De la misma forma que ocurre con las estrellas de las que existen una gran variedad, en colores -según los elementos de los que cada una esté conformada-, dimensiones, masa, y otros parámetros que las definen, con los mundos ocurre otro tanto. No solo existen mundos rocosos y gaseosos (clasificación que seríe una simplicidad), sino que, dependiendo de una serie de requisitos y circunstancias, los mundos pueden ser de muchas y diversas maneras. De hecho, nos queda por descubrir algún mundo de Agua, es decir, que toda su superficie sea un inmenso océano.

¿Cómo se viviría en un mundo así? ¿Como sentiríamos la Gravedad de ese enorme planeta vecino tan cercano? Existen mundos en el espacio exterior que están alumbrados por estrellas enanas rojas cercanas a ellos, otros, se ven alumbrados por una luz intensamente roja proveniente de una estrella de carbono, también los hay que están a merced de estrellas múltiples, es decir, sistemas de tres o más estrellas ligadas por su atracción gravitacional múltiple (se estima que alrededor de un tercio de todas las binarias conocidas son realmente triples). También ha surgido mundos dependientes de una estrella peculiar, una estrella que se saber que es variable. ¿Cómo sentarían esos cambios o variaciones a sus posibles habitantes? Esposible que, sean estrellas en transición que no permiten la aparición de la vida en sus planetas hasta que no queda estabilizada.

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Los físicos de más edad dejan volar a menudo sus pensamientos hacia aquellos tiempos gloriosos en los que, durante mucho tiempo, ha sido la era de los grandes descubrimientos de la primera mitad del siglo XX: La mecánica cuántica, la relatividad especial y general, la electrodinámica cuántica y los descubrimientos de las primeras partículas elementales.

El Zoo de las partículas llegó a ser tan exótico y numeroso que, Entico Fermi dejó caer aquella famosa frase: “Si tengo que saber de memoria el nombre de todas las partículas que existen,  hubiera sido  botánico”.

Fermi (abajo a la izquierda), Szilárd (segundo desde la derecha abajo), y el resto del equipo de la pila atómica

Claro que, días gloriosos también lo fueron en la década de los 70 cuando fueron colocadas en su sitio muchas piezas del gran puzzle de las interacciones débil, electromagnética y fuerte. El descubrimiento en 1974 de la J/Ψ fue el clímax. Antes de que este se produjera, aún quedaba alguna duda de que la teoría de la interacción débil fuera correcta y se consideraba la teoría de la intertacción fuerte simplemente como una idealización de algo que podría muy bien ser más complicado e insondable.

Pero, pasado algún tiempo, los experimentos llevaron a la convicción de que ambas teorías eran correctas, incluso en sus detalles. Según continuaban los experimentos las sorpresas iban en aumento a medida que surgían detalles más precisos de lo que muchos de aquellos físicos habrían esperado. Una cosa estaba muy clara: vivíamos en un mundo que obedecía meticulosamente a las leyes de las matemáticas, y las matemáticas son difíciles, pero se pueden llegar a entender completamente para poder llegar a esos misteriosos secretos que la Naturaleza trata de esconder y nosotros, de desvelar.

Antes os mencionaba la J/Ψ.  Cuando una partícula J/Ψ se desintegra (o decae), por lo general produce un par de muones. Observa atentamente los dos eventos mostrados a continuación. ¿Hay pruebas de pares de muones (trayectorias en rojo) en uno de estos eventos o en ambos? ¿Podría ser cualquiera de estos eventos un candidato para J/Ψ? ¿Es esta evidencia débil o fuerte? ¿Está seguro de tus conclusiones?

Un evento debe pasar dos pruebas antes de que pueda ser considerado como un candidato para J/Ψ. Usarás un sistema de evaluación para hacer un seguimiento de que tan confidentes eres en tu conclusión. Tú—y tu compañero estudiarán 100 eventos. Corresponderá a los estudiantes, en colaboración con los mentores y con los maestros, determinar el peso que asignaran a cada uno de los criterios y evaluaciones usadas. Vas a escribir tus evaluaciones en una hoja de datos.

Para ser una posible candidato a J/Ψ, el evento debe contener dos trayectorias de muones de cargas eléctricas opuestas.

Seguir hasta el final el proceso sería tedioso y, con este esbozo, sólo he querido significar que, llegar a conclusiopnes finales nunca ha sido fácil y se han necesitado de muchos experimentos, desechar todo aquello que no implican sucesos importantes paras lo que se busca, y un sin fin de cuestiones que hay que tener en cuenta antes de dar por bueno éste o aquel experimento de cuyos resultados veremos, finalmente, si coincide con la teoría.

Mucho tendríamos que aprender sobre los mecanimso misteriosos que rigen ese objeto que arriba vemos para poder entender que hayamos podido llegar a saber sobre el mundo físico de la materia y las fuerzas que lo rigen. Es una maravilla que tardaremos mucho tiempo en poder explicar.

Claro que, durante cualquiera de estos procesos, por el camino, nos encontramos con maravillas que nos invitan a la reflexión. ¿Cómo puede ser el cerebro humano capaz de entender totalmente el extraño mundo de las partículas subatómicas más exóticas y con tanto detalle? ¿Es que nuestro cerebro ha evolucionado al margen y más rápidamente que lo que tendría que haber sido conforme a la evolcuioón natural? Si lo pensamos bien, hasta ayaer mismo estábamos atareados con arcos y flechas y, hoy, tratamos de desentrañar los más recóndidos misterios de la Naturaleza de la materia queriendo desvelar sus componentes y como se comportan y por qué lo hace de esa manera.

La partícula J/Ψ se desintegra cuando dos quarks se aniquilan entre sí produciendo tres gluones, Estos gluones a su vez, se desintegran en piones, kaones o lo que sea, pero es la primera interacción, que se produce muy lentamente, la que determina la duración de su vida total. Sustituyendo los números, se encontró que se ajustaban razonablemente a las observaciones y no se tardó mucho en lograr que esta explicación fuera aceptada por la comunidad científica.

Ahora que las propiedades del quark c se podía determinar con muchio más detalle, los experimentadores sabían exactamente donde podían buscar más. Calculándo las masas de estas partículas paracía razonable deducir que la Ψ´´,  más pesada, podría desintegrarse directamente en mesones con encanto. esta desintegración se produce mucho más rápidamente que la desimtegración de J/Ψ, porque no requiere que se aniquilen antes entre sí un quark y un antiquark con encanto.  Esta es la razón por la que Ψ´´,es menor estable, pero es también la razón por la que el sitio ideal para buscar mesones con encanto sea entre los productos entre los que se descompone, donde, emn efecto, pronto se descubrierom.

En realidad, la partícula J/Ψ fue una pieza que vino a univer varias partes sueltas de nuestro gran puzzle. Por una parte teníamos el perdido quark encanto, necesario para completar la teoría de la interacción débil a través del mecanismo GIM; por otra parte, la cromodinñamica cuántica, con su libertad asintótica, se comportaba tan de acuerdo con las leyes teóruicas, que a muchos les cogió por sorpresa. Al parecer la cromodinámica cuántica no era únicamente un miodelo amplificado: los detalles que hasta aquel momento sólo unos pocos habían tomado en serio, se ajustaban perfectamente a todas las observaciones.

