Bitácora de Física y Química

El señor que aparece a la izquierda es Carl Sagan uno de los mejores en el mundo de la divulgación científica. Su serie para televisión, Cosmos, emocionó a muchas personas (incluido quien esto escribe) hace ya bastantes años.

La foto de la derecha fue tomada por la sonda Voyager  desde 6 000 millones de kilómetros de la Tierra, y nuestro planeta es el diminuto punto que aparece en el centro del círculo. Las franjas son debidas al reflejo de la tenue luz solar en la propia sonda. Somos un punto azul pálido en la inmensidad del cosmos, pero dejemos que sea el propio Carl Sagan quien nos comente la foto,  todo un regalo:

“Dentro de un milenio nuestra época se recordará como el tiempo en que nos alejamos por primera vez de la Tierra y la contemplamos desde más allá del último de los planetas, como un punto azul pálido casi perdido en un inmenso mar de estrellas.”

Carl Sagan

Dedicado a los participantes en la cumbre de Copenhague 

2009, el año dedicado a la Astronomía, se nos va. ¿Qué quedará dentro de unos años? ¿Se habrá logrado que cuando miremos al cielo veamos algo más que puntos luminosos?

Además de los astros este año de recordatorio ha tenido una estrella incuestionable: Galileo Galilei… y es que el pisano da para mucho: catalejo, lunas girando alrededor de Jupiter, amores con Marina Gamba, peleas con los jesuítas y, sobre todo, el ominoso juicio y la increíble condena: “Eres sospechoso de haber mantenido y creído que el Sol es el centro del mundo y que no se mueve de oriente a occidente y que la Tierra se mueve y no es el centro del mundo…”

Kepler, sin embargo, ha tenido una atención bastante escasa. El Año Internacional de la Astronomía se extinguirá y casi todo el mundo sabrá que 2009 fue elegido como tal porque 400 años antes, en 1609, Galileo realizó sus famosas observaciones con su no menos famoso telescopio, pero pocos sabrán que ese mismo año Johannes Kepler, entonces matemático del Sacro Imperio Romano Germánico, publicó un libro (Astronomía Nova) en el que se recogían dos de las tres leyes (leyes de Kepler) que aún hoy día se siguen estudiando y gracias a las cuales se calculan las órbitas de los planetas, se ponen en órbita satélites o se predice la aparición de los cometas.

Kepler tuvo una infancia desgraciada, se crió en el seno de una familia que hoy día calificaríamos de desestructurada, casi no asistió a la escuela hasta los once años y padeció todas las enfermedades imaginables: miopía, visión doble, fiebres, viruela, llagas que se infectaban constantemente, sarna, problemas de estómago y vesícula…

Paradójicamente él consideraba que el gran descubrimiento de su vida fue el atisbar el patrón seguido por el Creador para construir el Universo: no era casual ni el número de planetas (entonces sólo se conocían seis) ni sus distancias al Sol. Sus órbitas estaban contenidas en esferas circunscritas a los cinco sólidos perfectos (cubo, tetraedro, octaedro, dodecaedro e icosaedro) que se disponían unos encajados dentro de los otros.

De Kepler tal vez podríamos decir que es el último de los astrónomos medievales (sus obras están repletas de conceptos de astrología, numerología, consideraciones sobre la armonía de las esferas y conclusiones místico-religiosas), pero su genio le llevó a sustituir los círculos perfectos (admitidos unánimemente durante 2000 años) por elipses recorridas con velocidad desigual por los planetas. Fue el golpe de gracia a la astronomía medieval, aunque sería Newton quien “subido a hombros de gigantes” (Copérnico, Galileo, Kepler…) podría ver lo suficientemente lejos y claro como para abandonar unas tinieblas que Kepler contribuyó a disipar. Rindámosle, pues, un merecido homenaje, aunque sea a finales del Año de la Astronomía.

NOTA: La web oficial del Año Internacional de la Astronomía rinde homenaje a  Kepler y su obra esta semana.

Más información:

Biografía de Kepler en FisQuiWeb

Hoy es, astronómicamente hablando, un día señalado, especial, es el equinocio de otoño. Hoy la duración del día y la noche son exactamente iguales, y eso se debe a que los rayos solares caen perpendicularmente el ecuador terrestre iluminando exactamente la mitad del planeta. El Sol, en su movimiento aparente alrededor de la Tierra, está, justamente, en el plano del ecuador terrestre.  Aunque identifiquemos el equinocio de otoño con un día particular (este año el 22 de septiembre), realmente el paso por ese punto se realiza en un instante dado. Este año a las 21 h 18 min (hora UT), las 23 h 18 min de tu reloj , si estás en España (vamos dos horas adelantados respecto del llamado tiempo universal).

Yuri Gagarin fue el primer ser humano en orbitar alrededor de la Tierra, lo hizo durante 48 min el 12 de abril de 1961. Preguntado sobre el aspecto que nuestro planeta tiene visto desde el espacio Gagarin respondió: “La Tierra es azul” .

Tal vez podríamos seguir hablando sobre el equinocio de otoño, pero es preferible contemplar nuestro planeta girando lento y azul sobre el fondo de estrellas.

 El vídeo fue grabado usando el programa Celestia. La Tierra es observada desde una altura de 8.500 km y desde un punto situado a la altura del ecuador terrestre. Gira a una velocidad 1000 veces superior a la real, completando una vuelta en 1min y 30 s aproximadamente.

Hoy es un día especial, el solsticio de verano. El Sol está en su punto más alto respecto a la Tierra, concretamente a 23,5 ⁰ sobre el plano del ecuador. Empieza el verano en el hemisferio norte, es el día más largo del año.

