vacío. Para ello no usaron una bomba –que nunca puede extraer todo el aire de un recipiente, y menos aún las de 1640–, sino algo de una elegancia y una sencillez que me admira.

Magiotti y Berti tomaron un tubo de plomo muy largo completamente lleno de agua y cerrado por ambos extremos (en el superior había una parte de vidrio para ver el interior); lo pusieron vertical y sumergieron el extremo inferior en una gran tinaja de agua, y luego quitaron la tapa inferior del tubo –la que estaba bajo el agua–. Puedes imaginar lo que sucedió: el agua descendió por el tubo hasta que el desnivel entre la superficie del agua de la tinaja y la superficie del agua dentro del tubo había unos diez metros.


 
Grabado del experimento de Magiotti y Berti en Florencia.

Pero ¿qué sustancia ocupaba el espacio sobre la superficie del agua dentro del tubo? El extremo superior estaba cerrado, de modo que no podía entrar aire, y no se habían observado burbujas de aire subir por el tubo, de manera que nada había entrado tampoco por el extremo inferior. La conclusión de Berti y Magiotti fue clara: en la parte superior del tubo no había nada. Era el vacío, que sostenía, tirando hacia arriba, el agua que había por debajo. Esto era controvertido, claro, ya que como hemos dicho mucha gente pensaba que el vacío no podía existir. Los partidarios de la física aristotélica sostenían que la parte superior no estaba realmente vacía, sino rellena de vapor de agua, aunque fuese con una densidad bastante pequeña.

Sin embargo, otro italiano no estaba de acuerdo con Galileo, Magiotti y Berti: el propio discípulo de Galileo, Evangelista Torricelli. Para Torricelli no era necesario recurrir al horror vacui para explicar lo que estaba pasando: según él, quien elevaba el agua era el peso de la atmósfera. No era que el vacío tirase hacia arriba del agua del tubo, sino que el aire la empujaba desde abajo. Esto era una locura aún mayor para los aristotélicos: ¡pero si el aire no pesa!

Para poder experimentar de manera más simple que Berti y Magiotti, Torricelli realizó un experimento muy similar con un líquido mucho más pesado que el agua: el mercurio. Dado que el mercurio es trece veces más denso que el agua, una columna de mercurio que pese lo mismo que otra de agua tiene una altura trece veces menor. Como sus predecesores, Torricelli llenó el tubo con el líquido –mercurio en este caso–, introdujo el extremo inferior en una tinaja llena de ese líquido y luego dejó libre ese extremo inferior. El mercurio descendió por el tubo, dejando un hueco en la parte superior, y el italiano observó lo que esperaba: que la columna de mercurio medía trece veces menos sobre la superficie libre del líquido de lo que había medido la de agua en el experimento anterior. Por si tienes curiosidad, la columna medida por Torricelli tenía unos 76 cm de altura, algo mucho más manejable que diez metros de tubo.



La explicación de Torricelli –que era la buena, por cierto, aunque él no pudiera aún demostrarlo– era la siguiente: el mercurio del tubo sufre una fuerza hacia abajo, su propio peso, y otra hacia arriba, que es el peso del aire que empuja la superficie de mercurio en la tinaja, como se ve en la figura. Así, la columna de mercurio actúa como una especie de balanza: cuando el peso de la columna es igual que el del aire de fuera, todo se equilibra. Si echásemos algo más de mercurio –como sucede al principio del experimento, cuando hay más de 76 cm de mercurio–, el mercurio del tubo pesa más que el aire de fuera, con lo que desciende hasta que su peso iguala el del aire, y entonces se detiene.

Como puedes imaginar, la mayor parte de los filósofos naturales de la época se llevaron las manos a la cabeza: en primer lugar, ¿qué era esto de que el aire pesaba, y que no hacía falta recurrir al horror vacui para explicar que el mercurio del tubo no se cayera? Y en segundo lugar, ¿cómo osaba Torricelli contradecir a su maestro, ya fallecido, el gran Galileo Galilei? Y el problema era, claro está, que tan válida era una explicación como la otra –aire que empujaba desde abajo o vacío que tiraba desde arriba–. ¿Quién podría deshacer el entuerto?