La QCD   es una parte  integral del modelo atómico estándar. El nombre cromodinámica viene del hecho de que las partículas que interactúan a través de la fuerza fuerte tienen una propiedad denominada color, que puede ser dicha como un análogo de carga eléctrica.

Es universalmente aceptada como la teoría fundamental de las interacciones fuertes. La estructura de esa teoría guarda relación con la electrodinámica cuántica (QED). Las interacciones electromagnéticas no diferencian partículas que tengan la misma carga eléctrica. Así, un electrón es un antiprotón –ambos negativos – parecerían ser la misma partícula desde el punto de vista de un fotón, si no fuese por su diferencia de masa entre ambas partículas.

Veltman que era un excéptico empedernido, si se tiene una teoría,  decía, se debería predecir algo y no sólo decir retrospectivamente que todo encaja perfectamente.  Lo cierto era que, para las partículas descubiertas por aquel entonces, se tenía un esquema bastante detallado de las interacciones débil, electromagnética y fuerte. Había una sola cosa que no estaba del todo bien en el esquema: Que por término medio , tres de cada mil mesones K_L se desintegraban en piones, violando así, la conservación de la simetría PC. ¿Qué fuerza sería la responsable de ese fenómeno?

El modelo estándar es una jungla de constantes por determinar: las masas de las partículas, las cargas eléctricas y otros valores. Sin embargo, gracias al modelo estándar podemos conocer casi todas las reacciones que tienen lugar en los aceleradores de partículas. Es adoptar un punto de vista pragmático y conseguir avanzar mientras la física teórica trabaja para encontrar las razones profundas. Por eso es muy habitual en este mundo encontrarse con la constante búsqueda de simetrías y leyes de conservación, porque sencillamente, simplifican mucho las cosas.

En este caso tratamos con una simetría llamada simetría de carga-paridad. Viene a decir que si tenemos una cierta interacción física, si cogemos las ecuaciones que la describen, cambiamos de signo las cargas eléctricas (+q por -q) y cambiamos izquierda por derecha y viceversa (+x por -x, o lo que es lo mismo, ver nuestro sistema en un espejo) nos encontramos con el mismo escenario físico. Vale, las partículas han cambiado y tal, pero la física que ocurrirá ahí es la misma. Dicho así parece muy ad hoc, pero esta simetría la cumplen tanto la interacción fuerte, como la electromagnética como la gravedad (en este caso, la masa no tiene signo y la gravedad no distingue izquierda de derecha, por lo que trivialmente se cumple siempre).

Se propuso la simetría CP al descubrirse en los años 50 que la paridad no era una simetría fundamental. Pero cuando se testeó esta simetría en una interacción débil, la cosa se vino abajo. El primer experimento fue en un núcleo de Cobalto 60 en el año 1956 donde se vió que la interacción débil rompe la simetría de paridad. Esto quiere decir que las reacciones que ocurren con cierta frecuencia en un lado del espejo, no ocurren con tanta frecuencia en el otro.

Por este motivo, se supuso que habría una simetría más general y en 1957 Lev Landau propuso la simetría CP, para hacer que los dos lados del espejo volvieran a ser equivalentes.

El Premio Nobel de Física de 2008 para Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa por el descubrimiento de la conexión entre violación de la simetría CP y la masa en reposo de los quarks más ligeros nos dejó cierto mal sabor de boca. ¿Por qué la asimetría CP es más pequeña de lo necesario? Aparentemente el Modelo Estándar no nos daba la respuesta, aunque ahora Gary Gibbons y sus colaboradores de la Universidad de Cambridge han logrado obtener la respuesta. Es tan pequeña porque las masas de los quarks son pequeñas. ¿Por qué las masas de los quarks más ligeros son tan pequeñas? Nadie lo sabe. Unos misterios se aclaran, otros siguen esperando respuesta.

Pero volvamos a lo que estábamos tratando. La alegría no duró mucho, pues en los años 60 se demostró que era posible romper la simetría CP y esto llevó a ganar el premio Nobel en los años 80 (ya que la teoría suele anteceder a la experimentación).

La violación directa de la simetría CP se observó en una partícula descubierta a finales de los 40 y que trajo al mundo además el descubrimiento de un nuevo tipo de quarks: el extraño (s). Esta partícula (o más bien, familia de partículas) es el kaón. El kaón es un mesón (es decir, una partícula constituida por un quark y un antiquark) formado a partir del quark “up” o el quark “down” y el quark “antiestraño”. Existen de hecho 3 kaones, con carga neutra (down, antistrange + strange, antidown), carga positiva (up, antistrange) y carga negativa (strange, antiup).

El problema es que hace falta una nueva simetría: La Simetría COP en la que se añade un nuevo protagonista: el tiempo. Según esta simetría, además de invertir espacialmente y cambiar la carga por su opuesta, se ve el sistema pulsando el botón de rebobinar. Un espejo de lo más curioso, pero lo cierto es que la simetría CPT tiene todas las papeletas para ser la simetría fundamental, ya que es cumplida por todas las interacciones, que sepamos.

Más aún desde que en 2002 se demostrase (“Data Tables for Lorenztz and CPT Ciolatión”),  Ene 2010, arXiv;) que violar la simetría CPT implica cargarse la invariancia (o covariancia) de Lorentz,  Esta invariancia es uno de los pilares que deben cumplir todas las teorías que pretendan tener sentido físico, aunque luego pueda haber casos de ruptura espontánea de la simetría. Pero la teoría viola Lorentz de entrada, no puede ser válida. Esto es un puntal muy fuerte para la teoría CPT.

Hubo que esperar 40 años, hasta los años 80, en que se relacionara directamente a los kaones con la simetría CP y el problema de la bariogénesis en el universo. Es decir, ¿por qué si hay simetrías por todas partes, el universo está constituido de materia y no de materia y antimateria por partes iguales? ¿Por qué el universo no es una aburrida sopa de fotones?

Claro, si en el inicio del universo se hubiera encontrado la misma cantidad de materia que de antimateria, todo se habría aniquilado haciendo que el universo fuera un gas de fotones de lo más aburrido. Nada de lo que existe, existiría. Pero como de hecho existe, hay que encontrarle explicación. Y en eso consiste el problema de la bariogénesis asimétrica.

Como sea que ocurriera, aunque de hecho hubiera mucha materia y antimateria que se aniquilara, al final la materia venció esta batalla épica que se libró durante la época de Planck.

Pero resulta que no es posible modificar nuestro modelo invocando otro campo de Yang . Mills, Las partículas de espín 1 siempre preservan la simetría PC (¿Podría ser esta la razón por la que la que la simetría PC es tan tenue?.