Hoy, después de unos días grises, luce el sol en Asturias, y no he podido resistir la tentación de documentar el suceso. En las fotografías, tomadas desde media hora antes del mediodía local (14:25 h, hora oficial; 12:25 h, UT) , se puede observar cómo la sombra proyectada por una farola alcanza un valor mínimo al mediodía, instante en que apunta hacia el Norte (al mediodía el Sol se sitúa al Sur); a partír de ahí su tamaño vuelve a aumentar a la vez que gira hacia el Este (ya que el Sol declina hacia el Oeste).

Para cualquier observador situado al norte del Trópico de Cáncer (latitud 23,5⁰) el Sol no se sitúa nunca en el cénit (directamente sobre su cabeza o formando un ángulo de 90⁰ con el suelo), de ahí que incluso en el solsticio de verano los objetos proyecten sombras.Para Avilés  (L = 43,5⁰) la altura del Sol al mediodía del 21 de junio (d =23,5⁰) valdrá:

h = 90 -(L-d) = 90 - (43,5⁰-23,5⁰)= 70⁰

h = altura del Sol sobre el horizonte

L = latitud

d= declinación del Sol (altura sobre el ecuador)

Con el Sol en su apogeo es un buen día para decir hasta pronto. Este blog queda de vacaciones. Nos vemos en septiembre. Mucha suerte, buen verano.

El pasado jueves, 26, fue el gran día. Centenares de centros de toda España  acometíamos un proyecto común: reproducir la experiencia que Eratóstenes realizó hace casi 2.250 años para medir el radio de la Tierra.

Fueron casi tres horas midiendo la sombra del gnomon (palo vertical) bajo un sol de justicia, que no parecía asturiano. No estuvimos solos, la experiencia despertó un gran interés en todo el instituto y fueron muchos los grupos que, acompañados por sus profesores/as, se acercaron para que les explicáramos lo que tratábamos de hacer.

El día siguiente lo dedicamos a procesar los datos recogidos. El cálculo gráfico sobre el papel en el que se hicieron las mediciones daba un resultado coherente: hora de tránsito del Sol por nuestro meridiano: 12:30 h (hora universal, una hora menos que la que indican nuestros relojes). Altura del Sol al mediodía: 48,86⁰.

Si Avilés está situado 6⁰ al oeste del meridiano de Greenwich y por cada grado hay que sumar 4 min, aproximadamente, el valor correcto para la hora de tránsito estaría alrededor de las 12 h 24 min.

Habíamos establecido un segundo procedimiento para comprobar nuestras observaciones. Con la  ayuda de una hoja de cálculo obtuvimos la representación gráfica de los datos. La concordancia con la parábola prevista teóricamente era casi perfecta (un valor de R²= 1,0000 significa ajuste perfecto). El mínimo, estimado a ojo (tangente en el vértice), nos daba un resultado semejante al obtenido por el procedimiento anterior

Lo que más desasosiego nos causó fue la ecuación de la parábola que daba el programa. Increíblemente, no coincidía con la curva representada. Hubo que pensar y pensar, hasta que dimos con la solución: el tipo de gráfico que había que seleccionar era el llamado XY (Dispersión). Haciendo la determinación matemática del mínimo el resultado era aún mejor: hora del tránsito por nuestro meridiano: 12 h 25 min 18 s. ¡Lo habíamos clavado!

No obstante en ciencia, como en la vida, la honradez es fundamental. El cálculo del mínimo estaba fuera de las posibilidades de quienes habían realizado el trabajo práctico, así que decidimos enviar los datos obtenidos mediante el procedimiento gráfico.

Una  vez procesados los datos de 417 centros el valor obtenido para el radio de la Tierra es de 5.975 km. El valor admitido actualmente es de 6.371 km lo que representa que se ha cometido solamente un 6% de error ¡todo un éxito!

Explicación más detallada y vídeo de la experiencia en FisQuiWeb

Web del Año Internacional de la Astronomía

El 1919 un joven astrónomo llamado Edwin Hubble obtuvo un puesto en el observatorio de Monte Wilson, muy cerca de Los Ángeles (EE.UU). Allí Hubble tuvo acceso al mayor telescopio construido hasta la fecha: el telescopio Hooker, un reflector cuyo espejo tenía 2,5 m de diámetro. Con la ayuda del telescopio, Hubble se dedicó a observar lo que hasta entonces se consideraban acumulaciones de polvo y gas (nebulosas), pero cuando en 1924 enfocó el Hooker hacia la nebulosa situada en Andrómeda vio que estaba formada por multitud de estrellas. ¡La nebulosa de Andrómeda era una galaxia! Nuestra galaxia no era la única. La observación de otras nebulosas le permitió identificar hasta nueve galaxias diferentes. El universo debía estaba lleno de ellas.

Edwin Hubble se dedicó a continuación a determinar la distancia a la que estaban las galaxias descubiertas y a estudiar sus espectros, y en 1929 publicó un trabajo en el que demostraba que las galaxias no estaban quietas y la mayoría se movían alejándose de nosotros con una velocidad directamente proporcional a la distancia que nos separa de ellas:

V = H D, donde H es la llamada constante de Hubble

El universo no es estático. Se expande. 

Las últimas  determinaciones de la constante de Hubble, dan un valor de 23 (km/s)/millón años luz, lo que quiere decir que una galaxia situada a una distancia de 1 millón de años luz de nosotros se alejaría a una velocidad de 23 km/s (82.800 km/h)

En palabras de Stephen W. Hawking “El descubrimiento de que el universo se está expandiendo ha sido una de las grandes revoluciones intelectuales del siglo XX.”