Autor: franciscogarcia

El bamboleo de la Tierra

El bamboleo de la Tierra

Como es de todos sabido, la Tierra tiene el movimiento de traslación alrededor del Sol que dura un año y el de rotación sobre su eje con una duración de un día. Pero en realidad la Tierra tiene otros movimientos menos perceptibles asemejándose mucho a una peonza que, además de girar rápidamente sobre si misma alrededor de su eje, tiene su típico bamboleo.

El bamboleo de la Tierra, conocido como movimiento de precesión, también existe sólo que dura casi 25.800 años. Esta larga duración hace que sea imperceptible y desconocido para la mayor parte de la población, pero ya fue detectado y descrito por Hiparco de Nicea en el siglo II a.C. (¡y con ello también estaba mostrando que la Tierra no está inmóvil!).  Fue Isaac Newton, al evidenciar que la Tierra no era perfectamente esférica si no que estaba un poco achatada en los polos y un poco abultada en el ecuador,  quién dio con la explicación del movimiento de precesión como consecuencia de las perturbaciones en la órbita terrestre ocasionadas por la influencia gravitatoria de Sol y Luna sobre el abultamiento ecuatorial.

Aunque la precesión sea imperceptible en nuestra vida cotidiana, tendrá grandes efectos a largo plazo: actualmente el eje de la Tierra, y por tanto el Polo Norte, apunta a la estrella Polar pero dentro de unos 13.000 años -igual que hace otros 13.000 años-  apuntará a la estrella Vega. También las estaciones van desplazándose poco a poco en el calendario de forma que, por ejemplo, la constelación de Orión, que es una constelación invernal en el hemisferio norte, dentro de 13.000 años será una constelación estival.

A veces ser astrónomo es peligroso

A veces ser astrónomo es peligroso

En otra publicación explicamos por qué los tránsitos de Venus de los años 1761 y 1769 despertaron una enorme expectación entre los astrónomos europeos y que, debido a ello, se organizaron expediciones astronómicas a las lejanas colonias de América y Asia [Ver: «TRÁNSITOS»]. En ambas campañas las dificultades se centraban en los problemas y riesgos que entrañaba el viaje, a lo que había que añadir que Francia y Gran Bretaña se enfrentaban en la Guerra de los Siete Años, y esto hacía aún más peligrosos los desplazamientos.

Tenemos por ejemplo el viaje de Alexandre Guy Pingré a la isla Rodríguez en el océano Índico, financiado por la Academia de las Ciencias Francesas.  Poco después de doblar el cabo de Buena Esperanza, avistaron buques ingleses que pudieron evitar, pero luego encontraron un buque francés que no tuvo tanta suerte al que tuvieron que socorrer, pese a las protestas del astrónomo. En consecuencia perdieron mucho tiempo y Pingré llegó a su destino sólo nueve días antes del tránsito. Llegado el momento, el mal tiempo sólo le permitió tomar algunas medidas cuando las nubes lo consintieron. Antes de partir la isla fue tomada por los ingleses, de manera que Pingré permaneció prisionero unos tres meses hasta que fue recuperada por los franceses. En el viaje de regreso su buque fue capturado de nuevo y tuvo que desembarcar en Lisboa para al final llegar por tierra a París un año y cuatro meses después de su partida.

El también francés Guillaume Le Gentil en su viaje a  Pondicherry, una posesión francesa en la India, sufrió similares peripecias. Por culpa de los ingleses tuvo que observar el tránsito de 1761 desde alta mar, lo que no le sirvió de nada, por lo que decidió permanecer por la zona hasta el tránsito de 1769. Pero las nubes tampoco se lo permitieron observar, lo que casi le hizo enloquecer. Entre uno y otro tránsito se dedicó a diversas investigaciones científicas, descubriendo una flor desconocida en Europa a la que bautizó como «hortensia» en honor a Nicole-Reine Hortensia Lepaute una matemática francesa.

Entre una cosa y otra, a las que hay que añadir un huracán y la disentería, tardó 11 años y medio en regresar a Francia, para descubrir que había sido dado por muerto, su esposa se había vuelta a casar y sus herederos se habían dividido sus posesiones.

