Como mencioné otras veces, la evolución de nuestro Sol, con el paso del tiempo, lo llevará de manera irremediable primero a expandirse como Gigante Roja hasta alcanzar los límites  de la Tierra y, segundo a contraerse más y más para ganar la densidad de una estrella enana blanca y, sólo podrá evitar su propio colapso por la presión de degeneración de los electrones. La densidad que alcanzará la enana blancaserás de 5×10⁸ Kg/m³.

Desde la secuencia que el gráfico nos enseña, finalmente, el Sol puede quedar como la imagen de arriba, es decir, una Nebulosa planetaria qwue podría ser como esta o diferente -las versiones son muy variadas-, en la que, en el centro, reluce una caliente enana blanca que emite una fuerte radiación ultravioleta que ioniza todo el gas circundante.

En su fase anterior, la de gigante roja, crece varias veces su tamaño original, y en el caso de nuestro Sol su órbita sobrepasará al planeta Mercurio, al planeta Venus y probablemente al planeta Tierra, que para entonces, por lo elevado de las temperaturas reinantes, habrá visto evaporarse el agua de los ríos y océanos hasta dejarlo seco y yermo, sin posibilidad de vida.

Para cuando todo eso ocurra, ¿quién estará aquí?; faltan varios miles de años y, si la Humanidad no se ha destruido a sí misma, espero que para entonces tenga preparado todos los medios necesarios para instalarse en otros mundos, preferiblemente fuera de nuestro Sistema Solar, ya que los planetas vecinos, una vez desaparecido el Sol, no creo que reúnan las condiciones idóneas para acoger la vida, y las lunas de esos planetas tampoco parecer suficientemente acogedoras: Io, el tercer satélite más grande de Júpiter, sólo tiene un diámetro de 3.630 Km y es una caldera volcánica donde la radiante lava fluye de sus muchos volcanes. Toda la superficie de Io tiene un color amarillento debido a los depósitos de azufre u óxido de azufre. Existen extensas llanuras y regiones montañosas en Io, aunque no cráteres de impacto, indicando que su superficie es muy joven geológicamente.

La densidad de Io, 3’57 g/cm³, sugiere que tiene un núcleo de hierro-azufre de unos 1.500 Km de radio y un manto de silicatos. Las actividades volcánicas de Io son el resultado del calor liberado por las fuerzas de marea, que distorsionan el satélite a medida que se acerca o se aleja de Júpiter en su órbita.

Europa, el cuarto satélite más grande de Júpiter y el segundo de los cuatro satélites galileanos en distancia al planeta, conocido también como Júpiter II, tiene un diámetro de 3.138 Km, ligeramente menor que nuestra Luna. La densidad de Europa es de 2’97 g/cm³ indicando que está compuesta fundamentalmente por rocas de silicio, mezcladas con, al menos, un 5% de agua.

La superficie es brillante y helada con un albedo de 0’64, dominada por redes de fracturas oscuras y lineales, algunas de más de 1.000 Km de longitud. Se han identificado en Europa al menos una docena de cráteres de impacto.

Ganímedes, el satélite más grande de Júpiter y el mayor del Sistema Solar, con un diámetro de 5.262 Km, conocido como Júpiter III y es el más brillante de los satélites galileanos. La densidad de este satélite es de 1’94 g/cm³ y posee una superficie helada llena de contrastes con regiones de alto y bajo albedo, cubiertos por complejos sistemas de surcos, indicando la existencia de varias fases de actividad en la corteza en el pasado. Algunos de los cráteres de impacto más grandes sobre la superficie se han convertido en palimpsestos debido al lento flujo del hielo, como en un glaciar.

Titán, el satélite más grande de Saturno y el segundo más grande del Sistema Solar, con un diámetro de 5.150 Km; también conocido como Saturno VI. Fue descubierto en 1.655 por C. Huygens. La composición más probable de Titán es rocas e  hielo en partes iguales aproximadamente. Es el único satélite del Sistema Solar que tiene una atmósfera sustancial. La atmósfera está compuesta principalmente por nitrógeno, con un 2/10% de metano, un 0’2% de hidrógeno (porcentajes moleculares) y trazas de etano, propano, etino, cianuro de hidrógeno y monóxido de carbono. Su temperatura es de -180 ºC y pueden existir lloviznas de metano en la superficie y posiblemente nieve de metano. A unos 200 Km de altura abundan espesas nubes anaranjadas de hidrocarburos y existen además capas de neblina atmosférica hasta los 500 Km.

Las sondas Voyager revelaron un casquete polar norte en las nubes de Titán, con un collar ligeramente más oscuro a su alrededor. Además, el hemisferio norte era marcadamente más oscuro que el sur. Ambos son probablemente efectos estacionales.

Otras muchas lunas acompañan a nuestros planetas vecinos: Phobos y Deimos en Marte; Callisto, Amalthea, Leda, etc. en Júpiter; Pan, Atlas, Prometheus, Pandora, etc. en Saturno; Cordelia, Ophelia, Bianca, Ariel, etc. en Urano; Galatea, Larissa, Tritón, Nereid, etc. en Neptuno; Charon en Plutón… hasta formar un conjunto aproximado de más de 60 lunas.

                                                                                                                 Mercurio y Venus

De los planetas vecinos, Mercurio y Venus están descartados para la vida, y Marte con su delgada atmósfera compuesta (en volumen) por alrededor  del 95% de dióxido de carbono, 2’7% de nitrógeno, 1’6% de argón, 0’1% de monóxido de carbono y pequeñas trazas variables de vapor de agua, con unas temperaturas superficiales de entre 0 y -125 ºC, siendo la media de -50 ºC.

Es relativamente frecuente la presencia de vapor de agua en nubes blancas o de dióxido de carbono en dichas nubes cerca de latitudes polares. Existen dos casquetes de hielo de agua permanentes en los polos, que nunca se funden y que en invierno aumentan de tamaño al convertirse en casquetes de dióxido de carbono congelado, hasta alcanzar los 60º de longitud.

Ocurren esporádicamente tormentas de polvo, pudiendo extenderse hasta cubrir la totalidad del planeta con una neblina amarilla, oscureciendo los accidentes superficiales más familiares. La superficie de Marte es de basalto volcánico con un alto contenido en hierro, que le da al planeta el color característico por el que se le denomina “el planeta rojo”. Existen muchas áreas de dunas de arena rodeando los casquetes polares que constituyen los mayores campos de dunas del Sistema Solar.

                             Olimpus Mont en Marte

El volcán que da lugar al Monte Olimpo, en Marte, es la mayor cumbre conocida en el Sistema Solar: tiene unos 27 km de altura, tres veces la altura del Everest (8,85 km) Sus dimensiones son tales que una persona que estuviese en la superficie marciana no sería capaz de ver la silueta del volcán, ni siquiera desde una distancia a la cual la curvatura del planeta empezara a ocultarla. El efecto por tanto sería el de estar contemplando una “pared”, o bien confundir la misma con la línea del horizonte. La única forma de ver la montaña adecuadamente es desde el espacio. Igualmente, si alguien se encontrara en la cima del volcán y mirase hacia abajo no podría ver el final, ya que la pendiente llegaría hasta el horizonte…

La actividad volcánica fue intensa en el pasado. Tharsis Montes es la mayor región volcánica, estando Olympus Monts situado en el noroeste, y la vasta estructura colapsada Alba Patera, en el norte. Juntas, estas áreas volcánicas constituyen casi el 10% de la superficie del planeta. No hay volcanes activos en Marte, aunque en el pasado produjeron llanuras de lava que se extendieron cientos de kilómetros.

Muchos de los cráteres de impacto más recientes, como cráteres de terraplén, tienen grandes pendientes en los bordes de sus mantas de proyecciones, sugiriendo que la superficie estaba húmeda o llena de barro cuando se produjo el impacto.

Aunque -según parece- no existe en la actualidad agua líquida en la superficie de Marte, hay indicios muy firmes de que en el suelo si como lo han podido compribar varias de las sonsas allí enviadas como, por ejemplo, La Mars Phoenix. Las huellas halladas en el terreno de Marte, nos habla de que allí antiguamente el planeta  tuvo ríos y lagos cuando existía una atmósfera más densa, caliente y húmeda. Uno de los canales secos es Ma’adim Vallis, de unos 200 Km de longitud y varios kilómetros de ancho. También se han hallado huelvas mareales de antiguos mares y océanos.

