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6 de febrero de 2012

Nuestro planeta está perdiendo peso

la Tierra

Cada año la Tierra pierde 50.000 toneladas de peso.

El reciente aterrizaje accidentado de la sonda espacial Fobos-Grunt renovó el interés por la creciente cantidad de basura planetaria que está ahora en la órbita de la Tierra. ¿Significa esto, entonces, que nuestro planeta está perdiendo peso?

El programa More or Less, de Radio 4 de la BBC, les pasó la pregunta a un grupo de académicos de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido.

Hay razones que están causando que la Tierra simultáneamente gane y pierda peso con el tiempo, de acuerdo con Chris Smith, un microbiólogo médico.

Recurriendo a cálculos informales, Smith y su colega de la Universidad de Cambridge, el físico Dave Ansell, hicieron un balance general de lo que entra y lo que sale. Todas las cifras son estimadas.

Sube peso

De lejos, el mayor contribuyente a la masa terrestre son las 40.000 toneladas de polvo que cae del espacio, dice Smith.

"(El polvo) es básicamente los vestigios del sistema solar que nos engendró, ya sea asteroides que se rompieron o cosas que nunca terminaron formando un planeta y están vagando".

"La Tierra actúa como una aspiradora gigante, cuyo motor es la gravedad en el espacio, que atrae partículas de polvo", dice.

Otra razón mucho menos significativa para que el planeta se vuelva más pesado es el calentamiento global.

"La NASA calculó que la Tierra gana unas 160 toneladas al año porque la temperatura está subiendo. Si estamos añadiéndole energía al sistema, debe subir la masa", dice Smith, refiriéndose a la ecuación de Einstein según la cual la energía es igual a la masa por la velocidad de la luz al cuadrado.

Esto significa que, en total, cada año se añaden entre 40.000 y 41.000 toneladas a la masa del planeta.

Baja peso

Pero en general, Smith calcula que la Tierra -incluyendo el mar y la atmósfera- está perdiendo masa. Él señala una serie de razones.

Por ejemplo, el centro de la Tierra es como un reactor nuclear gigante que está perdiendo energía gradualmente, y esa pérdida de energía se traduce en una pérdida de masa.

Pero esto es una cantidad minúscula: él estima que no más de 16 toneladas al año.

¿Y cuánto aporta el lanzamiento de cohetes y satélites al espacio, como el Fobos-Grunt? Smith no lo tiene en cuenta, pues la mayoría volverá a la Tierra.

Pero hay algo más que está causando que el planeta pierda peso. Gases como el hidrógeno son tan livianos, que se están escapando de la atmósfera.

"Algunos físicos han demostrado que la Tierra está perdiendo unos tres kilogramos de gas de hidrógeno cada segundo. Eso quiere decir que cada año el planeta pierde unas 95.000 toneladas de hidrógeno".

"El otro gas muy liviano al que le está pasando esto es el helio, que está presente en mucha menor cantidad. Entonces, perdemos unas 1.600 toneladas de helio al año".

¿Deberíamos preocuparnos?

Tomando en cuenta las ganancias y las pérdidas, Smith calcula que la Tierra está perdiendo unas 50.000 toneladas cada año, que es poco menos de la mitad del peso del Costa Concordia, el crucero italiano que se hundió recientemente.

Claramente, comparado con el inmenso tamaño de la Tierra, esto es una diferencia mínima, una pérdida de 0,000000000000001%.

Puede ser una cantidad pequeña, ¿pero está el mundo en riesgo de quedarse sin hidrógeno?

"Vaciar los océanos tardaría billones de años y como el planeta tiene apenas unos 5.000 millones de años, llevaría mucho más de lo que llevamos nosotros en el planeta".

Tomado de:

BBC Ciencia

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10 cosas que no sabías sobre el chocolate

1. El chocolate da fuerza

La manteca de cacao es sólida a temperatura ambiente, pero se derrite a 35ºC, un par de grados por debajo de la temperatura del cuerpo humano. El chocolate contiene mucho azúcar. Sus moléculas contienen gran cantidad de energía, que nuestra biología sabe utilizar. Además, una pastilla de chocolate ofrece el 10% de la cantidad recomendada de ingestión diaria de hierro.