Horror vacui

Horror vacui

La expresión horror vacui significa literalmente “miedo al vacío”. Se usa para manifestar la tesis filosófica que afirma que la naturaleza aborrece el vacío, por lo que éste no existe. Esta opinión fue respaldada por Aristóteles y otros filósofos de la Grecia clásica y se mantuvo durante la Edad Media con argumentos teológicos como que dado que Dios no puede actuar en la nada, como el vacío es igual a la nada y Dios es omnipresente, el vacío no podría existir.

La presencia del horror vacui es muy frecuente en el arte, por ejemplo en la decoración islámica y en el Barroco y Rococó, donde prácticamente no se deja ningún trozo de superficie sin ornamentar.

Decoración islámica
Arte Rococó

El aborrecimiento de la naturaleza por el vacío explicaba, por ejemplo, la absorción de un líquido con una pajita, dado que éste ascendía por la pajita precisamente para evitar que se produjera un vacío en la misma. El mismo Galileo era partidario de esta idea y la empleó para explicar el funcionamiento de las bombas hidráulicas y por qué éstas no podían conseguir que el agua ascendiera más de 10 metros. Su razonamiento era que 10 metros es la máxima altura que puede alcanzar la columna de agua antes de que su propio peso la fragmente, lo que produciría zonas vacías dentro del tubo de la bomba, cosa que no es posible por la resistencia de la naturaleza al vacío, y por tanto el agua no puede ascender más.

Sin embargo, dos años después de la muerte de Galileo un discípulo suyo, Evangelista Torricelli, llevó a cabo un sencillo experimento consistente en llenar de mercurio un tubo de, aproximadamente, un metro de largo y cerrado por un extremo e introducir el extremo abierto en la cubeta. El mercurio del tubo comenzó a descender al salir por el extremo abierto, pero cuando alcanzó una altura de unos 760 mm sobre el nivel de la cubeta dejó de salir y permaneció al mismo nivel.  Repitió el experimento con tubos de diferentes secciones y alturas y formas y obtuvo el mismo resultado. El experimento de Torricelli creó por primera vez el vacío en la parte superior del tubo y sirvió de fundamento para la construcción de barómetros. La explicación de Torricelli del fenómeno era que, tanto la columna de 760 mm de mercurio como la de 10 m de agua, eran sostenidas por el peso del aire que había sobre ellas hasta el límite superior de la atmósfera. En otras palabras: el aire pesa y ejerce presión.

El francés Blaise Pascal repitió el experimento del tubo de mercurio, pero en la cima de una montaña de casi 1.000 m de altura. En esa ocasión el mercurio descendió bastante más, lo que evidenció que la presión del aire disminuía a media que aumentaba la altitud.

En 1654 el alemán Otto von Guericke construyó dos grandes semiesferas huecas de cobre. Tras unirlas con juntas estancas y extraer el aire del interior, las dos semiesferas quedaron tan fuertemente unidas que no pudieron separarlas ni ocho caballos que tiraban de ellas. Al permitir que el aire volviera a entrar, las semiesferas pudieron separarse con total facilidad. Este experimento, conocido como “los hemisferios de Magdeburgo”, produjo una gran admiración y mostró la gran presión que en realidad ejerce el aire, aunque no lo notemos.

La caja perfecta

La caja perfecta

Llamado también cuboide, el ladrillo de Euler (1707-1783) es un prisma rectangular en el que tanto los lados (a, b, c) como las diagonales de las caras (d, e, f) son números enteros. El propio Euler encontró dos ecuaciones que proporcionaban infinitos primas, aunque no todos. El menor encontrado hasta el momento tiene lados de 44, 117 y 240.

Cuando la diagonal espacial (g) del prisma es también entera, el cuboide se llama «ladrillo perfecto» o «caja perfecta». Desde hace más de dos siglos los matemáticos andan buscando esa caja perfecta pero todavía no han encontrado ninguna, aunque tampoco han podido demostrar que no exista.