Se han detectado nuevas partículas que nacen dentro de las enanas blancas de Helio

Podríamos imaginar el efercto que tendría otra partícula de espìn cero, preferiblemente que también sufriera algún tipo de condensación Bose, el resultado sería lo que llamamos la “violación espontánea de PC”. Sin embargo, los modelos resultantes que se obtienen así no son muy populares. Deseamos evitar partículas de espín cero tanto como sea posible, porque añaden muchos parámetros arbitrarios a la interacción. Los modelkos con tales partículas parecen muy artificiales. En si mismo, un argumento de este tipo no es, desde luego, suficiente para escluir una posibilidad, pero ducede que existen alternativas más interesantes.

 Gloshosow            Iliopoulos         Maiani

Recordaréis que Glashow, Iliopoulos y Maiani habían introducido el quarks encanto para entender la estructura simétrica de la interacción débil. Bien, lo que se propuso fue hacerlo de nuevo. Esta vez necesitamos introducir dos quarks más. Los cuatro primeros habían formado pares ( u y d, c y s), con cargas eléctricas + 2/3 y – 1/3. El nuevo par se tenía que parecer a este, pero los nuevos quark podrían fácilmente ser mucho más pesados. Siendo quarks análogos a los “arriba” y “abajo” se llamaron “cima” (t) y “fondo” (b), respectivamente. Pero a veces las mismas letras se utilizan pa<ra darles nombres más poéticos: “verdad” y “belleza”.

Era inevitablemente necesaria una partícula de espín cero para que la interacción débil tuviera las simetrías que tiene a través del mecanismo de Higgs-Kibble. Esta partícula de Higgs se acopla ahora con los quarks y a los leptones para dotarlos de masa. Pero la misma partícula de Higgs también puede producir transiciones entre varios tipos de quarks. Si no existiera interacción débil en absoluto, los qu quarks podrían permanecer en todas clases de estados estables. Es pues, una conspiración entre la interacción débil  y la interacción de Higgs lo que permite muchos tipos de desintegración de los hadrones extraños y con encanto.

Cuanto mayor sea el número de fermiones introducido, más tipos de interacción  puede experimentar el campo de Higgs con esos quarks. Los físicos japoneses Kobayashi y Maskawa escribieron la expresión matemática más general que se puede obtener para las fuerzas. Resultó que uno de los términos de sus ecuaciones no tienen simetría PC, y que ese término sólo aparece si hay, al menos, seis tipos de quarks. Esto hizo que comezaran a buscarse partículas que contuvieran otras especies de quarks.

Podríamos seguir por este camino que hoy he tomado (no muy convencido), sin ver nunca el final de donde podríamos acabar. Hay cuestiones de la Física que me resultan farragosas, espesas, poco diáfanas y que, por mucho que me empeñe, no puedo explicar de manera amena y sencilla que la gente, el posible lector, se involucre en el tema.

Ahora, parece que están anunciando en el LHC que, sobre los primeros días de Julio, se hará el anuncio tan esperado sobre el Bosón de Higgs y, ya veremos en que termina todo esto. La verdad es que, no tengo nada claro muchos de los conceptos que los físicos manejan en la mecánica cuántica y que, no en pocas ocasiones, me dan la sensación de ser, “trucos” ingeniosos que, apoyados por las matemáticas, nos quieren convencer de que el “mundo” es así.

¡Ya veremos en qué queda todo esto!

emilio silvera

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A merced del Universo, sobre el frágil puente de nuestra ignorancia y ante la luz cegadora de nuestras propias mentes que no nos deja “ver” el infinito mundo del conocimiento de las cosas, de la Naturaleza y de nosotros mismos. Cuando presentó “El Origen de las Especies”, allá por el año 1887, Thomas Henry Huxley dijo:

“Lo conocido es finito, lo desconocido infinito; intelectualmente nos hallamos en un islote en medio del océano ilimitado de lo inexplicable. La tarea de cada generación es reclamar un poco más de terreno, añadir algo de extensión y solidez de nuestras posesiones”

Einstein supo ver más allá y en su mente se aclaró un poco la neblina de la ignorancia para llegar a comprender cómo era posible que pudiéramos ver escenas como la que en la imagen queda reflejada, unos mundos suspendidos en el espacio y en movimiento continuo bailando la danza inacable del ritmo universal que influye en el comportamiento de todo lo que existe. Él nos decía:

“El eterno misterio del mundo es su comprensibilidad”

Está claro que cuando fuímos capaces de salir de nuestras regiones y nos arriesgamos a salir al mundo, nos pudimos dar cuenta de que toda la Humanidad es una. Aquellos viajeros descubrieron nuevas islas, nuevas tierras, nuevos mares, nuevos pueblos y nueva gente que, en contra de lo que las leyendas contaban, resultaron ser iguales que ellos, es decir, al trazar las mapas del inesperado mundo nos pudimos alegrar de todos aquellos nuevos conocimientos y de poder saber que, aparte de costumbres y de lenguas, todo era igual en todas partes: ¡La Humanidad! Que llegó a inventar la Historia y la Ciencia a través de la Filosofía natural, observando el mundo que nos rodea y las cosas que en él pasaban.

Plutarco nos decía:

“Es más fácil encender una vela que maldecir la oscuridad”

a éste mismo personaje también se atribuye:

“Nunca te podrás bañar en las mismas aguas de un río”.

Alguien, no recuerdo ahora quién, decía:

“Que tu miedo a fallar no te impida jugar”.

Otra frase que se me quedó en la memoria decía:

“Cuando veas un gigante, examina antes la posición del Sol no vaya a ser la sombra de un enano”.

Me gusta mucho aquella atribuida a Charles Chaplin :

“Todos somos aficionados, la vida es tan corta que no da para más”.

Todos estos pensamientos que habeis leído arriba, nos viene a decir que el SER Humano, siempre ha estado utilizando su cerebro, esa parte mental de nosotros, para recapacitar y pensar en los múltiples ámbitos en los que interaccionamos con el Mundo, y, siempre, hemos estado haciendo preguntas o valorando qué es lo que hacemos aquí. Y sí, Toda la Humanidad es una, cada uno de los personajes de esta gran Comedia que llamamos la Historia de la Humanidad, ha tenido su papel en El Gran Escenario del Mundo.

El artista ha tratado de plasmar a la Humanidad con sus los sentimientos, los deseos, el dolor y sus frustraciones, pasiones, pensamientos y esperanzas y miedos que son la consecuencia de no saber… que será del mañana. Pero no era esta mi intención esta mañana cuando, al ponerme a teclear, llevaba la idea de contar algún episodio del pasado, algún que otro personaje y lo que en algún momento pasó.

Somos tan ilusos que hemos llegado a creer que nuestras manos sostiene el pincel que dibujará el futuro del Mundo. ¿Es así? Por mucho que podamos buscar una respuesta a esa pregunta, nada de lo que podamos encontrar nos dará la respuesta de qué pueda suceder, el futuro no existe, aún no ha llegado pero…, sí es cierto que será un reflejo de lo que podamos hacer ahora. Como nos dice la Física:

El mañana estará cargado del presente que es, la consecuencia del pasado -causalidad-

Contemos algunas Historias.

En algún párrafo de lo que arirba digo, me refería a que, “En 1537, el gran cartógrafo portugués Pedro Nunes, al trazar los mapas del inesperado mundo de Occidente, se alegraba de la existencia de “nuevas islas, nuevas tierras, nuevos mares, nuevos pueblos; y, lo que es más, un nuevo cielo y estrellas nuevas”.