Muchos son los lugares del planeta Marte en los que están presentes las huellas del agua corriente y cantarina que en otros tiempos, alegró el sonido del planeta. Internamente, Marte probablemente tiene una litosfera de cientos de kilómetros de espesor, una astenosfera rocosa y un núcleo metálico de aproximadamente la mitad del diámetro del planeta.

Marte no posee un campo magnético importante; su diámetro ecuatorial es de 6.794 Km, su velocidad de escape de 5,02 Km/s y su densidad media de 3’94 g/cm³. Dista del Sol 1’524 UA.

Tanto las lunas antes mencionadas como el planeta Marte son objetos de interesantes estudios que nos facilitarán importantes conocimientos de los objetos que pueblan el espacio exterior y de cómo serán muchos de los planetas y lunas que nos encontraremos más allá de nuestro Sistema Solar.

 Pero todo de queda ahí, en una interesante experiencia que tenemos que confirmar

Sin embargo, como lugares para vivir e instalarse no parecen, por sus condiciones físicas-ambientales, los más idóneos. Si acaso, en algunos de estos objetos celestes se podrán instalar bases intermedias para el despegue hacia otros mundos más lejanos, para aprovechar sus recursos de materiales minerales, hidrocarburos, etc. que poseen en abundancia pero, desgraciadamente, no son lugares aptos para instalar a la Humanidad que necesitaría crear, artificialmente, costosas instalaciones que simularan las condiciones terrestres, y tal empresa ni económica, ni tecnológicamente es tarea fácil.

Así las cosas, el único camino posible para el futuro de la Humanidad será avanzar en la exploración del espacio exterior, construir naves espaciales mejor dotadas en todos los sentidos, sobre todo: aislante de radiaciones nocivas y peligrosas para la salud de los tripulantes, dispositivo antiflotabilidad que imite la gravedad terrestre, espacios hidropónicos que produzcan cosechas continuas de verduras y tubérculos, plantas de reciclaje que depuren de manera continuada el agua de toda la nave, motones lumínicos de fotones, antimateria, etc. que de alguna manera imite la velocidad relativista, laboratorios con instalaciones tecnológicas de última generación con potentes y sofisticados ordenadores que avancen y mejoren continuamente sobre el conocimiento científico de la física, la química y la biología, y, en fin y sobre todo, una conciencia colectiva de todos los gobiernos del mundo para comprender que su principal cometido es mirar y tratar de conseguir el mayor bienestar y la seguridad de todos los ciudadanos y, de entre otras cuestiones, una importante es la de destinar una parte importante de los recursos para investigar, explorar y preparar el futuro de las generaciones futuras.

No podemos descansar.

emilio silvera

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Llegará un tiempo en los últimos años en que el Océano aflojará los lazos en los que hemos estado atados, en que se revelará una tierra inmensa…y Tule ya no será el más remoto de los paises. Así se expresaba Séneca y quería significar que los lazos que nos atan a nuestro planeta serán rotos algún día, cuando en posesión del conocimiento necesario, podamos volar hacia las lejanas estrellas, a otros mundos, otras “Tierras”, otras gentes y, el concepto de lo remoto, no tendrá sentido entonces, ya que, todo será lo mismo y el aquí y allí, formarán parte de un todo simplemente más grande y sin limitaciones.

El nuevo despertar de la indagación inteligente de la Naturaleza del espacio cosmológico que asociamos con el Renacimiento tuvo sus raíces en una época de exploraciones terrestres que se inició aproximadamente en el tiempo de las aventuras de Marco Polo en China, en el siglo XIII, y culminó doscientos años más tarde con el (re) descubrimiento de América por Cristobal Colón. La Astronomía y la exploración de la Tierra, por supuesto, estaban relacionadas desde hacía tiempo. Durante milenios los navegantes se habían guiado por las estrellas utilizando sus entonces rísticos instrumentos.

Así lo prueba la costumbre china de llamar “balsas estelares”  a sus juncos de mar abierto y la leyenda de que Jasón el argonauta fue el primer hombre que recurrió a las constelaciones para memorizar el cielo nocturno. Cuando Magallanes cruzó el Pacífico, su flota siguió una estrella artificial que consistía en una antorcha encendida colocada en la popa de su barco, y navegó por aguas que habían atravesado miles de años antes los colonizadores de Micronesia, Australia y Nueva Guinea, aventureros tripulantes de canoas que llevaban sus mapas estelares en su cabeza. Virgilio puso de relieve la importancia de observar las estrellas en su relato de la fundación de Roma por Eneas

Y todavía la noche, impulsada por las horas,
No había llegado a la mitad de su curso: de su lecho
Se levanta Palinuro, siempre vigilante,
Examina todos los vientos y capta en su oido
Las brisas; en los cielos silenciosos
Observa las estrellas que los atraviesan,
Arturo, y las lluviosas Híades.
Y las Osas gemelas y Orion cubierta de oro.
Y cuando todo lo que ve está en calma en el cielo despejado,
Da desde la popa la clara señal.
Levantamos el campo, reiniciamos nuestro camino
Ydesplegamos nuestrasa velas.
Y ya el Alba el cielo
Enrojecía mientras huían las estrellas,
Cuando a lo lejos contmplamos las sombreadas colinas
Y abajo Italia. “¡Italia!”

Los exploradores terrestres y los indios también se guiaban por las estrellas, cuando perdidos en el bosque, se reconfortaban mirando el cielo cuyas manos eran la gan endidura que divide la región del Cisne y Sagittario, y a los esclavos que huían hacia el norte a través de los pinos achaparrados de Georgia y el Mississippi se les aconsejaba seguir la calabaza para beber, que se refería a la Osa Mayor. Tolomeo usó su considerable conocimiento de la geografía como apoyo de sus estudios en astronomía; su afirmación de que la Tierra sólo es un punto comparada con la esfera celeste se basaba en parte en el testimonio de viajeros que se aventuraron en dirigirse al sur, en África central, o al norte, hacia Tule, e informaron no haber visto ninguna prueba de que sus desplazamientos los hubiera acercado ni en un mínimo grado a las estrellas en esos parajes del cielo.

La latitud ha sido un parámetro el cual tomaban para guiarse a partir de la polaris y junto con el uso del instrumento llamado sextante. Por la noche, la única guía para los marineros la constituía la esfera del firmamento estrellado. Para el observador terrestre, los astros parecen estar situados sobre la superficie de una gran esfera.

Esta “ esfera” era lo que los antiguos navegantes creían una superficie esférica imaginaria sobre la cual situaban los astros. Esta creencia que sostenian los antiguos marineros reforzaba la idea de que nosotros eramos en centro del universo por miles de años. Las estrellas mas importantes en esta bodeda celeste y que ocupaban para guiarse eran la estrella polar, la cruz del sur, kochab y la canope. tuvieron que aprovechar las constelaciones como las únicas acompañantes nocturnas.

Así, aunque el principal motivo de aquella oleada de exploraciones europeas era económico -aquellos aventureros esperaban obtener grandes fortunas y conquistar grandes tesoros-  y se lanzaban al océano esperando poder orientarse, navegando por la ruta oceánica hacia el Este guiado por las estrellas -no es sorprendente enterarse de que uno de sus instigadores fue un astrónomo. Era un florentino llamado Paolo Pozzo Toscanelli, quien subrayaba que en el Este se encontraría conocimiento tanto como riqueza-. En Asia, Toscanelli le escribió tentadoramente a Colón:

En su carta, Toscanelli le decía a Colón: “…es digna de ser buscada por los latinos, no sólo porque permitiría adquirir una enorme riqueza en forma de oro, plata, gemas preciosas de toda clase y especias que nunca llegan a nosotros, sino también por los hombres eruditos, los sabios filósofos y astrólogos mediante cuyo genio y artes son gobernados esos poderosos y magnificos paises”

Buena parte del atractivo novelesco que coloreaban la imagen Occidental del Este provenían del extraordinario libro de Marco Polo que relataban sus igualmente extraordinarios viajes en China. Marco venía de Venecia, que no era ningún lugar atrasado, pero nada lo había preparado para algo como Hangzhou, que visitó en 1276 y de cuyo impacto nunca se recuperó totalmente. “La m´ças grande ciudad del mundo” -la llamó- donde pueden encontrarse tantos placeres que uno cree estar en el Paraiso”.