Hace más de 2.000 años, el pueblo olmeca, que vivía en una región del actual México, aprendió a elaborar una bebida que alteraba la mente a partir de las bayas de una planta: el cacao. Los aztecas, que vivieran cerca pero siglos más tarde, asociaban esa bebida, el chocolate, con su diosa de la fertilidad. Se dice que el emperador azteca Moctezuma II bebía nada menos que 50 tazas de chocolate al día en un intento de mantener su vigor sexual.

2. El chocolate previene el envejecimiento

El cacao tiene un gran poder antioxidante, lo que resulta beneficioso no solo para combatir el paso del tiempo, sino también para prevenir el cáncer.

3. ¿El sustituto del amor?

Hace poco, los investigadores han descubierto que el chocolate contiene feniletilamina: para resumir, una sustancia “del buen rollo” con concomitancias con la anfetamina. En experimentos de laboratorio, los animales se vuelven locos con esta sustancia y se comportan como si estuvieran en pleno cortejo. Sin embargo, en los humanos parece surtir menos efecto. Puede que nos sintamos más atentos, pero atento no significa necesariamente excitado.

El chocolate también contiene triptofano, un aminoácido que produce en el cerebro otra sustancia placentera, la serotonina. Lamentablemente, al cerebro llega muy poco triptofano del chocolate, así que es probable que no ejerza ningún efecto real. Aunque el chocolate ya ha sido llamado como el prozac vegetal.

4. El poder adquisitivo del chocolate

A todo el mundo, literalmente, le gusta el chocolate. Trasladado a cifras reales, esto quiere decir que alrededor del mundo se gasta más de 8.800 millones de euros al año en chocolate. Sin embargo, esta inversión podría dispararse en poco tiempo.

El problema es que cada año que pasa consumimos más cacao del que se produce, y la tendencia es que más tarde o más temprano terminará acabándose. ¿La razón? Su cultivo no sale tan rentable como plantar otros productos o dedicarse a oficios más estables en el sector servicios. De esta forma, los pequeños productores al Oeste de África cada vez están plantando menos cacao.

Las estimaciones dicen que en 20 años será tan raro y caro como el caviar y que muy poca gente podrá permitírselo. Por otro lado las compañías Hershey y Mars ya están trabajando con el genoma del cacao para crear plantaciones más resistentes y productivas.

5. Los perros y el chocolate

El chocolate posee un ingrediente llamado teobromina, el cual puede resultar tóxico para el sistema nervioso y los músculos del corazón de los perros. Por ello, es recomendable evitar que estos animales consuman chocolate. Al menos no demasiado.

¿Cuánto es demasiado? Depende del tipo de chocolate: el chocolate para fundir tiene 10 veces más teobromina que el chocolate con leche y miles de veces más que el chocolate blanco. Lo mejor es evitar que consuma chocolate en general: les provoca vómitos, diarreas, hiperactividad hasta llegar al paro cardíaco, infartos y muerte. Puede tardar horas e incluso días en manifestar los síntomas.

6. El chocolate es la fuente de la felicidad

El chocolate estimula la producción de hormonas de manera similar a cuando nos reímos. De mismo modo, ayuda a combatir la depresión, la hipertensión, los tumores e incluso el estrés del síndrome premenstrual.

También contiene anandamida, otro neurotransmisor que activa la secreción de dopamina y produce efectos de euforia similares a los de la marihuana.

7. ¡Mucho chocolate!

Según una encuesta publicada en The Guardian, los europeos que consumen más chocolate per cápita son los británicos, que en promedio consumen 10 kilos por año, seguidos de los alemanes 8,1 Kg, los franceses 6,8 kg, los españoles 3,9 kg y por último los italianos con 2,2 kg por año.