¿Cuántas veces no habremos contemplado ésta Imagen? Que en realidad (como pasa casi siempre), no responde a lo que pasó. Es una escena montada por el artista para hacer la presentación ante el público de aquél acontecimiento que aún y a pesar  del tiempo que ha pasado seguimos queriendo valorar.

El (re) descubrimiento de América hizo que los europeos se encontraran frente a frente con la gran variedad de la Humanidad. Al principio se sintieron tentados a convertir el asombroso continente americano en el entorno natural de las razas legendarias y “monstruosas”, descritas con todo detalle en la Historia natural de Plinio, y que desde entonces habían hechizado a los viajeros. Cuando los europeos llamaron “indios” a los nativos del Nuevo Mundo, no sólo contenían un error geográfico sino que también expresaban sus espectativas de hallar criaturas fantásticas.

Algunos albergaban en sus corazones la emoción y el miedo de hallar a “fantásticas criaturas” de “tierras lejanas”. Todavía, hace 500 años, los hombres sentían temores irracionales transmitidos por historias y leyendas que, sus escasos entendimientos, fijaban fuertemente en sus mentes temerosas.

Colón informó, para su sorpresa y en cierto modo también para su decepción, que “en estas islas fasta aquí no he hallado ombres mostrudos, como mucho pensavan, más antes es toda gente de muy lindo acatamiento…Así que mostruos no he hallado ni noticia, salvo… una iente… los cuales comen carne umana…Elos no son más disformes que los otros…” Estos indios, aseguró Colón a los soberanos españoles, “son todos de muy linda estatura, altos de cuerpos e de muy lindos gestos…”

Aquellos rústicos marineros de Huelva, Palos y Moguer, se quedaron con las ganas de ver a los Bellos Unicornios bebiendo en las tranquilas y transparentes afguas de un riachuelo enclavado en el maravillo y selvático lugar que llevaban grabados en sus mentes.

Aunque esta prosaica y tranquilizadora noticia despojó a las nuevas tierras de su encanto legendario, las “razas monstruosas” continuaron existiendo. La poesía, el folklre y el romance repetían antiguas historias de legendarias Amazonas (“sin pechos” mujeres que vivían sin hombres, y eran denominadas así porque se amputaban el pecho derecho para tensar el arco con más fuerza).

La Guerra,la Caza, la Agricultura y el entrenamiento de niñas Amazonas eran sus tareas principales. Se dice que fueron las primeras humanas en cabalgar caballos. Las Amazonas eran devotas de la Diosa de la Caza, Artemisa. Fue Homero, el que al introducir a las Amazonas en sus leyendas, estas recorrieron el mundo y, la imagen de aquellas mujeres guerreras estaban bien asentadas en las mentes de las generaciones venideras.

También, dentro del amplio espectro de monstruos que todos esperaban encontrar en aquellas tierras, estaban los Cíclopes (los gigantes de un sólo ojo de Homero y Virgilio), cinocéfalos (“cabeza de perro”, que se comunicaban ladrando, tenían unos dientes enormes y lanzaban fuego por la boca), pigmeos (que se trenzaban el pelo para hacerse con él prendas de vestir y luchaban con las grullas que les robaban las cosechas), antípodas (“pies al revés”, que vivían en la parte inferior del mundo y tenían que andar cabeza abajo), Había también amictrias (“insociables”, que se alimentaban de carne cruda y tenían un prominente labio).

Todos tenemos el recuerdo de haber visto la Odisea de Homero, cuando el astuto Ulises (Kirk Douglas), burla al cíclope Polifemo y logra salvar a sus hombres prisioneros en la cueva de éste. Estos personajes y todos los que arriba menciono, estaban fuertemente grabados en la memoria de muchas generaciones que, habiendo leído o escuchado contar aquellas historias, tenían la certeza de sus existencias.

La colección de extraños personajes es interminable y, cada uno de ellos, con sus peculiares configuraciones que, sobre todo, eran llamativas y despertaban la fantasía de todos. Claro que estos y otros pueblos monstruosos habitaban un limbo situado entre la Teología y la Fantasía. Si como afirmaba la Biblia, todos los hombres eran descendientes de Adan, quizás esas defomidades eran el castigo recibido por algunos hijos de éste por sus pecados o por comer hierbas prohibidas. “Los descendientes mostraban en sus cuerpos lo que los ascendientes se habían ganado por sus fechorías”, declaró un poeta alemán del siglo XII. “Lo que los padres eran por dentro, los hijos lo eran por fuera.”

Colón informó que los pueblos que había encontrado no eran monstruos sino simplemente salvajes, señaló sin proponérselo hacia una nueva ciencia de la cultura. Y hacia unas ideas de progreso. Los casos extremos de la diversidad humana ya no quedaban relegados al reino de la fantasía, pues podían ser observados de cerca.

                                     Alguna de aquellas escenas de la visita de Colón podría haber sido como ésta de la película La Misión.

En una carta a los Reyes Católicos Colón les cuenta:

“…ellos son tanto sin engaño y tan liberales de lo que tienen, que no lo creeria sino el que lo viese. Ellos de cosa que tengan, pidiéndosela, jamás dicen que no, antes convidan a la persona con ello, y muestran tanto amor que darían los corazones, y quier sea cosa de valor, quier sea de poco precio, luego por cualquier cosica de cualquier manera que sea que se le dé por ello sean contentos. Yo defendí que no se les diera cosas tan siviles como pedazos de escudilla rotas y pedazos de vidrio roto y cabos de agugetas; haunque cuando ellos esto podían llegar, les parecía haver la mejor joya del mundo…”

Esto nos muestra la candidez de aquellos seres y se explica todo lo que vino después.

Claro que, el descubrimiento de América abrió posibilidades nuevas, intrigantes primero y revolucionarias después. En el siglo XVIII ya era evidente que existían muchas especies de plantas y animales “propios de esa parte del mundo”. Algunos naturalistas atrevidos llegaron a proponer que en lugar de una sola Creación en el Jardín del Edén, podía haber habido “creaciones separadas” en diferentes partes del mundo y especialmente adaptadas a las diferentes regiones. Luego, ¿por qué no podía haber “creaciones separadas” de la Humanidad?

                                 Bonita vista (hoy) de una zona de la Ciudad de Montevideo en Uruguay

Claro que, pasando el tiempo, todo aquello se transformó y surgieron cosas buenas. Montevideo, ciudad del sur de Uruguay, capital del país y del departamento homónimo, situada en la margen izquierda del río de la Plata. Urbe bien diseñada, con amplios y espaciosos bulevares, es la mayor ciudad del país y centro económico, administrativo y cultural.

De entre sus lugares más destacados cabe mencionar el cerro, al que Montevideo debe su nombre (procedente de la expresión portuguesa monte vide eu, ‘he visto un monte’) y el Mercado del Puerto, antigua estación ferroviaria convertida en la actualidad en destino gastronómico de lugareños y visitantes.