El experimento de Pascal

Pues el auténtico héroe de este bloque de artículos, claro: Blaise Pascal, tan ingenioso como dado a la farándula y el experimento público. Pascal tenía una intuición física fuera de lo común y en cuanto escuchó hablar del experimento de Torricelli se puso de su parte: la explicación de Torricelli le parecía más probable que la del vacío. Y Pascal –en mi humilde opinión, claro– era un experimentador más ingenioso que Torricelli. En poco tiempo ideó dos experimentos con los que desafiar a los aristotélicos.

En primer lugar, para desmontar la idea de que la parte superior del tubo de Torricelli (como el de Berti y compañía antes que él) no estaba vacía, sino llena de vapor como decían los aristotélicos, Pascal hizo algo digno del mejor empirista: desafió a los otros a predecir lo que sucedería con un experimento diferente. Si se llenaba el largo tubo y el recipiente con vino en vez de agua, ¿mediría la columna más o menos que antes? La densidad del vino es muy parecida a la del agua, de modo que eso no iba a modificar demasiado el resultado.

De acuerdo con la física aristotélica, el vino es una bebida más espirituosa que el agua: libera una gran cantidad de vapores. Por lo tanto, los aristotélicos se apresuraron a predecir que, dado que habría mucho más vapor en la parte superior del tubo, la columna de vino debía ser bastante más baja que la de agua. Pascal anunció la fecha y lugar del experimento en 1646 en Rouen e invitó a verlo a todo el que quisiera. Acudieron medio millar de personas, algo extraordinario para la época.

Y la columna de vino midió diez metros.

No contento con eso, Pascal impulsó el experimento realmente esclarecedor, el que convirtió la doctrina Torricelli en la triunfadora y nos llevó por fin a comprender el comportamiento de la presión atmosférica. Digo impulsó y no realizó porque no lo hizo él mismo: escribió una carta a su cuñado, Florin Perier, que vivía cerca del Puy de Dome, una montaña francesa. Pascal pidió a Perier que tomase un artilugio de Torricelli (recipiente, tubo, mercurio, etc.) y realizase el mismo experimento en la base de la montaña, en la cima y en puntos intermedios. Una vez más, el genio de Pascal consistió en diseñar un experimento cuyo resultado desmontase una u otra hipótesis sin lugar a dudas.

Si los aristotélicos tenían razón, la columna de mercurio mediría siempre lo mismo. Si tenía razón Galileo, la columna de mercurio también mediría siempre lo mismo, ya que el vacío era el mismo en la base, en la cima o en cualquier otro sitio, y por tanto su “poder succionador” también. Sin embargo, si tenían razón Torricelli y el propio Pascal, la columna mediría menos según se ascendía la ladera de la montaña, ya que cada vez habría menos aire sobre ella, de modo que el peso de la atmósfera sobre la superficie libre de mercurio sería cada vez menor.

Para sorpresa de casi todo el mundo –no para ti, espero–, la columna de mercurio no sólo descendió según Perier subía por la ladera de la montaña, sino que lo hizo de manera proporcional al ascenso. Pascal había propinado el toque de gracia a la concepción aristotélica del vacío. ¿No merece el bueno de Blaise que los pascales se llamen así en su honor, sin quitar méritos a Torricelli?

Lo que el italiano había construido para sus experimentos fue uno de los primeros barómetros, es decir, instrumentos para medir la presión de la atmósfera. Al usar uno a diferentes altitudes, como hizo el cuñado de Pascal, es posible comprobar la variación de presión con la altitud sobre el nivel del mar. Sin embargo, para asimilar mejor la situación, más que pensar en subir por la ladera de la montaña, es más conveniente utilizar una imagen diferente.

Tú, estimado lector, eres un pez abisal de la atmósfera.

Te encuentras ahora mismo en el fondo de un océano de una profundidad apabullante, muchos kilómetros por debajo de la superficie: muchísimo más profundo que la fosa oceánica más profunda. Para conseguir salir a la superficie (que sería, en este caso, el espacio interplanetario) tendrías que “nadar” hacia arriba una distancia mucho mayor que cualquier pez abisal del océano de agua.