Hangzhou estaba a orillas de un lago y en medio de montañas difusas y brumosas, cuya pintira fiel por pintores paisajistas Sung aún sorprende a los ojos occidentales como algo casi demasiado bello para ser verdadero, Marco Polo informaba.

“En medio del lago hay dos islas, en cada una de las cuales se eleva un palacio con un número increíble de grandes habitaciones y pabellones separados. Y cuando alguien desea celebrar una fiesta matrimonial o dar un gran banquete, solía hacerlo en uno de esos pabellones. Y allí se encontraba todo lo necesario para ello gracias a la contribución de todos los ciudadanos que habían contribuído en la medida de sus posibilidades para que, cuando alguien lo necesitara, los pudiera utilizar en esos bellos palacios.”

El espíritu de ese nuevo epicentro aventurero era Segres, una punta terrestre del extremo suroccidental de Europa que penetra en el Océano como un Cabo Cañaveral del Renacimiento. Alli, en 1419, el Principe Enrique el Navegante creo una especie de puerto espacial. En la Biblioteca de Segres se contenía una edición de Marco Polo (traducida por su vagabundo hermano Pedro) y una serie de otros libros que estimulñaron la creencia de muchos de aquellos navegantes aventureros que llegaron a abrior una rura hacia el Este circunnavegando África y abriendo una nueva ruta marina.

Herodoto, Euxodo, Cízico, Estrabón…todos nos hablaron de aquellos viajeros que llegaron más allá de las Columnas de Hércules, en la lejana Tule, esa región en la que Platón sitúo a la Atlántida.

Pero eso es otra historia y, me tengo que preguntar cómo he podido llegar hasta aquí…¡Yo sólo quería hablar de Astronomía!

emilio silvera

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Decaimiento β^– de un núcleo. Se ilustra cómo uno de los neutrones se convierte en un protón a la vez que emite un electrón (β^–) y un antineutrino electrónico. La desintegración beta, emisión beta o decaimiento beta es un proceso mediante el cual un nucleido o núclido inestable emite una partícula beta (un electrón o positrón) para compensar la relación de neutrones y protones del núcleo atómico.

Los físicos se vieron durante mucho tiempo turbados por el hecho de que a menudo, la partícula beta emitida en una desintegración del núcleo no alberga energía suficiente para compensar la masa perdida por el núcleo.  En realidad, los electrones no eran igualmente deficitarios.  Emergían con un amplio espectro de energías, y el máximo (conseguido por muy pocos electrones), era casi correcto, pero todos los demás no llegaban a alcanzarlo en mayor o menor grado.  Las partículas alfa emitidas por un nucleido particular poseían iguales energías en cantidades inesperadas.  En ese caso, ¿qué era errónea en la emisión de partículas beta? ¿Qué había sucedido con la energía perdida?

En 1922, Lise Maitner se hizo por primera vez esta pregunta, y, hacia 1930, Niels Bohr estaba dispuesto a abandonar el gran principio de conservación de la energía, al menos en lo concerniente a partículas subatómicas.  En 1931, Wolfgang Pauli sugirió una solución para el enigma de la energía desaparecida.

Diagrama de Feynman, de una desintegración β^–. Mediante este proceso un neutrón puede convertirse en protón. En la figura uno de los tres quarks del neutrón de la izquierda (quark d, en azul), emite un bosón W^– y pasa a ser un quark (u). El bosón emitido (W^–) se desintegra en un antineutrino y un electrón.

Tal solución era muy simple: junto con la partícula beta del núcleo se desprendía otra, que se llevaba la energía desaparecida.  Esa misteriosa segunda partícula tenía propiedades bastante extrañas.  No poseía carga ni masa.  Lo único que llevaba mientras se movía a la velocidad de la luz era cierta cantidad de energía.  A decir verdad, aquello parecía un cuerpo ficticio creado exclusivamente para equilibrar el contraste de energías.

Sin embargo, tan pronto como se propuso la posibilidad de su existencia, los físicos creyeron en ella ciegamente. Y esta certeza se incrementó al descubrirse el neutrón y al saberse que se desintegraba en un protón y se liberaba un electrón, que, como en la decadencia beta, portaba insuficientes cantidades de energía.  Enrico Fermi dio a esta partícula putativa el nombre de “neutrino”, palabra italiana que significa “pequeño neutro”.

El neutrón es una partícula sin carga presente en el núcleo de los átomos, descubierta por el físico James Chadwick, hace 80 años. Lo cierto es que  el neutrón dio a los físicos otra prueba palpable de la existencia del neutrino.  Como ya he comentado en otra página de este trabajo, casi todas las partículas describen un movimiento rotatorio. Esta rotación se expresa, más o menos, en múltiples de una mitad según la dirección del giro.  Ahora bien, el protón, el neutrón y el electrón tienen rotación de una mitad. Por tanto, si el neutrón con rotación de una mitad origina un protón y un electrón, cada uno con rotación de una mitad, ¿qué sucede con la ley sobre conservación del momento angular? Aquí hay algún error. El protón y el electrón totalizan una mitad con sus rotaciones (si ambas rotaciones siguen la misma dirección) o cero (si sus rotaciones son opuestas); pero sus rotaciones no pueden sumar jamás una mitad. Sin embargo, por otra parte, el neutrino viene a solventar la cuestión.

Supongamos que la rotación del neutrón sea +½. Y admitamos también que la rotación del protón sea +½ y la del electrón -½, para dar un resultado neto de cero. Demos ahora al neutrino una rotación de +½, y la balanza quedará equilibrada.

+½(n) = +½(p) – ½(e) + ½ (neutrino)

Esas partículas (al igual que el protón, el neutrón y el electrón), que poseen espines que pueden medirse en números mitad, se consideran según un sistema de reglas elaboradas independientemente, en 1.926, por Fermi y Dirac; por ello, se las llama y conoce como estadísticas Fermi-dirac. Las partículas que obedecen a las mismas se denominan fermiones, por lo cual el protón, el electrón y el neutrón son todos fermiones.

Pero aun queda algo por equilibrar.  Una sola partícula (el neutrón) ha formado dos partículas (el protón y el electrón), y, si incluimos el neutrino, tres partículas.  Parece más razonable suponer que el neutrón se convierte en dos partículas y una antipartícula.  En otras palabras: lo que realmente necesitamos equilibrar no es un neutrino, sino un antineutrino.

El propio neutrino surgiría de la conversación de un protón en un neutrón.  Así, pues, los productos serían un neutrón (partícula), un positrón (antipartícula) y un neutrino (partícula). Esto también equilibra la balanza.

En otras palabras, la existencia de neutrinos y antineutrinos debería salvar no una, sino tres, importantes leyes de conservación: la conservación de la energía, la de conservación del espín y la de conservación de partícula/antipartícula.

Es importante conservar esas leyes puesto que parece estar presentes en toda clase de reacciones nucleares que no impliquen electrones o positrones, y sería muy útil si también se hallasen presentes en reacciones que incluyesen esas partículas.

Las más importantes conversiones protón–neutrón son las relaciones con las reacciones nucleares que se desarrollan en el Sol y en los astros.  Por consiguiente, las estrellas emiten radiaciones rápidas de neutrinos, y se calcula que tal vez pierdan a causa de esto el 6 u 8 % de su energía.  Pero eso, sería meternos en otra historia y, por mi parte, con la anterior explicación solo trataba de dar una muestra del ingenio del hombre que, como habréis visto, no es poco.

Desde que puedo recordar, he sido un amante de la Física. Me asombran cuestiones como la luz, su naturaleza de un conglomerado de colores, ondas y partículas, su velocidad que nos marca el límite del máximo que podemos correr en nuestro Universo, y en fin, muchos otros misterios que encierra esa cosa tan cotidiana que nos rodea y lo inunda todo haciendo posible que podamos ver por donde vamos, que las plantas vivan y emitan oxígeno o que nos calentemos.  Realmente, sin luz, nuestra vida no sería posible.