De todas maneras, se ha llegado bastante cerca del ladrillo perfecto. Se ha encontrado uno con aristas 68.162, 56.802 y 56.803 que proporcionan una diagonal espacial que sólo difiere de un número entero en 1/1060.589 (es decir 0’000000000….001, con 60.589 ceros tras la coma decimal). O dicho de otra forma: si esta caja tuviese las dimensiones del Universo, la diagonal espacial se apartaría de la perfección en mucho menos que el grosor de un átomo.

La gota negra

La gota negra

En una anterior publicación explicamos en qué consisten los tránsitos de Mercurio y Venus, y la gran expectación que despertaron en la comunidad científica europea del siglo XVIII los que iban a producirse en 1761 y 1769 [Ver: «TRÁNSITOS»].

En las observaciones de 1761 se manifestó el fenómeno de la «gota negra», desconocido hasta entonces y que dificultó mucho las mediciones. Este fenómeno se debe a la atmósfera de Venus. Cuanto mejor sea la resolución del instrumento utilizado, en menor grado se presentará, pero se da siempre debido al descenso del brillo de la superficie solar en la proximidad del limbo, lo que hace que el observador cometa un error al determinar el instante preciso en que tiene lugar el contacto del borde de Venus y el del Sol. La incertidumbre puede estar comprendida entre 20 segundos y 1 minuto.

En el siglo XIX tuvieron lugar tránsitos en los años 1874 y 1882 y para entonces ya se había inventado la fotografía astronómica. Se confiaba en que con esta técnica se pudiese solventar el problema de la gota negra, pero no fue así: la gota negra persistió. De todas formas, los resultados obtenidos en 1874 fueron entre 8»,79 y 8»,83, muy próximos al valor aceptado actualmente.

Luna de enero y el amor primero

Luna de enero y el amor primero

         La órbita de la Luna, como la de todos los astros, no es circular sino que tiene forma elíptica. Esto hace que en algunos momentos de su órbita esté más próxima a la Tierra que en otros. En concreto la distancia varía desde 406.700 kms. a 356.400 kms.

         El momento de máxima proximidad -el perigeo- viene a tener lugar en enero. De ahí el significado del refrán del título, pues es en enero cuando la Luna parece más grande cosa que, supuestamente, facilita a los enamorados manifestar su amor.

         El hecho de tener una órbita elíptica implica también que, por la segunda ley de Kepler, la velocidad de traslación de la Luna no sea constante, mientras que su rotación sí lo es. Como consecuencia la Luna parece tener un movimiento de oscilación, denominado «libración», que nos permite que en determinados momento podamos ver parte de la cara oculta. De hecho no vemos la mitad de la Luna, sino el 59%.

¿Vida con silicio en lugar de carbono?

¿Vida con silicio en lugar de carbono?

El único elemento viable para sustituir al carbono como base de la vida y capaz de formar largas cadenas y formar también compuestos complejos como lo hace el carbono, es el silicio.

El silicio puede crear los mismos tipos de compuestos que el carbono, ocupando el sitio de este. Pero al final cabe esperar que el carbono resulte mejor que el silicio, no solo porque abunda 10 veces más en el cosmos, sino también porque el silicio forma enlaces químicos que son o bien considerablemente más fuertes, o bien sensiblemente más débiles que los del carbono. En concreto, la fuerza de los enlaces entre el silicio y el oxígeno permite conformar rocas duras. La corteza terrestre consta sobre todo de átomos de oxígeno y silicio, unidos con la suficiente fuerza como para durar millones de años, y por tanto incapaces de participar en la formación de nuevas clases de moléculas. Mientras que, por otro lado, las moléculas complejas basadas en el silicio carecen de la resistencia necesaria para superar las tensiones ecológicas que si exhiben los átomos basados en el carbono.

 

La diferente manera en que los átomos de silicio y carbono se combinan con otros átomos respalda la idea de que la mayor parte de la posible vida extraterrestre –si no toda- estará formada a partir del carbono, no del silicio. Aparte del carbono y el silicio, solo tipos de átomos relativamente exóticos, con una abundancia cósmica muy inferior, son capaces de unirse a otros cuatro átomos. Así la posibilidad de que la vida utilice, por ejemplo, átomos como el germanio es muy remota.

Algol, la estrella del diablo

Algol, la estrella del diablo

Algol es la segunda estrella más brillante de la constelación de Perseo, a casi 93 años luz de nosotros. Es una estrella variable, es decir que su brillo aumenta y disminuye periódicamente. En su caso cada 2’85 días.