El casco antiguo, localizado en el extremo de la península que se adentra en el río de la Plata, acoge varios monumentos y edificios coloniales; de entre ellos, cabe destacar la Puerta de la Ciudadela (1742), la Casa de Lavalleja (1783), el Cabildo —antigua sede legislativa del país y cuna de la independencia uruguaya— y la hermosa catedral, levantada entre 1790 y 1804. Ambos edificios se sitúan en la plaza de la Constitución. Por su parte, la plaza de la Independencia, que ocupa el antiguo límite de la ciudad alberga el mausoleo del héroe nacional José Gervasio Artigas, rodeado por fuentes y palmeras. En la plaza arranca la avenida 18 de Julio, principal arteria de Montevideo donde se sitúan los palacios de Estévez (siglo XVII) y Salvo (1927).

Claro que, todos aquellos territorios vieron pasar el tiempo y se conviertieron en modernas urbes que hoy, caminan de la mano de la tecnología y de los inventos y descubrimientos que la Ciencia nos ha ofrecido por medio de la evolución de una Humanidad con destino incierto pero que trata, por todos los medios, de labrarse un porvenir que algunos se empeñan en oscurecer y, entre todos, tenemos que lograr que no lo consigan.

Lo cierto es que, como siempre digo, nunca se sabe cuando se comienza un trabjo por qué caminos irá y en qué puede desembocar. Comenzaba diciendo:

“A merced del Universo, sobre el frágil puente de nuestra ignorancia y ante la luz cegadora de nuestras propias mentes que no nos dejan “ver” el infinito mundo del conocimiento de las cosas, de la Naturaleza y de nosotros mismos. Cuando presentó “El Origen de las Especies”, allá por el año 1887, Thomas Henry Huxley dijo:

“Lo conocido es finito, lo desconocido infinito; intelectualmente nos hallamos en un islote en medio del océano ilimitado de lo inexplicable. La tarea de cada generación es reclamar un poco más de terreno, añadir algo de extensión y solidez de nuestras posesiones”

Creo que también, es una buena manera de finalizar esta extraña página.

emilio silvera

emilio silvera

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Cuando miro esa imagen de arriba y otras de Nebulosas grandiosas que llenan inmensas regiones del espacio y que son auténticos semilleros de nuevas estrellas y mundos nuevos, no puedo dejar de pensar en que algo falla ahí. Las nebulosas están formadas por estrellas masivas que al final de sus vidas, explotan como Supernovas o Hipernovas, si tienen mucha masa, y dejan el espacio interestelar sembrado de ese material que vemos en ellas y que ya es complejo y contiene elementos creados en sus hornos nucleares y en la misma explosión. De ese material surgen estrellas de segunda generación y, en algunos casos, son ya de tercera y contienen materiales muy pesados y complejos.

Fijémonos, por ejemplo, en la Nebulosa más grande y más brillante de la Gran Nube de Magallanes, también conocida como 30 Doradus o NGC 2070. Tiene un diámetro de 800 años-luz, con extensiones más débiles hasta los 6.000 años-luz, y contiene medio millón de masas solares de gas ionizado por la potente radiación ultravioleta emitida por las jóvenes estrellas masivas nuevas como se puede ver en la imagen de arriba y que, está producido por la radiación de varios cúmulos de estrellas O y B, incluyendo el cúmulo compacto muy potente R 136 cerca del centro en esa región que vemos azulada. El nombre de la Nebulosa (de la Tarántula) proviene de su forma, que se asemeja a la de una araña.

Las energías que ahí están presentes son enormes y también las fuerzas de marea y los vientos solares que ioniza el gas circundante, infla burbujas y crea filamentos y, sobre todo, ahí surgen nuevas estrellas y quién sabe cuántos nuevos mundos podrán en el futuro albergar alguna clase de vida que deberá su presencia en ellos, a estas grandiosas conglomeraciones de materia. Estas regiones del espacio interestelar nos pueden hacer pensar en lo mucho que de ella puede surgir y lo mucho que ahí, en presencia de materia primigenia y fuerzas energéticas creadoras puede pasar pero…

Nuestra ignorancia es grande y, todavíoa, podemos leer, debajo de imágenes como esta: “Efecto de las lentes gravitacionales fuertes observado por el Telescopio espacial Hubble en Abell 1689 que indica la presencia de materia oscura. Agrandar la imagen para ver las curvaturas producidas por las lentes gravitacionales. Créditos: NASA/ESA“

¿Qué materia oscura es esa? ¿De qué está hecha? ¿De dónde surgió? Por más que agudizo mis pensamientos, las cuentas no me salen y cuando miro un “cuadro” como el que arriba contemplamos, en el que una inmensa pléyade de galaxias emiten su luz para que nuestros telescopios la puedan captar y traernos las imágenes de objetos sitiuados a miles de millones de años-luz de nosotros, no puedo dejar de pensar que todo eso, no se pudo formar a partir del material de las simples nebulosas de la que vemos surgir nuevas estrellas y mundos nuevos.

Tiene que haber algo más que no hemos llegado a descubrir y que, lo estamos presintiendo sin acabar de determinar de qué se trata y qué puede ser lo que hace posible que, cuando una estrella masiva muere y se produce la explosión energética más portente que se conoce, se puedan crear esas inmensas regiones de gas y polvo, de materia que servirá, como decíamos antes, para que surjan estrellas mundos nuevos.

Claro que, una estrella masiva convertida en Supernova no eyecta toda su masa al espacio interestelar, sino que, son sólo las capas exteriores de la estrella la que se convierte en Nebulosa. La mayor parte de la masa de la estrella, se contrae sobre sí misma bajo el peso de su propia masa que genera una intensa gravedad que la convierte en una estrella de neutrones o, en el caso extremo de estrellas muy masivas, en un agujero negro.

Así las cosas, tendremos que concluir que algo falla y que, la masa expulsada de la estrella para formar la Nebulosa no era tan grande como para que de ella, mucho más tarde, puedan surgir muchas estrellas que llenan el catálogo de variedades que conforman la familia estelar, unas más y otras menos masivas y con propiedades diferentes.

Pero si eso es así (que lo es), ¿de dónde ha surgido todo ingente cantidad de materia para que, a partir de una sola estrella puedan nacer tántas? ¿Qué misterio envuelve ésta maravilla? ¿Qué es lo que puede existir en el espacio, que no vemos pero que está ahí y se transforma, cuando las energías de una supernova surgen y lo pueden convertir a ese Ylem que no podemos ver -así llamaban los antiguos griegos a la sustancia cósmica-, en materia ordinaria y corriente, en la materia que vemos, la que emite radiación y conforma todos los objetos que en el Universo vemos desde un mundo hasta una galaxia y también, los seres vivos?

Creo que todo el Universo está permeado de una “sustancia invisible” de una especie de “protomateria”, de algo que aún no es materia y que necesita de una gran energía para poder efectuar la transición de sustancia cósmica transparente e invisible a materia normal y corriente de la que, más tarde, surgirán las estrellas nuevas, los mundos nuevos y,en algunos casos, los seres vivos nuevos también.