8. El chocolate más grande del mundo

El Libro de Récords Guinness certificó su peso de 4.410 kg en una ceremonia efectuada en el año 2010 en la capital de Armenia. Fue confeccionada por la fábrica Grand Candy, y todos sus ingredientes son naturales, entre ellos un 70% de cacao.

La barra tiene 560 centímetros de largo, 275 centímetros de ancho y 25 centímetros de grosor.

9. El chocolate y el acné

Muchas personas evitan consumir chocolate por temor a que les agrave el acné. Sin embargo, es solo un mito.

10. El chocolate y el sobrepeso

A diferencia de lo que se suele creer, el chocolate no posee un alto contenido de grasa. Por ello, es posible consumirlo sin pensar en los kilos de más. Sin embargo, no es recomendable exagerar en su consumo.

Además, según los investigadores del Hospital Universitario de Colonia, en Alemania, el consumo de unas 30 calorías de chocolate cada día produce efectos positivos en la presión arterial.

Vía | SoloListas

Tomado de:

Xakata Ciencia

5 de febrero de 2012

La memoria a corto plazo se basa en oscilaciones sincronizadas del cerebro


Los científicos han descubierto cómo cooperan distintas regiones cerebrales durante la memoria a corto plazo.

Mantener la información en la memoria durante un periodo corto es una tarea aparentemente simple y cotidiana. Usamos la memoria a corto plazo para recordar un nuevo número de teléfono si no hay nada a mano para escribirlo, o para encontrar dentro de una tienda el maravilloso vestido que acabamos de admirar en el escaparate. Aun a pesar de la aparente simplicidad de estas acciones, la memoria a corto plazo es un acto cognitivo complejo que implica la participación de múltiples regiones cerebrales. Sin embargo, cómo cooperan, y si lo hacen, distintas regiones cerebrales durante la memoria a corto plazo, ha sido un tema esquivo. Un grupo de investigadores del Instituto Max Planck de Cibernética Biológica en Tübingen, Alemania, ahora se acercan a responder esta pregunta. Descubrieron que las oscilaciones entre distintas regiones del cerebro son cruciales en el recuerdo visual de cosas a lo largo de breves periodos de tiempo.


Se ha sabido desde hace mucho que las regiones cerebrales de la parte frontal del cerebro están implicadas en la memoria a corto plazo, mientras que el procesamiento de información visual tiene lugar, principalmente, en la parte trasera del mismo. Sin embargo, para recordar con éxito información visual a lo largo de un periodo corto de tiempo, estas distantes regiones necesitan coordinarse e integrar información.

Para comprender mejor cómo ocurre esto, científicos del Instituto Max Planck para Cibernética Biológica del departamento de Nikos Logothetis registraron la actividad eléctrica tanto del área visual como de la parte frontal del cerebro de monos. Los científicos mostraron a los animales imágenes distintas o idénticas en intervalos de tiempo cortos mientras registraban su actividad cerebral. Los animales tenían que indicar si la segunda imagen era la misma que la primera.

Los científicos observaron que, en cada una de las dos regiones cerebrales, la actividad mostraba fuertes oscilaciones en un cierto conjunto de frecuencias, conocidas como banda theta. Es importante señalar que estas oscilaciones no tuvieron lugar de forma independiente entre ellas, sino que sincronizaron su actividad temporalmente: “Es como si tuvieses dos puertas giratorias en cada una de las dos áreas. Durante el funcionamiento de la memoria, se sincronizan, permitiendo de esta manera que la información pase a través de ellas de manera mucho más eficiente que si estuviesen desincronizadas”, explica Stefanie Liebe, primera autora del estudio llevado a cabo en el equipo de Gregor Rainer en cooperación con Gregor Hörzer de la Universidad Técnica de Graz. Cuanto más sincronizada estaba la actividad, mejor recordaban los animales la imagen inicial. De esta manera, los autores fueron capaces de establecer una relación directa entre lo que observaron en el cerebro y el resultado del animal.