Hoy sabemos que existen multitud de estrellas variables, pero los cíclicos cambios de brillo de Algol son tan ostensibles que incluso en la antigüedad no pasó por alto, siendo ya documentado en el 1.200 a.C. por los egipcios que asociaron a Algol como una manifestación de la voluntad del dios Horus. Para los griegos clásicos, Algol estaba en el ojo Medusa de la constelación (recordemos que Medusa era un monstruo que petrificaba a quien lo miraba y que fue decapitada por Perseo). En la Edad Media, en un mundo que tenía como dogma la perfección e inmutabilidad de los cielos por ser la parte más sublime de la Creación divina, los inquietantes cambios de luminosidad de una estrella sólo podían deberse al diablo. De hecho su nombre procede del árabe «Ras-al-gul», que significa «la cabeza del demonio» y se la consideraba portadora de mala suerte y desgracias.

En nuestra descreída civilización actual no recurrimos a dioses ni demonios, sino que sabemos que Algol es una binaria eclipsante, es decir que en realidad consta de dos estrellas que orbitan una en torno a la otra. Debido a que la Tierra se halla en su plano orbital, la estrella más débil (Algol B) pasa frente a la estrella más brillante (Algol A) una vez por órbita, y la cantidad de luz que llega a la Tierra decrece temporalmente.

Tránsitos

Tránsitos

Hablamos de tránsito cuando alguno de los dos planetas interiores, Mercurio y Venus, pasan entre nosotros y el Sol y dicho paso es visible desde la Tierra como una pequeña mancha desplazándose sobre la superficie del Sol. Dadas las características de las órbitas de la Tierra y de estos planetas los tránsitos son acontecimientos poco frecuentes. De promedio, Mercurio transita el disco solar unas 13 veces por siglo , y los de Venus son aún menos frecuentes: 4 tránsitos en un periodo de 243 años.

Los astrónomos de hace unos siglos tenían un gran interés en estos tránsitos, puesto que un cálculo preciso del momento en que tocaban el borde solar permitiría medir la distancia Tierra-Sol con gran exactitud y, a partir de aquí, las distancias del resto de los planetas del Sistema Solar gracias a la tercera ley de Kepler. Conocer estos valores era importante para la corrección de las tablas astronómicas, que no sólo se empleaban en usos astronómicos, sino también en navegación.

Para conseguir mediciones con la precisión requerida era necesario realizar observaciones desde lugares cuanto más alejados mejor. Sabiendo que Venus presentaría tránsitos en los años 1761 y 1769, la comunidad científica de la época se movilizó y, para asegurar el éxito, se organizaron múltiples observaciones en diversos lugares, tanto en Europa como en las colonias de América y Asia. Algunas de estas expediciones a lugares lejanos pasaron peligros y aventuras dignas de Indiana Jones y que merecen ser recordadas, cosa que haremos en una próxima publicación.

La manzana de Newton

La manzana de Newton

A su genialidad científica, que nadie le discute, Newton unía una personalidad compleja con claroscuros que frecuentemente no dan muy buena impresión de él. Efectivamente, en más de una ocasión se mostró engreído, vanidoso, suspicaz, malintencionado y rencoroso. Tuvo varios conflictos con sus colegas con los que a menudo mostró un comportamiento mezquino y vengativo, abusando de las posiciones de poder que había conseguido. El más conocido es la disputa con Leibniz por la autoría del cálculo infinitesimal.

El célebre episodio de la manzana que, al caer, le inspiró para formular su Ley de la Gravitación Universal la contaba el propio Newton, ya anciano, a todo el que quisiera escucharlo. Se conocen hasta cuatro versiones de la anécdota, todas contadas por un septuagenario Newton. Pretendía conseguir algo parecido al famoso «Eureka» de Arquímedes al sumergirse en la bañera: una anécdota que, verídica o no, le otorgara una cierta aureola de genio que observa lo mismo que miles de personas antes de él, la caída de una manzana, pero sabe ver más allá que los demás y en un destello inspirador descubre una ley de la naturaleza.