           La luz que, con sus contrastes nos hacen disfrutar de las maravillas de nuestro mundo

Entonces, ¿qué es realmente la luz? Bueno, en realidad, es una forma de radiación electromagnética a la que el ojo humano es sensible y sobre la cual depende nuestra consciencia visual del universo y las maravillas que contiene, Podríamos decir que sin la luz, no es que no pudiéramos ver los objetos que el universo nos muestra, es mucho más que eso, sin luz, posiblemente nosotros no podr´ñiamos estar aquí, ya que, el último término, ¿qué somos nosotros mismos? Creo que somos luz concentrada y hecha materia evolucionada que ha podido alcanzar el poder de emitir ideas y pensamientos.

Muchos (casi todos) opinan que es algo inmaterial. Los objetos materiales, grandes o muy pequeños como las galaxias o los electrones, son materia.  La luz, sin embargo, se cree que es inmaterial, dos rayos de luz se cruzan sin afectarse el uno al otro. ¡Qué gran equivocación! La luz es mucho más y, el día que sepamos su verdadera naturaleza…

           Hemos tenido que crear la luz artificial para poder desarrollar todo tipo de actividades

Está claro que, los estudiosos de la época antigua y medieval estaban por completo a oscuras acerca de la naturaleza de la luz. Especulaban sobre que consistía en partículas emitidas por objetos relucientes o tal vez por el mismo ojo. Establecieron el hecho de que la luz viajaba en línea recta, que se reflejaba en un espejo con un ángulo igual a aquel con el que el rayo choca con el espejo, y que un rayo de luz se inclina (se refracta) cuando pasa del aire al cristal, al agua o a cualquier otra sustancia transparente.

           En épocas pasadas la única luz era la emitida por el Sol y no se conocía su naturaleza

Cuando la luz entra en un cristal, o en alguna sustancia transparente, de una forma oblicua (es decir, en un ángulo respecto de la vertical), siempre se refracta en una dirección que forma un ángulo menor respecto de la vertical.  La exacta relación entre el ángulo original y el ángulo reflejado fue elaborada por primera vez en 1621 por el físico neerlandés Willerbrord Snell.  No publicó sus hallazgos y el filósofo francés René Descartes descubrió la ley, independientemente, en 1637.

Los primeros experimentos importantes acerca de la naturaleza de la luz fueron llevados a cabo por Isaac Newton en 1666, al permitir que un rayo de luz entrase en una habitación oscura a través de una grieta e las persianas, cayendo oblicuamente sobre una cara de un prisma de cristal triangular. El rayo se refracta cuando entra en el cristal y se refracta aún más en la misma dirección cuando sale por una segunda cara del prisma. (Las dos refracciones en la misma dirección se originan por que los dos lados del prisma de se encuentran en ángulo en vez de en forma paralela, como sería el caso en una lámina ordinaria de cristal.)

Newton atrapó el rayo emergente sobre una pantalla blanca para ver el efecto de la refracción reforzada.  Descubrió que, en vez de formar una mancha de luz blanca, el rayo se extendía en una gama de colores: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, y violeta, en este orden. Newton dedujo de ello que la luz blanca corriente era una mezcla de varias luces que excitaban por separado nuestros ojos para producir las diversas sensaciones de colores.  La amplia banda de sus componentes se denominó spectrum (palabra latina que significa “espectro” fantasma),  y, llegó a la conclusión de que la luz se componía de diminutas partículas (“corpúsculos”), que viajaban a enormes velocidades.

Le surgieron y se planteó algunas inquietudes y cuestiones. ¿Por qué se refractaban las partículas de luz verde más que los de luz amarilla? ¿Cómo se explicaba que dos rayos de luz se cruzaran sin perturbase mutuamente, es decir, sin que se produjeran colisiones entre partículas?

En 1678, el físico neerlandés christian Huyghens (un científico polifacético que había construido el primer reloj de péndulo y realizado importantes trabajos astronómicos) propuso una teoría opuesta: la de que la luz se componía de minúsculas ondas. Y si sus componentes fueran ondas, no sería difícil explicar los diversos difracciones de los diferentes tipos de luz a través de un medio refractante, siempre y cuando se aceptara que la luz se movía más despacio en ese medio refractante que en el aire.  La cantidad de refracción variaría con la longitud de las ondas: cuanto más corta fuese tal longitud, tanto mayor sería la refracción.   Ello significaba que la luz violeta (la más sensible a este fenómeno) debía de tener una longitud de onda mas corta que la luz azul, ésta, más corta que la verde, y así sucesivamente.

Lo que permitía al ojo distinguir los colores eran esas diferencias entre longitudes de onda.  Y, como es natural, si la luz estaba integrada por ondas, dos rayos podrían cruzarse sin dificultad alguna.  (Las ondas sonoras y las del agua se cruzan continuamente sin perder sus respectivas identidades.)

Pero la teoría de Huyqhens sobre las ondas tampoco fue muy satisfactoria. No explicaba por qué se movían en línea recta los rayos luminosos; ni por qué proyectaban sombras recortadas; ni aclaraba por qué las ondas luminosas no podían rodear los obstáculos, del mismo modo que pueden hacerlo las ondas sonoras y de agua.  Por añadidura, se objetaba que si la luz consistía en ondas, ¿cómo podía viajar por el vacío, ya que cruzaba el espacio desde el Sol y las Estrellas? ¿Cuál era esa mecánica ondulatoria?

Como veréis, la luz desde siempre, ha venido planteando dilemas y que hemos podido ir desvelando y, algunos, están aún por descubrir.

emilio silvera

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Algunos  creen que desde que Einstein sacó a la luz su relatividad especial, las leyes de Newton habían quedado olvidadas en un cuarto oscuro y, nada más lejos de la realidad. La física newtoniana siguen utilizándose ampliamente en la vida cotidiana, en la mayoría de los campos de la ciencia y en la mayor parte de la tecnología. No prestamos atención a la dilatación del tiempo cuando hacemos un viaje en avión, y los ingenieros no se preocupan  por la contracción de la longitud cuando diseña la nave. La dilatación y la contracción son demasiado pequeñas para que sean tomadas en consideración.

Por supuesto, podríamos utilizar, si quisoéramos, las leyes de Einstein  en lugar de las leyes de Newton en la vida de cada día. Las dos dan casi exactamente las mismas predicciones para todos los efectos físicos, puesto que la vida diaria implica velocidades relativas que son muy pequeñas comparadas con la velocidad de la luz.

Las predicciones de Einstein y Newton comienzan a diferir fuertemente sólo cuando las velocidades relativasd se aproximan a la velcoidad de la luz, Entonces, y sólo entonces debemos abandonar las predicciones de Newton y atenernos estrictamente a las de Eonstein. Este es un ejemplo de una pauta muy general. Es una pauta que se ha repetido una y otra vez a lo largo de la historia de la física del siglo XX: un conjunto de leyes (en este caso las leyes newtonianas) es ampliamente aceptado al principio, porque concuerda muy bien con el experimento.

Pero los experimentos cada vez se hacen más prcisos y este conjunto de leyes resultan funcionar bien sólo en un dominio limitado, su dominio de validez (para las leyes de Newton) el dominio de velocidades pequeñas comparadas con la velocidad de la luz en el vacío. Entonces los físicos se esfuerzan, experimental y teóricamente, para comprender qué está pasando en el límite de dicho dominio de validez, finalmente formulan un nuevo conjunto de leyes que es muy acertado dentro, cerca y más allá del límite (en el caso de Newton, la relatividad especial de Einstein, que sí es válida a velocidades próximas a las de la luz tanto como a más bajas velocidades.

Hoy día, el mundo moderno de la física se funda notablemente en dos teorías principales, la realtividad general y la mecánica cuántica, aunque ambas teorías parecen contradecirse mutuamente. Los postulados que definen la teoría de la realtividad de Einstein y la teoría del quántum estan incuestionablemente apoyados por rigurosa y repetida evidencia empiríca. Sin embargo, ambas se resisten a ser incorporadas dentro de un mismo modelo coherente.