El estudio destaca la importancia de las oscilaciones cerebrales para la comunicación e interacción de distintas regiones cerebrales. Casi todos los actos cognitivos polifacéticos, como el reconocimiento visual, surgen a partir de una compleja interconexión de redes neuronales especializadas y distribuidas. Cómo se establecen las relaciones entre tales zonas distribuidas y cómo contribuyen a representar y comunicar la información sobre eventos externos e internos para lograr una percepción coherente es algo que aún no se comprende bien.

Tomado de:Enlace

Ciencia Kanija

El sorprendente cuadrado mágico del maravilloso pintor

Desde siempre, el mundo del arte ha sabido aprovechar y sacar partido a lo que las matemáticas le brindaban, repercutiendo por tanto en nuestro propio beneficio. El buen uso de la perspectiva y de las proporciones o la utilización de la razón áurea son algunos buenos ejemplos.

Pero también encontramos casos en los que lo reseñable no es la utilización de las matemáticas en el arte, sino que las matemáticas están plasmadas en el propio arte. Tenemos ejemplos de arte matemático “vanguardista”, como los que os mostraba ayer en esta entrada, y también hay casos que tienen más tiempo. Hoy os traigo uno donde el protagonista es un cuadrado mágico.

El cuadrado mágico de Durero

Alberto DureroAlberto Durero fue un pintor alemán (nacido en Nuremberg) de los siglox XV y XVI con una producción artística muy amplia y de gran calidad. Además de ejercer una gran influencia en sus contemporáneos, fue uno de esos artistas que consiguieron utilizar de forma magistral la geometría y las proporciones matemáticas en su arte. Además fabricó algunos dispositivos mecánicos para facilitar el dibujo en perspectiva, que representó en algunos de sus grabados, como El dibujante del laúd, La mujer desnuda o El dibujante en la jarra. También se preocupó bastante del trazado de las secciones cónicas, llegando a escribir tratados donde explicaba métodos para ello.

Entre sus obras se encuentran cuadros, varios de ellos autorretratos (como el que puede verse a la derecha, que está en el Museo del Prado de Madrid), dibujos y grabados. Vamos a detenernos en uno de ellos, Melancolía I:

Melancolía I

Este grabado compone las “Estampas Maestras” junto con otro dos grabados: “El caballero, la Muerte y el Diablo” y “San jerónimo en su gabinete”. Es, posiblemente, la obra más misteriosa de Durero.

¿Os habéis fijado en lo que hay en la parte superior derecha? Vaya, un cuadrado con números…No será…¡¡Sí, un cuadrado mágico!!:

Como podéis ver, en el grabado aparecen más detalles relacionados con las matemáticas, como una esfera o un poliedro truncado. Pero, como decía, detengámonos en el cuadrado. ¿Es un cuadrado mágico? Sí, es un cuadrado mágico de los más habituales, ya que la suma de los elementos de sus filas, de los de sus columnas y de los de sus diagonales es siempre la misma, 34, que es por tanto la “constante mágica” del cuadrado:

Pero este cuadrado mágico es mucho más especial de lo que parece. Sumemos los números de las esquinas:

¿Cuánto suman? Sí, 34.

Sumemos ahora los números centrales:

¿Y ahora cuánto suman? Otra vez 34.

Veamos ahora qué ocurre con los números centrales de las filas superior e inferior:

Exacto, 34.

¿Y con los centrales de la primera y la última columna?

También 34.

Si dividimos el cuadrado por la mitad tanto horizontal como verticalmente, nos quedan cuatro cuadrados más pequeños con cuatro números cada uno:

¿Qué ocurre si sumamos los números que hay en cada uno de esos cuadrado? Pues sí amigos, 34 en todos los casos.

¿Y si saltamos una posición tanto en filas como en columnas (primero y tercero de primera y tercera fila, segundo y cuarto de primera y tercera fila, etc)? ¿Y agrupando con salto de caballo los números exteriores? ¿Y si sumamos por parejas saltando una fila (primero y segundo de primera y tercera fila, tercero y cuarto de primera y segunda fila, etc)?