Las diferencias entre ambos océanos (el de agua y el de aire) son fundamentalmente tres. Por una parte, evidentemente, el aire es muchísimo menos denso que el agua. Por otra, el agua tiene una densidad prácticamente constante según te sumerges en el océano, pero el aire no: al ser un gas, su densidad depende mucho de la presión. El aire cerca del suelo, donde estamos nosotros, está comprimido por el peso de todo el aire sobre él, de modo que su densidad (como vimos, alrededor de 1,2 kg/m³) es la más alta de toda la atmósfera, al estar “apretujado” por el aire de capas superiores.

Aunque Perier, el cuñado de Pascal, midió una disminución en la presión proporcional a los metros de ascenso, esto sólo sucede mientras la densidad del aire es uniforme. Si subes lo suficiente, la menor presión supone una menor densidad del aire sobre tu cabeza, de modo que la presión disminuye a su vez más lentamente. 

Esto significa que, igual que la densidad atmosférica es máxima cerca del suelo por la presión de las capas superiores, lo mismo pasa para su descenso: es más brusco cerca del suelo pero se suaviza según subes.


 
Variación de la presión con la altitud (dominio público).

Si comprendes esto, también comprenderás la tercera diferencia con el océano: el agua tiene una superficie bien definida, una separación entre agua y aire. Sin embargo, dado que la densidad disminuye más despacio cuanto más pequeña es, no hay una superficie definida, sino que el aire se va difuminando y volviendo más y más tenue, pero nunca se alcanza un límite claro donde termina la atmósfera. Desde luego, pasado un cierto punto hay tan poco aire a tu alrededor que puedes decir que has abandonado la atmósfera, pero no es fácil decir dónde. Si quieres leer algo más sobre la transición espacio-atmósfera, puedes hacerlo en el tercer artículo dedicado a la Tierra dentro de El Sistema Solar.

El experimento de Berti y Magiotti, más que el del propio Torricelli, sirve para que te hagas una idea de cuánta presión ejerce todo ese aire: el mismo que una columna de agua de unos diez metros de profundidad. Dicho de otro modo, hay la misma diferencia de presión entre la cima de la atmósfera y tu cabeza que la que sentirías si buceas a diez metros de profundidad bajo la superficie de un lago. Si alguna vez has llegado al fondo de una piscina de tres o cuatro metros, serás consciente de que esto no es ninguna tontería — es una presión considerable.

De hecho, con lo que sabes ya puedes calcular cuánta presión es: diez metros de agua suponen una presión de 1000 kg/m³ (la densidad del agua) por 10 m/s² (la gravedad en la superficie terrestre) por 10 m (la profundidad de la columna de agua), es decir, unos 100 000 Pa (100 kPa). Para poner esto en perspectiva de otro modo, la fuerza sobre la superficie de todo tu cuerpo es equivalente al peso de un coche de una tonelada. ¡Y los aristotélicos decían que el aire no pesa!

Pascales, atmósferas, bares, mmHg y milibares

Por desgracia (en mi opinión, por supuesto), a lo largo de los años han ido proliferando unidades alternativas a la presión, diferentes de los pascales, y por razones históricas seguimos usando un batiburrillo de ellas aún hoy en día. Aunque no me gusten ni un pelo, este bloque y en particular este artículo no estarían completos si no te diera una idea de cuáles son y cuál es su equivalencia con los pascales — dicho esto, si alguna vez utilizas cualquiera de ellas espero que imagines mis ojos desaprobadores mirándote. Sí, mirándote con desaprobación.

Dado que los primeros barómetros fueron de mercurio, à la Torricelli, a veces se mide la presión simplemente como la altura de una columna de mercurio en milímetros: mmHg. Por ejemplo, el italiano midió una altura de unos 76 cm para su columna de mercurio, con lo que usando estas unidades podríamos decir que la presión en ese caso era de 760 milímetros de mercurio, es decir, 760 mmHg. La relación, de hecho, es más o menos esa: 760 mmHg equivalen aproximadamente a 100 kPa.