Amigos míos, la observación y el experimento, el método científico, nos ha traído hasta aquí, para poder saber de átomos y galaxias, de la Naturaleza y del Universo y las cosas que lo forman pero, existen algunas de esas “cosas” que no han sido aún detectadas por nosotros, que no conocemos y, de esa manera, surgen las dudas a cuestiones que no podemos explicar y preguntas que no podemos contestar. La ciencia sólo tiene un camino: la certeza de las cosas mil veces comprobadas y, aún así, hay que seguir comprobando para cerciorarse de que las comprobaciones eran correctas.

Las conjeturas y las hipótesis están bien, son admisibles en el juego del querer buscar la verdad de las cosas y de las cuestiones que se debaten. Sin embargo, hay que ser conscientes de que, son sólo eso,  conjeturas e hipótesis. Las teorías son el camino hacia la verdad pero no son la verdad, y, precisamente por eso me choca, cuando escucho a científicos “sobresalientes” hablar de “materia oscura”.

Aquí hablamos, comentamos y debatimos y cada cual expone sus ideas y su parecer sobre los asuntos que solemos tratar que,  de manera estelar -nunca mejor dicho- está ocupado por el Universo y por todo lo que lo conforma: Materia, espaciotiempo, fuerzas de la Naturaleza y, a partir de ahí, con esas piezas, se forman todos los demás elementos que aquí barajamos, tales como estrellas y galaxias, nebulosas, agujeros negros, “materia oscura”, los púlsares y los cuásars, y, todo ello conformado por átomos de materia que son pequeños objetos formados ma su vez, por otros aún más pequeños. Así, hemos unido lo pequeño a lo grande y a lo muy grande pero… ¡Nos falta tánto por saber!

Aquí, aunque de vez en cuando fantaseamos con el futuro, y hasta con los viajes en el tiempo, lo cierto es que, no hay lugar para esoterismos ni ideas peregrinas sino que, muy ajustado a lo científico, imponemos unos límites muy bien marcados a los que tenemos que ceñirnos todos y, de ves en cuando, dejamos volar nuestra imaginación pero así lo decimos, que es sólo eso, imaginación y de ninguna manera pretendemos que lo imaginado, por muy sugestivo que nos pueda parecer, lo podamos presentar como un hecho real, ya que…, no lo es.

Se ha comentado alguna vez aquí que muchos acuden a este lugar como posible fuente del saber. Incluso algunos, aquí han podido encontrar los argumentos necesarios para sus trabajos. Y, si eso es así (que parece que lo es), no estaría bien que se jugara a confundir las cosas y, desde luego, nos tenemos que ajustar a lo que es ciencia, es decir, a los hechos comprobados. Ello no impide que, como antes digo, podamos lanzar teorías e hipótesis sobre algunos de los temas tratados, sobre todo, en aquellos casos en los que aún no conocemos la realidad de los hechos, como podría ser el caso de la vida extraterrestre o de la materia oscura.

Tanto en el caso de la posible vida extraterretre como en el de la materia oscura, por ejemplo,  podremos exponer lo que a cada cual le parezca que podría ser, sin embargo, no podemos lanzar ideas estrambóticas sobre como se forman las estrellas, como evolucionan y como finalmente mueren y en qué se convierten, ya que, por sabido y sobradamente comprobado y estudiado, el margen de elucubrar sobre esto es muy limitado al haberse llegado a un nivel aceptable de lo que todo eso puede ser. Las cosas son como son y no como a algunos les gustaría que fuesen.

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La misión Kepler busca planetas extrasolares y estudia el interior de las estrellas a través de sus vibraciones. En esta composición se observa una de estas estrellas con un planeta orbitando entorno a ella. La estrella oscila debido a ondas acústicas resonantes.

Las trazas en rojo representan las oscilaciones que recorren el interior de la estrella. En la representación se ven los caminos recorridos por las ondas entre la superficie y un punto de su interior y que hay ondas que llegan hasta el núcleo del Sol y otras que quedan atrapadas más cerca de su superficie.  (Fuente: Gabriel Pérez Díaz, Instituto de Astrofísica de Canarias).

Mientras  en el núcleo del Sol quede suficiente hidrógeno para mantener las reacciones termonucleares, la estrella que nos alumbra inundará la Tierra con radiación solar, que suministra la energía necesaria para mantener la mayoría de los procesos físicos y químicos que se producen en nuestro planeta.

Esta radiación calienta la atmósfera y el océano, genera vientos y lluvias y sostiene el inexorable proceso de la denudación. De todas las conversiones generadas de las energías globales que se producen en la Tierra, las geotectónicas (la lenta modificación del fondo oceánico y de los continentes, acompañada de terremotos y las espectaculares liberaciones energéticas de los volcanes), son las únicas que no proceden de la radiación solar, sino de la gravedad y de la liberación gradual del calor terrestre.

La luz solar también suministra la energía necesaria para la fotosíntesis, la más importante transformación bioquímica, creando nueva biomasa en bacterias, fitoplancton, plantas superiores y, sobre todo, en bosques y praderas. Esta síntesis es el fundamento de la cadena alimenticia necesaria para el metabolismo heterótrofo de animales y personas, a los cuales la nutrición les permite desarrollar actividades que van desde una simple carrera a trabajos más elaborados, como la ocupación laboral y el ocio.

Así de importante es la luz. Las sociedades humanas, desde los pequeños grupos de cazadores o pastores hasta las sociedades más complejas que dependen de los enormes flujos de combustibles fósiles y electricidad, han estado ineludiblemente ligadas al continuo flujo de energía solar y a los almacenamientos energéticos procedentes de la misma.

El proceso de formación de carbón a partir de restos vegetales acumulados en zonas acuáticas y sumergidos, de tal manera que estaban aislados de la atmósfera, sufrieron una transformación por efecto de las bacterias anaeróbicas, que aumentan la concentración de carbono de los azúcares y desprenden gases, como metano y anhídrido carbónico. Así se forma una masa gelatinosa de turba. Posteriormente, ésta se hunde y sobre ella se van depositando nuevas capas. Las más inferiores pueden sufrir transformaciones metamórficas debido a la elevada presión y temperatura que soportan, convirtiéndose en grafito. Las condiciones biológicas, climáticas y estructurales más favorables para que tenga lugar esta serie de transformaciones se dieron durante el periodo carbonífero, que en Eurasia y Norteamérica se encontraban situadas en posición tropical y cubiertas de grandes bosques próximos al mar, que se inundaron debido a los movimientos verticales causados por la orogenia hercínica. Los yacimientos de carbón de mayor antigüedad proceden del devónico y los más modernos del cuaternario inferior.

La materia orgánica se transforma, el moho aparece y las condiciones del ambiente lo transforman todo. De la misma manera, ocurre con los combustibles fósiles que, a partir de plantas y materia en estado anaeróbico, se producen esas transformaciones a lo largo de millones de años.