Todas 34

¿Y agrupando por parejas saltando una columna? ¿Y formando esas dos cruces? ¿Y éstas otras?

De nuevo, cómo no, 34.

Y todavía hay más:

Y seguro que hay más agrupaciones interesantes y curiosas de elementos de este cuadrado cuya suma vuelve a ser este misterioso y enigmático, a la par que cansino, número 34.

Además si elevamos al cuadrado y al cubo sus elementos, nos quedan cuadrado que aunque no son mágicos sí que tienen propiedades interesantes. Os invito a explorarlos y a que comentéis las regularidades que encontréis en ellos:

- El de los cuadrados:

\begin{array}{| c | c | c | c |} \hline 256 & 9 & 4 & 169 \\ \hline 25 & 100 & 121 & 64 \\ \hline 81 & 36 & 49 & 144 \\ \hline 16 & 225 & 196 & 1 \\ \hline \end{array}

- El de los cubos:

\begin{array}{| c | c | c | c |} \hline 4096 & 27 & 8 & 2197 \\ \hline 125 & 1000 & 1331 & 512 \\ \hline 729 & 216 & 343 & 1728 \\ \hline 64 & 3375 & 2744 & 1 \\ \hline \end{array}

Y para terminar, ¿sabéis de que año es Melancolía I? Sí, efectivamente, de 1514 (los números centrales de la última fila). Y, por rizar el rizo, los números de las esquinas de la última fila, el 4 y el 1, corresponden en nuestro alfabeto a las letras D y A, esto es:

Durero, Alberto

La foto de Durero la he tomado de aquí y la de Melancolía I de aquí.

Tomado de:

Gaussianos

El lugar más frío del universo

No esta en la luna, donde la temperatura llega a alcanzar -233 grados centígrados. Ni siquiera se encuentra en el interior de la Nebulosa Boomerang, ubicada en la constelación de Centauro, a 5.000 años luz de distancia de la Tierra. Con una temperatura de -272ºC, esta nebulosase encuentra apenas un grado por encima del cero absoluto.

Nebulosa Boomerang. En 1995, utilizando el telescopio Submilimétrico del Observatorio Europeo del Sur, se descubrió que su temperatura es de tan sólo 1 K la más fría fuera de un laboratorio.
Aunque no lo creas, las más bajas temperaturas del universo se pueden observar aquí en nuestro planeta tierra.

El récord de la temperatura más baja, se logró en el laboratorio del premio Nóbel Wolfgang Ketterle que tiene en el MIT. La temperatura alcanzada fue de 810 milmillonésimas de grado por encima del cero absoluto (273 grados centígrados bajo cero), lo mas cerca posible de la temperatura teórica más baja posible.

Wolfgang Ketterle en su laboratorio del MIT.
En esa situación extrema de ultrafrío, los átomos se coordinan como si fueran uno solo. Los átomos congelados, están todo lo quieto que permiten las leyes de la mecánica cuántica.

Hace que la interacción entre ellos sea muy débil, y se ve por ejemplo cómo les afecta la gravedad: se caen como si fueran una roca, algo que no se suele ver a escala atómica.

Pero siguen siendo un gas, y eso es lo que los hace tan fascinantes. Se comportan como sólidos, pero no lo son. La segunda propiedad es que los átomos son coherentes, forman una única onda, igual que la luz en los láseres.

Un intrigante estado de la materia a mínimas temperaturas que es capaz de frenar la luz haciendo que viaje a tan solo unos pocos metros por segundo.

A tales temperaturas, los átomos no pueden ser mantenidos en contenedores físicos porque se pegarían a sus paredes. Tampoco existe ningún contenedor conocido que pueda enfriarse tanto. Por eso se utilizan imanes, cuyos campos magnéticos permiten contener la nube gaseosa sin tocarla.