Puesto que la presión atmosférica en el suelo es un valor importante, también se empezó a utilizar como unidad en sí misma. Así, una atmósfera se definió como la presión atmosférica media en París. Por si tienes curiosidad, se consideró que ese valor es de unos 101 325 Pa.

Sin embargo, dado que ese número es absurdamente difícil de recordar mientras que, al mismo tiempo, es arbitrario, pronto se empezó a utilizar otra unidad de presión que básicamente es la presión atmosférica pero redondeada: 100 000 Pa. A ese valor se le dio el nombre de bar, del griego peso. Dicho de otro modo, un bar no es más que cien kilopascales.

Pero, ¡ah!, dado que las variaciones de presión entre unos lugares y otros, unos días y otros o unas altitudes y otras son mucho más pequeñas que un bar, pronto empezaron a usarse submúltiplos del bar, sobre todo los milibares, la milésima parte de un bar: mbar, que se siguen usando mucho en meteorología, desgraciadamente. Por tanto, un milibar no es más que cien pascales.

Ya que estamos haciendo números, aunque a mayor altitud la cosa varíe por las razones que he explicado antes, cerca del suelo es posible utilizar sin más la fórmula fundamental de la hidrostática para estimar cuánto disminuye la presión según subes: cada metro de aire supone unos 12 Pa (1,2·10·1). Dicho de otro modo, cada ochenta metros disminuyen la presión 1 kPa. Mil pascales pueden parecer mucho, pero claro, esto significa que si estás al nivel del mar y subes ochenta metros la presión pasa de 100 kPa a 99 kPa, es decir, es tan sólo un 1% de variación que no se nota mucho.

Hablando de notar, ¿por qué no notamos esta enorme presión? Como hemos dicho antes, la presión atmosférica equivale a la de irse al fondo de una piscina de 10 metros de profundidad. Sin embargo, como bien comprobaron Torricelli o Pascal, no era evidente en absoluto que la atmósfera pesara sobre nuestras cabezas. ¿Por qué tardamos tanto tiempo en notarla?

La respuesta es que sí vemos signos de la presión atmosférica todo el tiempo pero, como siempre sucede con la presión, sólo se notan las diferencias de presión, no las presiones absolutas. Para entender esto lo mejor es ir a un ejemplo concreto, el ejemplo en el que todos hemos experimentado la diferencia de presión: el del tímpano.

Ahora mismo, según lees estas líneas, tu tímpano está sometido a dos fuerzas encontradas: el aire del interior presiona hacia fuera, y el del exterior presiona sobre el tímpano hacia dentro. Sin embargo, en ambos casos la presión es la misma (depende de donde estés, pero supongamos que 100 kPa). Por lo tanto, tu tímpano no sufre una presión neta hacia ninguno de los dos lados y no notas nada.

Si buceas al fondo de una piscina de 3 metros de profundidad, sin embargo, la cosa cambia. Dentro de ti la presión sigue siendo la misma de antes, pero fuera ha aumentado en unos 30 kPa, luego es ahora de 130 kPa. Por lo tanto, el tímpano sufre una presión neta hacia dentro de 30 kPa que sí notas, y puede llegar incluso a producir dolor. Para compensarla, como seguro que sabes, no hay más que taparse la nariz y expulsar aire desde los pulmones, es decir, aumentar la presión en el interior, de modo que sea de unos 130 kPa dentro y también fuera y no se note la diferencia.

Algo parecido pasa cuando subes lo suficiente en la atmósfera, pero entonces es al revés: la presión fuera disminuye por debajo de 100 kPa, de modo que el tímpano sufre una presión neta hacia fuera. Eso suele doler nada o muy poco, pero el tímpano está tenso y no puede vibrar igual de bien que antes, de modo que los oídos “se taponan”. Naturalmente no están taponados, simplemente “hinchados”, y no hay más que esperar a que, poco a poco, la densidad y presión del aire en tu interior disminuyan hasta igualarse con la de fuera para que desaparezca el efecto.

Sin embargo, utilizas la presión atmosférica muy a menudo sin darte cuenta. No voy a aburrirte con ejemplos, pero sí quiero hablar de tres que son lo suficientemente comunes e interesantes como para detenernos en ellos.