Nuevas maneras de sondear la Naturaleza y desvelar sus secretos están en marcha y, más adelante en el futuro, saldrán a la luz nuevas formas y nuefvas teorías que, para entonces, sí que se podrán comprobar de manera experimental. Pero sigamos con la relatividad ede Einstein que, en su primera fase, la relatividad especial comienza a fracasar cuando se hace presente la Gravedad dde una manera importante, entonces, tiene que ser reemplazada por un nuevo conjunto de leyes que llamamos relatividad general; ésta fracasa en presencia de una singularidad interna de un agujero negro y, entonces, debe ser reemplazada por otro nuevo conjunto de leyes que conocemos como Gravedad Cuántica y que aún, no hemos podido dominar.

      Einstein  nos decía que el espacio se curva en presencia de grandes masas

Lo cierto que es que, se ha dado una carqacterística sorprendente en cada transición de un viejo conjunto de leyes a otro nuevo: en casa caso, los físicos (si demostraban ser suficientemente inteligentes) no necesitaban ninguna guía experimental que les dijera dónde empezaría a fallar el viejo conjunto, es decir, que les indicara el límite de su dominio de validez. Ya hemos podido ver eso para la física newtoniana: las leyes de la electrodinámica de Maxwell no encajaban bien con el espacio absoluto de la física newtoniana. En reposo en el espacio absoluto (en aquel sistema del éter), las leyes de Maxwell eran simples y bellas -por ejemplo, las lineas de campo magnético no tienen extremo. En los sistmas en movimiento se vuelven complicadas y feas- las lineas de campo magnético tienen a vedces extremos. Sin embargo, las complicaciones tienen una influencia despreciable sobre el resultado de los experimentos cuando los sistmas se mueven., con relación al espacio absoluto, a velocidades pequeñas comparadasd con la de la luz; entonces casi nuinguna linea de campo tiene extremos. Sólo a velocidades que se aproximan a la de la luz era previsible que las feas complicaciones tuvierqan una influencia suficientemente grande como para ser medidas con facilidad: montenes de extremos. De este modo,  eera razonable sospechar, incluso en ausencia del experimento de Michelson-Morley, que el dominio de validez de la física newtoniana podría ser el de las velocidades pequeñas comparadas con la de la Luz, y que las leyes newtonianas podrían venirse abajo a velocidades cercanas a la de la luz.

El LHC es un esfuerzo internacional, donde participan alrededor de siete mil físicos de 80 países. Consta de un túnel en forma de anillo, con dimensiones interiores parecidas a las del metro subterráneo de la Ciudad de México, y una circunferencia de 27 kilómetros. Está ubicado entre las fronteras de Francia y Suiza, cerca de la ciudad de Ginebra, a profundidades que van entre los 60 y los 120 metros debido a que una parte se encuentra bajo las montañas del Jura.

Claro que, hablando de lo quen nos ocupa, al contemplar la secuencia anterior de conjuntos de leyes (física newtoniana, relativisdata especial, relativista general, gravedad cuántica), y una secuencia similar de leyes que gobiernan la estructura de la materia y las partículas elementales, la mayoría de los físicos tienen a creer que estas secuencias están convergiendo hacia un conjunto de leyes últimas que verdaderamente gobiernan el Universo, leyes que obligan al Universo a mostrarse como es y comportarse como nosotros vemos que lo hace, que obligan a la lluvia a condensarse en las cristaleras de las ventanas, obliga al Sol a quemar combistible nuclear para convertir lo elemental y sencillo en más complejo que, más tasrde tendrá su función determinada, obliga a los agujeros negros a producir ondas gravitatorias cuando colisionan entre ellos, a que las estrellas masivas, al final de sus vidas explotan como supernovas para formar hermosas Nebulosas y conformar nuevos objetos masivos como púlsares, estrellas de neutrones y agujeros negros… Y, por eso…

    ¡La Gravedad! Siempre está presente e incide en los comportamientos de la materia

Todo esto ha podido ser comprendido con el paso del tiempo y a medida que se sumaban los descubrimientos y los pensamientos de unos y otros, y, por ejemplo, Einstein también concluyó que si un cuerpo pierde una energía L, su masa disminuye en L/c2. Einstein generalizó esta conclusión al importante postulado de que la masa de un cuerpo es una medida de su contenido en energía, de acuerdo con la ecuación m=E/c2 ( o la más popular E=mc2).

Otras de las conclusiones de la teoría de Einstein en su modelo especial, está en el hecho de que para quien viaje a velocidades cercanas a c (la velocidad de la luz en el vacío), el tiempo transcurrirá más lento. Dicha afirmación también ha sido experimentalmente comprobada.

Todos estos conceptos, por nuevos y revolucionarios, no fueron aceptados por las buenas y en un primer momento, algunos físicos no estaban preparados para comprender cambios tan radicales que barrían de un plumazo, conceptos largamente arraigados.

    Todo lo grande está hecho de cosas pequeñas

Claro que, podríamos objetar que, cada conjunto de leyes en la secuencia “tiene un aspecto” muy diferente del conjunto precedente. (Por ejemplo, el tiempo absoluto de la física newtoniana tiene un aspecto muy diferente de los muchos flujos de tiempos diferentes de la relatividad especial.) ¿Por qué,  entonces, deberíamos esperar una convergencia? La respuesta es que hay que distinguir claramente entre las predicciones hechas a partir de un conjunto de leyes y las imágenes mentales que las leyes transmiten (lo que las leyes “aparentan”). Yo espero la convergencia en términos  de predicciones, pero esto es todo lo que finalmente cuenta. Las Imágenes mentales (un tiempo absoluto en la Física newtoniana frente a los muchos flujos de tiempo en la física relativista) no son importantes para la naturaleza última de la realidad.

Se podría objetar que cada conjunto de leyes en la secuencia, tiene su propio su aspecto y que, no tienen porque converger. El mismo conjunto de leyes de Newton tiene un aspecto muy diferente de los muchos flujos de tiempos diferentes de la relatividad especial. En los aspectos de las leyes no existe ningún tipo de convergencia y, desde luego, las caracteristicas de cada conjunto de leyes, aunque sean diferentes,  no son importantes esas diferencias para el resulta último final de la realidad última a la que la Naturaleza quiere llegar.

Un agujero negro es lo definitivo en distorsión espaciotemporal, según las ecuaciones de Einstein: está hecho única y exclusivamente a partir de dicha distorsión. Su enorme distorsión está causada por una inmensa cantidad de energía compactada: energía que reside no en la materia, sino en la propia distorsión. La distorsión genera más distorsión sin la ayuda de la materia. Esta es la esencia del agujero negro.

En cuanto al espacio y el tiempo, tenemos que Hermann Mynkowski los unificaba el espacio y Einstein los distorsionaba mediante la fuerza gravitatoria.

“Las ideas de espacio u tiempo que deseo exponer ante ustedes han brotado del suelo de la física experimental, y en ello reside su fuerza. Son radicales. En lo sucesio, el espacio por sí mismo, y el tiempo por sí mismo, están condenados a desvanecerse en meras sombras, y sólo un tipo de unión de ambos conservará una realidad independiente: ¡El Espaciotiempo!”

Con esas palabras proféticas Minkiwski reveló al mundo, en septiembre de 1908, un nuevo descuberimiento sobre la naturaleza del espacio y el tiempo. Einstein había demostrado que el espacio u el tiempo eran “relativos”. La longitud de un objeto y el flujo del tiempo eran diferentes cuando se miran desde diferentes sistemas de referencia.

Minkouski comprendió, de manera perfecta, la profundidad y el verdadero mendaje que la teoría de Eisntein llevaba consigo y, habiéndola entendido a la pefección, le expuso al mundo el nacimiento del espaciotiempo: Ambos, Tiempo y Espacio conformados como un todo.