Bacterias metanógenas como estas bacterias terrestres de la imagen podrían ser las responsables de la liberación de gas metano en Marte

La primera etapa del proceso de degradación de la materia orgánica es la formación de metano por la acción de las bacterias. Posteriormente, durante el enterramiento de la misma, se produce la transformación a un producto intermedio denominado kerógeno, que puede ser de distintos tipos dependiendo de la materia orgánica original presente en los sedimentos. Así, los denominados kerógenos de tipo I e II darán lugar a la generación de petróleo. Junto con la presión actúa la temperatura, que alcanza las condiciones más favorables para la producción entre los 70 y los 100 ºC. Estas temperaturas pueden alcanzarse, dependiendo del gradiente geotérmico, entre los 2 y los 3,5 km de profundidad. Con el aumento de la temperatura disminuye la producción de petróleo y aumenta la de gas “húmedo” (se llama así, ya que junto con el metano entran en la composición etano, propano y butano, que pueden condensarse, con facilidad a la fase líquida). A partir de los 150 ºC se genera gas seco (compuesto principalmente de metano), y si el enterramiento es más profundo, los residuos pueden llegar a convertirse en grafito.

El carbono es un elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante. Es el pilar básico de la química orgánica.

Pero el proceso de formación del petróleo se origina a partir de acumulaciones de plancton marino que sufre transformaciones, semejantes a la carbonización, por bacterias anaeróbicas, y que dan lugar a una materia denominada sapropel y posteriormente a la mezcla de hidrocarburos típica del petróleo. Esta transformación de hidrocarburos suele tener lugar al mismo tiempo que el proceso de sedimentación de arenas y arcillas que se transformarán en areniscas y margas, y quedarán impregnadas por el petróleo, dando lugar a las rocas madre de éste. Cuando éstas sufren presiones orogénicas o simplemente quedan sometidas a una mayor presión al hundirse los sedimentos, el petróleo migra hasta encontrarse con rocas impermeables que impiden su avance y se acumula en el subsuelo, generando los verdaderos yacimientos petrolíferos.

Los hidrocarburos gaseosos están acumulados en la parte superior de estos yacimientos de petróleo (aceites de roca: del latín petram, “piedra” y oleum, “aceite”), que es un aceite mineral hidrocarbonato, oleaginoso, inflamable, de olor acre, densidad inferior a la del agua y cuyo color varía desde el negro al incoloro. Consta principalmente de hidrocarburos líquidos, en los que se encuentran disueltos hidrocarburos sólidos (asfaltos y betunes) y gaseosos (metano, butano y acetileno); también contiene pequeñas porciones de nitrógeno, azufre, oxígeno, colesterina, porfirinas, vanadio, níquel, cobalto y molibdeno. De todo esto, mediante procesos industriales de refinado, se obtienen los productos de todos conocidos como la gasolina, nafta, queroseno, gasóleo, etc.

Su combustión es una de las fuentes más importantes de contaminación por los elevados porcentajes de azufre y otras materias que contiene. Sin embargo, por obtener esta fuente de contaminación y “riqueza” se crean conflictos que desembocan en las guerras que azotan nuestro mundo.

Ahora, después de esta breve explicación, sabemos un poco más sobre esta materia prima que ha servido, y continuará aún algún tiempo sirviendo de base a muchas generaciones pasadas y alguna menos futura: civilizaciones del combustible sólido, con su profesión de servicios energéticos, transporte generalizado y exceso de información (no siempre deseable, ya que si elimináramos el 80% de las programaciones televisivas, el mundo sería algo más culto y estaría menos embrutecido).

Un observador extraterrestre no podría encontrar nada extraordinario que le permitiera distinguir el Sol entre los millones de estrellas similares que existen en la nuestra y en otras galaxias, y que a su vez representan una fracción de cientos de miles de millones de cuerpos radiantes que las forman. Como se ha dicho otras veces, nuestro Sol pertenece a una clase común de estrella localizada aproximadamente en el centro de la secuencia principal del esquema de clasificación conocido como de Herzsprung-Russell, denominada enana G2, que posee un característico color amarillo y una magnitud estelar poco importante (+4’83). Así que, después de 4.500 millones de años, el Sol está a la mitad de su vida y va camino de transformarse de enana en gigante roja. Cuando esto ocurra, su luminosidad será mil veces mayor que la actual, y su diámetro, enormemente expandido, alcanzará (probablemente) la Tierra. Durante algún tiempo el planeta girará dentro de una órbita en el interior de la ligera cubierta de la estrella, pero final e inevitablemente caerá describiendo una espiral hasta ser engullida por el núcleo de la gigante roja.

Mucho antes de que el Sol se transforme en una gigante roja la vida en la Tierra desaparecerá. Según se contraiga el núcleo solar, las reacciones termonucleares calentarán su capa externa; el diámetro de la estrella se expandirá unas diez mil veces y la radiación de la subgigante roja evaporará los océanos y mares de la Tierra generando fortísimos vientos calientes en la convulsa atmósfera del planeta.

Sin embargo, mientras haya hidrógeno en el núcleo de la estrella, los inexorables cambios de su luminosidad serán graduales y el Sol continuará suministrando la energía necesaria, tanto para la vida en la Tierra como para la mayoría de las transformaciones físicas que ocurren en ella.

Las primeras explicaciones científicas de la radiación solar, cálculo basado en la gravitación de Hermann Helmholtz, conducen a una estimación de la vida de la estrella de unos treinta millones de años. La famosa ecuación de Einstein relacionando la materia y la energía abrió el camino hacia un modelo más preciso que, por sí sólo, tampoco nos ofrece una solución completamente satisfactoria. Por otra parte, no parece probable que la transformación total de materia solar, convirtiendo los núcleos atómicos y los electrones en radiación (según teorizaba Sir Arthur Eddington), pueda producirse ni siquiera a temperaturas superiores a los diez mil millones de grados Kelvin (K). La idea hoy aceptada de que la producción de la energía en el núcleo del Sol obedece a reacciones nucleares fue propuesta a finales de los años treinta por Hans Bethe, Charles Critchfield y Carl Friedrich von Weizsäcker.

La fusión de hidrógeno en helio, en el ciclo protón–protón, se inicia cuando la temperatura alcanza los trece millones de grados Kelvin. Justo por encima de los 16 millones Kelvin empieza a dominar el ciclo carbono-nitrógeno que genera C¹². No podemos estar seguros, pero de acuerdo con los mejores modelos, el ciclo C-N genera solamente un 1’5% de la energía total del Sol.

Las reacciones en el núcleo solar consumen entre 4’3 y 4’6 millones de toneladas de materia cada segundo, de manera que de 4.654.000 t de hidrógeno, 4.650.000 se transforman en helio, y las 4.000 toneladas que faltan son lanzadas al espacio en forma de radiación termonuclear (luz y calor) de la que una pequeña parte nos llega a la Tierra para hacer posible la vida.

De acuerdo a la relación masa-energía de Einstein, liberan 3’89×10²⁶ J de energía nuclear. Este inmenso flujo de energía es rápidamente transformado en energía térmica, que es transportado, isotrópicamente, hacia el exterior, primero por irradiación aleatoria y luego más rápidamente por convección direccional.