En primer lugar, el aspirador. Un aspirador no funciona porque haya nada dentro de él que “tire” del aire hacia dentro. No, como bien decía Torricelli, las fuerzas de succión son aparentes, pero no reales. Lo que sucede es exactamente lo contrario: un ventilador empuja el aire fuera del aspirador (suele haber una rejilla en el cuerpo principal de la máquina), de modo que el aire del tubo tiene, por un extremo, más aire (el de la habitación a 100 kPa), y por el otro extremo nada, ya que el ventilador ha empujado el aire hacia fuera.

Por lo tanto, la presión atmosférica de la habitación empuja el aire hacia el interior del tubo… donde es empujado de nuevo hacia fuera por el ventilador, con lo que el proceso nunca se detiene. Dicho de otro modo, el ventilador mantiene un diferencial de presión fuera-dentro que asegura el flujo de aire por el tubo. Y, dado que el aire arrastra consigo todas las pequeñas partículas, polvo y demás que hubiese en la habitación, es posible así acumularlas dentro del aspirador y usar la máquina para limpiar.

En segundo lugar, las ventosas. Cuando aprietas una ventosa contra un cristal, por ejemplo, en tu cabeza (o al menos en la mía) lo que sucede es que la fuerza de succión de la ventosa la mantiene pegada al cristal. Pero las fuerzas de succión son realmente fuerzas de empuje. Estoy convencido de que, a estas alturas, tú mismo puedes explicar lo que sucede: al apretar la ventosa obligas a salir al aire que había dentro. Por tanto, la superficie de la ventosa sufre la presión atmosférica hacia dentro, pero ninguna presión hacia fuera –pues hemos extraído el aire–. Es la atmósfera la que empuja la ventosa y la mantiene pegada a la superficie.
Si entiendes esto también comprenderás lo siguiente: cuanto más grande sea la ventosa mayor será la fuerza contra la superficie que la sostiene. Claro, al ser más grande también pesa más, pero un efecto es mucho más intenso que el otro. Una ventosa lo suficientemente grande sería imposible de despegar para una persona. Además, dado que es la presión de fuera la que mantiene la ventosa pegada, las ventosas no se quedan tan bien pegadas en unos lugares u otros — cuanto más subas por una montaña, menos presión sufre la ventosa y menos pegada está.

Finalmente, mi ejemplo favorito: la pajita. Cuando bebes cualquier refresco con una pajita, en tu cabeza –o al menos en la mía– eres tú quien hace subir la bebida por la pajita. Pues no, amigo, no: es la atmósfera quien la hace subir. Lo que tú haces es hinchar tus pulmones, disminuyendo la densidad y la presión en el interior. Por lo tanto, la presión exterior es mayor que la interior y la atmósfera empuja la superficie de la bebida en el vaso hacia abajo, haciéndola subir por la pajita.

Dicho de otro modo: si la pajita tuviera más de 10 metros, por más esfuerzos que hicieras, aunque lograses que la presión en tus pulmones fuera exactamente cero, la bebida nunca jamás alcanzaría tus labios. Y es que no eres tú quien tira de ella hacia arriba, sino la atmósfera la que la empuja desde abajo.

De hecho, la mejor manera de asimilar estos tres ejemplos –y los muchos otros que existen– de la acción de la presión atmosférica es pensar en lo siguiente: ¿qué pasaría en la Luna, donde no hay aire?

En la Luna, una aspiradora no haría absolutamente nada. Las ventosas caerían al suelo por mucho que apretases sobre ellas antes y, lo más anti-intuitivo de todo: la bebida no subiría ni un milímetro por la pajita, por muchos esfuerzos que hicieras. ¿O es que pensabas que eras tú quien la subía?

Variaciones locales de la presión atmosférica

Aunque la parte más interesante de este asunto tiene que ver con los movimientos de masas de aire y, por ahora, estamos restringiéndonos a situaciones de equilibrio, no puedo terminar este capítulo sin hablar muy brevemente de las variaciones locales de la presión atmosférica.

Puesto que el aire es un gas, como vimos al hablar de las diferencias entre fluidos, puede cambiar su densidad –y por lo tanto su presión– por causas diversas. Esto significa que la presión atmosférica en cualquier parte no depende sólo de la altitud, sino también de muchas otras cosas, como la temperatura.