Hay una historia (adaptada de Tauylor y Wheeler (1992) que ilusta la idea subyacente al descubrimiento de Minkowski pero, la dejaré para otra ocasión. El tema de las leyes de Newton, las dos versiones relativistas y la no hallada gravedad cuántica, nos daría para glunos abultados tomos que, no pueden ser escritos aquí

emilio silvera

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Mientras llega la Fusión Nuclear, esa energía limpia y sin residuos contaminantes (es el helio su desecho), tendremos que ir pensando en promocionar más intensamente otras fuentes de energía que, estando aquí, en el planeta, no le prestamos la debida atención. La Humanidad exige cada día más y más energía para poder desarrollar las nuevas formas de vida, las investigaciones, las metas y objetivos propuestos. Una de esas formas de energías es la que podemos obtener de la giotérmica del planeta.

        Planta de energía geotérmica en las Filipinas.

 

 

Introducción_____________________________________

Geotérmico viene del griego geo (Tierra), y thermos (calor); literalmente “calor de la Tierra”. La energía geotérmica es aquella energía que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. El calor del interior de la Tierra se debe a varios factores, entre los que cabe destacar el gradiente geotérmico, el calor radiogénico, etc.

Historia_________________________________________

En el Siglo XVI y XVII se excavaron las primeras minas a unos cientos de kilómetros hacia el centro de la tierra que el hombre tuvo que deducir gracias a las sensaciones térmicas, ya que la temperatura aumentaba mientras se incrementaba con la profundidad.

Las primeras mediciones con termómetros, fueron realizadas en 1740, en una mina cerca de Belfort, en Francia.

 En 1870 se comienza a incrementar el método científico para estudiar el régimen termal de la tierra, pero no fue hasta el siglo XX, y el descubrimiento del calor Radiogénico (balance térmico) cuando empezó a cobrar importancia.

Los modelos Termales de la nueva tecnología, necesariamente, toman en cuenta el calor continuamente producido por el decaimiento de los isótopos radioactivos de larga vida del uranio (U234, U235), Torio (Th232) y Potasio (K40) presentes en la Tierra (calor radiogénico).

Además del calor radiogénico, están otras posibles fuentes de calor como la energía primordial de la acreción planetaria.

En 1980, se dispuso una teoría de estos modelos, cuando se comprobó que había un equilibrio entre el calor radiogénico producido en el interior de la tierra y el calor disipado al espacio desde la tierra.

Las aguas termales se han utilizado a lo largo de la historia en diversas tareas domésticas, pero sólo desde comienzos del siglo XX los fluidos geotérmicos han sido destinados a otros usos más sofisticados.

Gracias a la presencia de volcanes, fuentes termales y otros fenómenos similares, llevó al hombre antiguo a suponer que el interior de la tierra poseía altas temperaturas.

 Ya durante el siglo XIX se extraían productos químicos de las emanaciones gaseosas en Larderello (Italia), hasta que en 1904 se realizó el primer intento para utilizar el vapor geotérmico en la generación de energía eléctrica. Actualmente, estas instalaciones generan 3.000 millones de MW.h/año de electricidad y son la base de una importante industria química de extracción de

Ácido bórico, amoníaco y helio.

En Islandia se utilizó por primera vez agua caliente geotérmica en 1925 y actualmente es el país con mayor aprovechamiento de calefacción geotérmica del mundo, extendiéndose su uso tanto en el ámbito doméstico como en el agrícola e industrial, al 80 % de la población. Otros países donde la energía geotérmica ha adquirido gran importancia son Nueva Zelanda, México, El Salvador, así como en algunas zonas de California (EE.UU.). Obsérvese que todas estas zonas coinciden con la localización de los cinturones sísmicos y áreas de volcanismo reciente

Puede afirmarse finalmente que el interés mundial por la energía geotérmica partió de la “Conferencia de Nuevas Fuentes de Energía” de la ONU (Roma, 1961). Así, en la actualidad existen en funcionamiento numerosas plantas de producción de energía eléctrica geotérmica, el uso de la energía geotérmica para electricidad ha crecido mundialmente a cerca de 8.000 megawatt de los cuales EE.UU. genera 2.700 MW.

Si queremos reducir las emisiones de CO2 y producir energía limpia en una escala que hará la diferencia, tendremos que ir mucho más abajo en la tierra misma.

Funcionamiento de las Centrales Geotérmicas__________

En muchos lugares de la Tierra se producen fenómenos geotérmicos que pueden ser aprovechados para generar energía útil para el consumo. Estas fuerzas se desarrollan en el interior de la corteza terrestre, normalmente a profundidades de 50 km, en una franja llamada sima o sial; algunas de sus manifestaciones sobre la superficie son los volcanes activos.

Conforme descendemos hacia el interior de la corteza terrestre se produce un aumento gradual de temperatura, estimado en 1 grado cada 37 metros de profundidad. Sin embargo, en determinadas zonas de nuestro planeta, por ejemplo en algunas islas volcánicas de Canarias, las altas temperaturas se encuentran a nivel de la superficie. En estos casos, es cuando una instalación geotérmica resulta más rentable.

Para aprovechar la energía geotérmica se recurre a sistemas similares a los empleados en energía solar con turbina, es decir, calentamiento de un líquido que puede tener distintas aplicaciones, pero que habitualmente se destina a producir vapor con el que se da impulso a la turbina, que a su vez mueve un generador eléctrico.

Los sistemas geotérmicos producen un rendimiento mayor con respecto a otros sistemas, y además tienen un costo de mantenimiento menor. De hecho, la única pieza móvil de una central geotérmica es el sistema de turbina-generador, y por tanto todo el conjunto tiene una vida útil más larga. Además, la energía utilizada está siempre presente, lo cual apenas implica variaciones, como sucedería en otros sistemas que dependen, por ejemplo, del caudal de un río o del nivel de radiación solar.

Planta geotérmica

El funcionamiento de una central geotérmica es bastante simple: consta de una perforación practicada a gran profundidad sobre la corteza terrestre (unos 5 km), con objeto de obtener una temperatura mínima de 150º C, y en la cual se han introducido dos tubos en circuito cerrado en contacto directo con la fuente de calor.

Una vez que se dispone de pozos de explotación se extrae el fluido geotérmico que consiste en una combinación de vapor, agua y otros materiales. Éste se conduce hacia la planta geotérmica donde debe ser tratado. Primero pasa por un separador de donde sale el vapor y la salmuera y líquidos de condensación y arrastre, que es una combinación de agua y materiales. Esta última se envía a pozos de reinyección para que no se agote el yacimiento geotérmico. El vapor continúa hacia las turbinas que con su rotación mueve un generador que produce energía eléctrica. Después de la turbina el vapor es condensado y enfriado en torres.

A pesar de su sencillez, el sistema está pensado fundamentalmente para aplicaciones que no requieran un suministro de energía a gran escala, debido a las características geotérmicas de las rocas. Al contrario de lo que sucede con los metales, las rocas o la arena no tienen capacidad conductora del calor, es decir, la conservan, por eso si se utilizase una central geotérmica con intención de producir energía a gran escala llegaría un momento en que el proceso se detendría. El motivo, es que la sima del interior de la corteza terrestre donde está el calor aprovechable se va enfriando progresivamente conforme se le inyecta agua fría, y si el régimen de inyección es alto llegará un momento en que la sima ha cedido más calor del que puede recuperar, precisamente por su baja capacidad de conducir la temperatura. Este inconveniente impide el funcionamiento continuo de la central, deteniéndose a determinados intervalos hasta que la roca recupera una temperatura suficiente para reanudar el funcionamiento normal.

En algunas regiones de la tierra este inconveniente no se produce, porque las altas temperaturas están casi a flor de tierra, lo que permite extender tuberías en horizontal, en vez de en vertical, garantizándose que la recuperación de la temperatura de la roca o de la arena se realice casi a la par que su enfriamiento

Tipos:

1) El tipo que se construya depende de las temperaturas y de las presiones de la reserva. Una reserva de vapor “seco” produce vapor pero muy poca agua. El vapor es entubado directamente en una central de vapor “seco” que proporciona la fuerza para girar el generador de turbina. El campo de vapor seco más grande del mundo es The Geysers, unas 90 millas al norte de San Francisco.

2) Una reserva geotérmica que produce mayoritariamente agua caliente es llamada “reserva de agua caliente” y es utilizada en una central “flash”. El agua que esté entre 130 y 330ºC es traída a la superficie a través del pozo de producción donde, a través de la presión de la reserva profunda, algo del agua se convierte inmediatamente en vapor en un “separador”. El vapor luego mueve las turbinas.