Suponiendo (como antes apuntaba) que la radiación es isótropa, la potencia de la luz visible que atraviesa cada metro cuadrado de la capa emisora de la fotosfera es aproximadamente de 64 MW. Como en el espacio no hay prácticamente atenuación de la radiación solar, cuando ésta alcanza la órbita de la Tierra tiene una densidad de potencia igual al cociente entre la luminosidad total del Sol (3’89×1026 W) y el área de una esfera de radio orbital (que, como promedio, es de unos 150 millones de kilómetros).

Este flujo, tradicionalmente conocido como la constante solar, es la tasa máxima de energía que llega a la parte superior de la atmósfera terrestre. A principios de los años setenta, la NASA utilizó para el diseño de las naves espaciales un valor de la constante solar igual a 1.353 W/m². El flujo ha sido medido directamente en el espacio desde 1979, cuando el satélite Nimbus 7 obtuvo un valor de 1.371 W/m². En el más reciente satélite de la Solar Maximum Mission lanzado en 1980 se obtuvo una media ponderada de 1.368’3 W/m².

Las observaciones continuadas desde el espacio han revelado la existencia de una compleja regularidad de pequeñas fluctuaciones de corta duración que, debido a la interferencia de la atmósfera, no habían podido ser observadas anteriormente. Estas fluctuaciones de poca duración (del orden de días a semanas) y de hasta un 0’2 por ciento son debidas al paso de manchas oscuras y fáculas brillantes que arrastra el Sol en su rotación; el ciclo medido es de 11 años, en el que la radiación solar disminuye en un 0’1 por ciento entre el valor máxima y el mínimo.

Una onda electromagnética está formada por paquetes muy pequeños de energía llamados fotones. La energía de cada paquete o fotón es directamente proporcional a la frecuencia de la onda: Cuanta más alta es la frecuencia, mayor es la cantidad de energía contenida en cada fotón.

El efecto de las ondas electromagnéticas en los sistemas biológicos está determinado en parte por la intensidad del campo y en parte por la cantidad de energía contenida en cada fotón.

La longitud de onda de la energía electromagnética emitida por el Sol y que llega a la Tierra varía en más de diez órdenes de magnitud. Va desde la longitud de onda más corta, que corresponde a los rayos gamma y rayos X de menos de 10^-10 m, hasta la longitud de ondas de radio que superan el metro.

El aspecto del espectro de la radiación solar es similar al de un cuerpo negro a 6.000º K. Ambos espectros son especialmente parecidos en el rango de la longitud de onda mayor que la del amarillo, pero para longitudes de onda menores, el espectro solar cae notablemente por debajo de la línea de los 6.000º K. De acuerdo con la ley de desplazamiento de Wien, la emisión máxima a esta temperatura es de 483 nm, cerca del final de la zona azul del espectro visible y próximo al verde.

El flujo de energía se reparte desigualmente entre las tres grandes categorías espectrales: radiación ultravioleta (UV), cuya longitud de onda va desde las más cortas hasta los 400 nm y contribuye con menos del 9 por ciento de la radiación total; la luz visible, que va desde los 400 nm del violeta más lejano hasta los 700 nm del rojo más oscuro y representa un 39 por ciento; y la radiación infrarroja (IR), que representa cerca del 52 por ciento.

Distribución de la radiación solar que llega a la superficie terrestre, expresada en kcal/(cm2/año)

No todos los puntos de la superficie terrestre reciben la misma cantidad de radiación solar. La posición relativa de la Tierra respecto al Sol, y el movimiento de la misma alrededor del astro condicionan, por ejemplo, que en el ecuador se reciba más energía que en los polos y que en verano llegue más que en invierno.

Los valores más altos de radiación a nivel del suelo se registran en algunos desiertos, donde se han llegado a medir 220 kcal/(cm²/año). Los mínimos se dan en los polos, donde hay estimaciones inferiores a 80 kcal/(cm²/año). En España, los valores aumentan de norte a sur y oscilan entre 110 y 150 kcal/(cm²/año)

La radiación que llega a la superficie de la Tierra es muy diferente de la radiación extraterrestre, tanto cualitativa como cuantitativamente. Las razones físicas de esta diferencia son varias: que la órbita de la Tierra es elíptica, la propia forma del planeta, la inclinación del eje de rotación, la composición de la atmósfera y la reflectividad (albedo) de las nubes y superficies terrestres. Consecuentemente, la radiación solar que llega a la superficie de la Tierra presenta una compleja pauta espacial y temporal. La media anual global es ligeramente inferior a 170 W/m² en los océanos y de unos 180 W/m² en los continentes. La diferencia más importante del valor esperado, según la latitud de la zona, se encuentra en la disminución que se presenta en los trópicos y durante los monzones subtropicales, debido a la alta nubosidad. Grandes regiones de Brasil, Nigeria y el sur de China reciben menos insolación que Nueva Inglaterra o las regiones de Europa occidental. Es aún más sorprendente que no haya diferencia entre el flujo máximo que se recibe al mediodía durante el verano en Yakarta, situada en el ecuador, y el que se recibe en ciudades subárticas como Edmonton en Canadá o Yakutsk en Liberia. Quizás el mejor ejemplo sea el de Oahu, donde la casi siempre nublada cordillera Koolau, que intercepta las nubes y las lluvias arrastran los alisios, tiene una media anual de radiación de 150 W/m², mientras que en Pearl Harbor, a 15 Km de distancia en la dirección del viento, la media es de 250 W/m².

Viendo el mapa me explico que los del norte de Europa se vengan a nuestras playas

La radiación solar media de 170 W/m² representa anualmente una energía de 2’7×10²⁴ J, que equivale a 87 PW. Esta cantidad es casi 8.000 veces mayor que el consumo mundial de combustibles sólidos y electricidad durante los primeros años noventa. Sólo una pequeña fracción de este inmenso flujo es absorbida por los pigmentos de las plantas para realizar la fotosíntesis, y una parte algo mayor, pero también pequeña, se utiliza para calentar las plantas, los cuerpos de los animales y las personas, así como sus refugios.

La radiación también sustenta la vida porque al calentar los océanos, las rocas y los suelos, impulsa funciones fundamentales en la biosfera, tales como el ciclo del agua, la formación de los vientos, el mantenimiento de la temperatura adecuada para que funcionen los procesos metabólicos y la descomposición orgánica. Además, es la causante de la erosión que transporta los nutrientes minerales para la producción primaria de materia orgánica.

                                                  Sección transversal del Sol

A la larga, para mantener el equilibrio térmico del planeta, la radiación solar absorbida debe emitirse al espacio, pero la longitud de onda está drásticamente desplazada hacia el infrarrojo. A diferencia de la radiación de longitud de onda corta emitida por el Sol, que está determinada por la temperatura de la fotosfera (5.800º K), la radiación terrestre corresponde muy aproximadamente a las emisiones electromagnéticas de un cuerpo negro a 300º K (27ª C). El máximo de emisión de esa esfera caliente está en la zona del IR a 966 μm. Como el 99% de la radiación solar llega en longitudes de onda menores de 4 μm y el espectro terrestre apenas alcanza los 3 μm, el solapamiento de frecuencias entre estos dos grandes flujos de energías es mínimo.

          Reacción protón–protón para formar helio 4 liberando energía.

emilio silvera

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