Tomado de:

Meridianos

El grafeno podría ser un absorbente perfecto de la luz


Físicos de España y el Reino Unido han calculado que el grafeno – una capa de carbono de apenas un átomo de grosor – podría usarse para crear un absorbente perfecto de la luz si es dopado y colocado en una organización periódica. El trabajo podría llevar a unos dispositivos mejorados de fotodetección, particularmente en la parte infrarroja del espectro electromagnético, donde las tecnologías actuales tienen problemas de funcionamiento.

La afirmación es extraordinaria, dado que los materiales convencionales normalmente necesitan tener miles de átomos de grosor para absorber completamente la luz. “La predicción de que una capa de material de apenas un átomo de grosor puede absorber la luz por completo es notable y excitante”, dice el jefe del equipo F. Javier García de Abajo del Instituto de Óptica en Madrid.

“La capa en cuestión es grafeno en un patrón de ordenación periódica de nanodiscos”, explica García de Abajo. La estructura absorbe luz confinándola a regiones que son cientos de veces menores que la longitud de onda de la luz. Esto se hace aprovechando los plasmones que aparecen dentro de las estructuras individuales de nanodiscos. Los plasmones son oscilaciones colectivas cuantizadas de los electrones dentro de un nanodisco – e interactúan con mucha fuerza con la luz.

Dopando con electrodos

El confinamiento de la luz en el grafeno sólo es posible si el material está cargado eléctricamente. Y la longitud de onda a la que puede quedar confinada la luz depende de cuánto se carga el material. También conocido como dopaje, debido a que tiene un efecto similar al de introducir impurezas en los semiconductores convencionales, la carga se consigue fácilmente colocando electrodos cerca del grafeno. La cantidad de carga puede controlarse variando el voltaje aplicado a los electrodos.

En sus cálculos, el equipo estudió cómo el patrón del grafeno absorbía la luz en el rango del espectro electromagnético del infrarrojo medio y cercano. Los investigadores dicen que sería fácil extender sus resultados a otros rangos de longitudes de onda, hacia el infrarrojo medio y el régimen de terahertzs, por ejemplo, aplicando directamente las ecuaciones analíticas que emplearon. “Todas estas regiones espectrales son especialmente interesantes, con potenciales aplicaciones en imágenes, sensores y detección”, dice García de Abajo. “Necesitamos dispositivos de buena absorción de luz en este rango de longitudes de onda, debido a que los detectores actuales no tienen un buen rendimiento aquí. Nuestro trabajo puede incluso proporcionar un puente para este famoso ‘hueco de terahertz’”.

La separación es justo la correcta

Los investigadores dicen que los nanodiscos son capaces de absorber grandes cantidades de luz debido a que estas estructuras individuales de grafeno están ordenadas a una distancia bien definida unas de otras. Si están demasiado cerca, la luz puede re-emitirse de vuelta y ser reflejada. Por otra parte, no se absorbe suficientemente si los nanodiscos se colocan demasiado lejos. Un efecto similar puede obtenerse con otros patrones de grafeno, específicamente con lazos, los cuales según los investigadores son más fáciles de dopar.

La luz también produce campos inducidos cerca de los nanodiscos. Estos campos están hechos de ondas evanescentes – ondas electromagnéticas que decaen exponencialmente desde una estructura. “El mecanismo, por tanto, no es un efecto de difracción en el sentido de onda clásica en el cual dos o más ondas que se propagan interfieren y forman patrones limitados de tamaño, de aproximadamente la mitad de la longitud de onda de la luz”, explica García de Abajo. “En lugar de esto, lo que se da es un acoplamiento crítico”.

El equipo, que incluye a científicos del ICFO en Barcelona y del Centro de Investigación Optoelectrónica en la Universidad de Southampton, planea ahora explorar otros efectos ópticos extraordinarios en el grafeno – posiblemente hasta el límite cuántico con estudios sobre los efectos en fotones aislados. “También esperamos analizar materiales alternativos, tales como aislantes topológicos, que podrían producir efectos similares”, revela García de Abajo.

El trabajo se describe en Phys. Rev. Lett. 108 047401

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Ciencia Kanija
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