3) Una reserva con temperaturas entre 110 y 160ºC no tiene suficiente calor para producir rápidamente suficiente vapor pero puede ser utilizada para producir electricidad en una central “binaria”. En un sistema binario el agua geotérmica pasa a través de un intercambiador de calor, donde el calor es transferido a un segundo líquido que hierve a temperaturas más bajas que el agua. Cuando es calentado, el líquido binario se convierte en vapor, que como el vapor de agua, se expande a través y mueve las hélices de la turbina. El vapor es luego recondensado y convertido en líquido y utilizado repetidamente. En este ciclo cerrado, no hay emisiones al aire.

Costa Rica es un país rico en energías renovables, de hecho a día de hoy obtiene un 99 % de la energía de fuentes renovables. Dispone de una amplia gamas de fuentes de energía como la geotérmica, quema de caña de azucar y otros residuos de la biomasa, energía solar y energía eólica. Bueno, también tiene otras energías.

Países a la cabeza________________________________

Islandia es uno de los países con mayor potencial para aprovechar la energía geotérmica de alta temperatura. Chile, Perú, México, Estados Unidos, Canadá, Rusia, China, Japón, las Filipinas, Indonesia y otros países a lo largo del anillo del fuego (un área de alta actividad volcánica que cerca la cuenca del océano Pacífico) son ricos en energía geotérmica. Otro punto caliente geotérmico es el gran valle del Rift de África, que incluye países como Kenia y Etiopía. En todo el mundo, 39 países con una población de 750 millones de personas obtienen recursos geotérmicos suficientes para cubrir todas sus necesidades de electricidad.

Los países que actualmente están produciendo más electricidad de las reservas geotérmicas son Estados Unidos, Nueva Zelanda, Italia, México, las Filipinas, Indonesia y Japón, pero la energía geotérmica está siendo también utilizada en otros muchos países.

Nueva Zelandia es quizá el país más experto del mundo en materia de centrales geotérmicas, debido a su topografía volcánica que hace idóneo el uso de este tipo de energía. Puso en funcionamiento la segunda central geotérmica del mundo (la primera se instaló en Italia).

El Instituto Geotérmico de Nueva Zelanda, dependiente de la Universidad de Auckland, es pionero en la investigación geotérmica y en el desarrollo de tecnología para aprovechar esa energía. Fue creado en 1978, a petición de las Naciones Unidas en el marco de su Programa de Desarrollo, ante la necesidad de un centro que pudiese formar a nuevos expertos en energía geotérmica procedentes de otros países. Otros centros similares se encuentran en Islandia, Italia y Japón.

Nueva Zelandia reposa sobre los bordes de dos placas tectónicas que se presionan la una a la otra, originando terremotos y vulcanismo. La principal región termal del país se extiende a través de la Isla del Norte, ocupando 247 Km de longitud por 59 de ancho. En ella se encuentran tres volcanes activos. Las centrales de Wairakei y Ohaaki están enclavadas en esta región.

Central geotérmica de Wairakei (Nueva Zelanda).

Producción Mundial_______________________________

Los Estados Unidos lideran el mundo en la generación de electricidad del calor de la tierra. En agosto de 2008, la capacidad geotérmica en Estados Unidos sumó casi 2.960 megavatios en siete estados: Alaska, California, Hawaii, Idaho, Nevada, New México y Utah. California, con 2.555 megavatios de capacidad instalada -más que cualquier otro país en mundo- produce casi el 5 % de su electricidad con energía geotérmica. La mayor parte de esta capacidad está instalada en un área llamada los Geysers, una región geológicamente activa al norte de San Francisco.

La electricidad generada de los recursos geotérmicos cuesta ahora igual que la electricidad basada en combustibles fósiles en muchos mercados de los Estados Unidos occidentales. Con la economía favorable, la industria geotérmica está experimentando una oleada de actividad. En agosto de 2008, cerca de 97 nuevos proyectos confirmados de energía geotérmica con hasta 4.000 megavatios de capacidad estaban en desarrollo en 13 estados, con unos 550 megavatios ya en la fase de la construcción. Se espera crear 7.000 trabajos a tiempo completos permanentes. La nueva capacidad incluirá numerosos grandes proyectos, tales como los 350 megavatios y los 245 megavatios de los proyectos de Vulcan Power cerca de Salt Wellsy de Aurora, en Nevada; los 155 megavatios proyectados por CalEnergy cerca de Salton Sea en el sur de California; y los 120 megavatios proyectados por  Davenport Power cerca del volcán de Newberry, en Oregón.

El Ministerio de Energía de EE.UU. estima que con las tecnologías a baja temperatura emergentes se podrían desarrollar por lo menos 260.000 megavatios de recursos geotérmicos estadounidenses. Un estudio llevado a cabo por el Instituto de Tecnología de Massachusetts indica que con una inversión de cerca de mil millones de US$ en investigación y desarrollo geotérmico durante 15 años (cerca del coste de una sola nueva central eléctrica de carbón) se podría alcanzar el despliegue comercial de 100.000 megavatios antes de 2050.

                                                                                  Planta de energía Geotérmica en Filipinas

Diez de los 15 países líderes que producen electricidad geotérmica están en el mundo en desarrollo. Filipinas, que genera el 23 por ciento de su electricidad de la energía geotérmica, es el segundo productor del mundo por detrás de Estados Unidos. Las Filipinas apuntan a aumentar su capacidad geotérmica instalada antes de 2013 en más del 60 %, a 3.130 megavatios. Indonesia, el tercero del mundo, tiene incluso mayores planes, añadiendo 6.870 megavatios de nueva capacidad geotérmica en desarrollo durante los 10 siguientes años, igual a casi el 30 % de su capacidad de generación de electricidad actual de todas las fuentes. Pertamina, la compañía indonesia del petróleo del estado, proyecta la construcción de la mayor parte de esta nueva capacidad, agregando su nombre a la lista de compañías de energía que están comenzando a diversificar en el mercado de la energía renovable.

El potencial de desarrollo geotérmico del gran Valle del Rift en África es enorme. Kenia es el primero en el esfuerzo para alcanzar este potencial. En junio de 2008, el presidente Mwai Kibaki anunció un plan para instalar 1.700 megavatios de nueva capacidad geotérmica durante los próximos 10 años, 13 veces más que la capacidad actual y una vez y medio mayor que la capacidad de producción total de electricidad del país de todas las fuentes. Djibouti, ayudado por Reykjavik Energy Invest, que se comprometió a proporcionar 150 millones de US$ para proyectos de energía geotérmica en África, tiene el objetivo de extraer el calor de la tierra para producir casi toda su electricidad durante los próximos años. Otro desarrollo es la African Rift Geothermal Development Facility (ARGeo), una organización internacional financiada en parte por el Banco Mundial que intenta aumentar el uso de la energía geotérmica en el gran Valle del Rift, protegiendo a los inversionistas contra pérdidas durante los primeros tiempos de desarrollo.

La industria, que es responsable de más del 30 % del consumo mundial de energía, también está comenzando a acercarse a la energía geotérmica fiable y barata. En Papúa Nueva Guinea, una central eléctrica geotérmica de 56 megavatios propiedad de Lihir Gold Limited, una compañía global líder de oro, da respuesta al 75 % de la demanda de energía corporativa a un coste notablemente más barato que la producción de energía con combustible fósil. En Islandia, cinco centrales eléctricas geotérmicas planeadas cerca de Reykjavik, que se calcula que tendrán una capacidad total de 225 megavatios cuando están terminadas en 2012, proporcionarán electricidad a las nuevas refinerías de aluminio.

A pesar del potencial de desarrollo medido en centenares de millares de megavatios, la explotación de esta fuente renovable de energía todavía está en su infancia. Pero a medida que más y más líderes nacionales comienzan a ver la energía renovable como una alternativa rentable y con poco carbono a los combustibles fósiles tan volátiles en su precio e intensivos en carbono, se espera que la producción de energía geotérmica se mueva rápidamente desde un afluente marginal a la corriente principal.