Por ejemplo, si el Sol calienta mucho el suelo en una zona determinada, el aire sobre él también se calienta, expandiéndose y, por tanto, disminuyendo su densidad y su presión. Así, esa zona tiene una presión atmosférica más baja que las circundantes, y más baja que antes — es una zona de bajas presiones o borrasca. Como suele suceder que este aire menos denso asciende, se enfría y –si tiene suficiente humedad– produce nubes y lluvia, las borrascas suelen estar asociadas al mal tiempo. Recuerda, por cierto, que esto es un brevísimo ejemplo y hay otras causas que pueden producir un descenso de la presión además del calentamiento producido por el Sol.

Lo contrario sucede si en una zona determinada la presión es más alta de lo normal: puede ser porque haya llegado allí una masa de aire más frío y denso que antes, por ejemplo. La zona de altas presiones se denomina anticiclón, y dado que el aire está frío y es denso, desciende y se calienta, provocando la evaporación del agua: por eso en los anticiclones no suele haber nubes y suelen asociarse al buen tiempo.


 
Borrasca (izquierda) y anticiclón (derecha) (dominio público).

Tanto en un caso como en el otro hay, como digo, movimientos de masas de aire, que a su vez tienen peculiaridades curiosas, pero a ellos llegaremos en su momento, cuando hayamos estudiado los fluidos que no están en equilibrio. Por ahora simplemente quería hablar de los dos nombres –anticiclón y borrasca– y del porqué de las asociaciones con el buen o mal tiempo.

Ideas clave

Aunque éste ha sido una especie de “intermedio” sin demasiada presión –ja, ja– sí deberías tener bien claras las siguientes ideas:

• La presión de la atmósfera al nivel del mar es de unos 100 kPa, el equivalente a diez metros de agua.
• Normalmente no notamos la presión atmosférica porque sólo percibimos diferencias de presión dentro-fuera, no presiones absolutas.
• Sí es posible percibir la presión atmosférica en fenómenos como ventosas, aspiradores o pajitas, al crear esas diferencias de presión a propósito.
• Cuando una región tiene una presión mayor que las que la rodean se denomina anticiclón, y al contrario, borrasca.

Hasta la próxima…

El experimento de hoy es de los que más emoción despiertan en niños y adolescentes –doy fe de ello–. Creo que es por el atractivo de los fenómenos violentos. Deja clarísimo no sólo la existencia de la presión atmosférica, sino también el hecho de que no es moco de pavo.

Experimento 2 – Implosión

Material necesario: Una lata de refresco vacía, un fogón o similar, agua, un recipiente grande, unas pinzas.

Instrucciones: Llena el fondo de la lata de refresco con un poco de agua (un dedo o dos es suficiente). Nuestro objetivo es hacer que el agua hierva, llenando el interior de la lata de vapor de agua que expulsará a su vez el aire que había dentro. Para ello, tomando la lata con unas pinzas para no quemarte, ponla al fuego hasta que esté completamente llena de vapor de agua (cuando lleve hirviendo un minuto o dos será evidente que está llena de vapor).

Mientras, ten preparado junto al fogón un recipiente grande con agua fría, que usaremos para enfriar la lata. Aquí viene la parte “estresante” del experimento: debes poner la lata boca abajo en contacto con el agua fría, como si fueras a volcarla en el agua pero introduciendo parte de la lata dentro para que se enfríe. Hay que hacerlo rápido para que no se enfríe poco a poco por el camino al retirarla del fuego.

Al entrar en contacto con el agua fría y disminuir bruscamente su temperatura, el vapor de agua se condensa y “llueve” dentro de la lata, cae al agua y, como la boca de la lata está bajo el agua porque la lata está boca abajo, dentro de la lata se hace un vacío bastante razonable (porque no puede entrar aire por ninguna parte). Este vacío repentino hace que el aire de fuera… bueno, mejor lo ves tú mismo. Si es con niños cerca, mejor: no volverán a decirte que el aire no pesa.

Fuente:

El Tamiz