La geotermia es una de las grandes desconocidas cuando hablamos de energías verdes. Se trata de la energía que se encuentra en el subsuelo, siempre asociada a actividad volcánica, aguas termales, géiseres o fumarolas, y con multitud de beneficios. Los yacimientos pueden llegar a alcanzar temperaturas superiores a los 100-150ºC (llamados de alta entalpía), o por debajo de los 100ºC (de baja entalpía). ¿Aún no conoces las ventajas de la energía geotérmica?

Las ventajas de la energía geotérmica

        Una energía respetuosa con el Medio ambiente

Una de las principales ventajas de esta energía es su mínimo impacto medioambiental. La utilización de esta fuente energética no sólo no produce prácticamente residuos sino que, además, reduce drásticamente el consumo de combustibles fósiles y, por tanto, de emisiones de CO2. Por otro lado, el coste de producción de electricidad es menor que el de las plantas de carbón e, incluso, que el de las centrales nucleares.

Impacto Ambiental________________________________

El impacto visual suele ser considerable si las plantas geotérmicas se ubican en campos geotérmicos que suelen coincidir con espacios de gran valor natural y paisajístico (géiseres, termas, etc.)

También, aunque en mucho menor grado, existe la posibilidad de disminuir los niveles de agua subterránea, con las consiguientes pérdidas de presión, hundimientos del terreno, compactación de formaciones rocosas, etc. Para evitarlo es preciso controlar y mantener la presión de las reservas de agua.

Las plantas de aprovechamiento de la energía geotérmica pueden estar sometidas a potenciales sucesos catastróficos.

En zonas con alta actividad tectónica, la reinyección de fluidos en el terreno, durante la explotación de las reservas, puede aumentar la frecuencia de pequeños terremotos en la zona.

Estos efectos pueden ser minimizados reduciendo las presiones de reinyección al mínimo y asegurando que los posibles edificios afectados por los movimientos sísmicos estén preparados para soportar la intensidad de estos terremotos. La actividad sísmica de mayor intensidad podría causar filtraciones de fluidos a algunas partes indeseadas del sistema.

Las erupciones hidrotermales suelen ser atípicas y ocurren cuando la presión de vapor en los acuíferos se intensifica y eyecta hacia arriba la tierra que lo cubre, creando un cráter.

Mantener la presión en las reservas puede ayudar a reducir la frecuencia de la ocurrencia de erupciones, también se deben evitar las excavaciones en terrenos con actividad termal.

Muchos de los proyectos de aprovechamiento de la energía geotérmica se encuentran en terrenos accidentados y, es por eso, que son más susceptibles que un terreno llano a deslizamientos del suelo. Esto puede ocasionar graves accidentes si las rocas que caen dañan los pozos o las tuberías, lo que podría resultar en el escape de vapores y líquidos a alta temperatura.

La probabilidad de que esto ocurra puede ser minimizada conteniendo todas las pendientes susceptibles de sufrir deslizamientos de tierra, aunque esto podría aumentar el impacto visual del proyecto.

                                                                                                                                     La perfecta ecología

Ventajas e inconvenientes__________________________

Ventajas

1. Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior.
2. Es ecológica.
3. Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petróleo y el carbón.
4. Sistema de gran ahorro, tanto económico como energético.
5. Ausencia de ruidos exteriores.
6. Los recursos geotérmicos son mayores que los recursos de carbón, petróleo, gas natural y uranio combinados.
7. No está sujeta a precios internacionales, sino que siempre puede mantenerse a precios nacionales o locales.
8. El área de terreno requerido por las plantas geotérmicas por megavatio es menor que otro tipo de plantas. No requiere construcción de represas, tala de bosques, ni construcción de conducciones (gasoductos u oleoductos) ni de depósitos de almacenamiento de combustibles.
9. La emisión de CO₂, con aumento de efecto invernadero, es inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión.

Inconvenientes

1. En ciertos casos emisión de ácido sulfhídrico que se detecta por su olor a huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal.
2. Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico, amoníaco, etc.
3. Contaminación térmica.
4. Deterioro del paisaje.
5. No se puede transportar (como energía primaria).
6. No está disponible más que en determinados lugares.

Aquí finalizamos el presente trabajo referido a la energía geotérmica en el que, de manera básica se han explicado las principales características de este tipo de energía que, en definitiva, tiene su fuente el calor de la Tierra.

Aunque la Tierra se formara inicialmente a partir de materia fría que se contrajo por acción de la Gravedad, durante la formación posterior del núcleo líquido y en los períodos de intensa actividad volcánica, se ha liberado una enorme cantidad de calor. Los frecuentes impactos de objetos pesados también han contribuido al calentamiento de la superficie. Hay mucha incertidumbre sobre la historia térmica de la Tierra de los últimos 3.000 millones de años, durante los cuales el planeta se ha ido enfriando y una gran parte de este flujo de calor ha alimentado los movimientos geotectónicos globales, creando nueva corteza en las dorsales oceánicas, un proceso que ha ido acompañado de terremotos recurrentes y erupciones volcánicas de lava, cenizas y agua caliente.

Solamente hay dos posibles fuentes de calor terrestre, pero la importancia relativa de las respectivas contribuciones no está aún clara. El calor basal, liberado por un lento enfriamiento del núcleo terrestre, debe representar una gran parte del flujo total, si bien cálculos basados en la desintegración radiactiva de ²³⁵U, ²³⁸U, ²³²Th y ⁴ºK sugiere que éste representa al menos la mitad y quizás hasta nueve décimos del flujo total del calor del planeta. Esta disparidad obedece a la incertidumbre en la concentración de ⁴ºK en la corteza terrestre. Pero sea cual sea la proporción, el flujo total, basado en miles de medidas realizadas desde los años cincuenta, está próximo a los 40 TW.

La desintegración radiactiva sería la piedra filosofal definitiva, la piedra que los alquimistas pensaban que podía convertir el plomo en oro o, de manera más general, un elemento químico en otro diferente.

La energía implicada en la radiactividad proviene de la conversión de masa. Si medimos las masas de los productos finales de una desintegración radiactiva, encontraremos que poseen menos masa que el núcleo  original.

El sobrante entre las masas de antes y después se convierte en energía según la ecuación E=mc2, y es esta energía la que podemos ver como la energía asociada con la radiación.

Aunque inicialmente se pensó que los flujos caloríficos continentales y oceánicos eran aproximadamente iguales, en realidad difieren de forma sustancial. Las regiones del fondo oceánico más recientes contribuyen con más de 250 mW/m², cantidad que supera hasta tres veces las zonas continentales más recientes. El flujo medio para el fondo marino es aproximadamente igual a 95 mW/m², lo que representa el 70 por ciento más que el correspondiente a la corteza continental. El flujo medio global es de 80 mW/m², unos tres órdenes de magnitud inferior al valor medio del flujo de calor de la radiación solar global.

La distribución espacial de los flujos de calor refleja la edad de las rocas de la corteza y la intensidad de las fuerzas geotectónicas. Las tasas de máxima producción se encuentran en el Pacífico Oriental, coincidiendo con las zonas de mayor crecimiento de corteza oceánica. Los máximos puntuales en el interior de esas zonas calientes provienen de emisiones hidrotermales localizadas a lo largo de las dorsales oceánicas. Estos emisores que se conocen como humeros negros debido a los sulfuros ennegrecidos que inyectan en las corrientes,, expelen agua que pueden alcanzar temperaturas de 360ºC y una potencia de 25-30 MW. Dado que el orificio de salida es bastante pequeño, estos flujos alcanzan densidades de potencia de 106-107 W/m², solo comparables a las mayores erupciones volcánicas.

Algunos de estos emisores hidrotermales más fríos emiten agua a temperaturas inferiores a 30ºC y constituyen el ambiente adecuado para el desarrollo de ecosistemas únicos basados en la producción primaria de bacterias quimioautótrofas. Estos organismos similares a los que se encuentran en ambientes terrestres ricos en azufre, toleran ambientes con alta acidez y obtienen su energía de la oxidación H2S abundante en el agua emergente. Pero esa, es ya otra historia que se aparta del sentido central de este trabajo que doy aquí por finalizado entendiendo que, el objetivo principal ha sido cumplido sobradamente.

Emilio José Silvera Toscano

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