El superenfriamiento

Hace ya unos cuantos meses, information pills abortion allá por verano, this site escuché en la radio del coche un anuncio que activó esa especie de interruptor que tenemos los físicos cuando escuchamos algo que no está bien. Se trataba de un anuncio de la DGT en su campaña de verano para la prevención de accidentes. Podéis escucharlo aquí. La primera frase es lo único que nos interesa para esta entrada y dice: “Sabemos que el agua moja, cheapest que el metal es frío, y que el fuego quema“. A primera vista no parece haber nada raro en esta frase y seguramente mucha gente la diría sin problemas, pero hay un fallo en ella. ¿Realmente el metal es frío o es tan solo una sensación nuestra?

En física tenemos tres formas diferentes por las cuales se puede transferir el calor entre dos o más cuerpos, o entre las diferentes partes de un cuerpo que se encuentran a diferentes temperatura: convección, radiación y conducción.

La convencción se produce en los fluidos y la observamos muy bien en estas fechas cuando encendemos una estufa. El aire, como fluido que es, transporta el calor mediante convección de unas partes de la habitación a otras. El proceso es muy fácil de entender. El aire que está encima de la estufa se calienta y tiende a ascender. El hueco dejado por este aire más caliente debe ser ocupado por una masa de aire del resto de la habitación, que estará más frío. En el momento que se caliente ascenderá y otro más frío ocupará su lugar, repitiéndose el proceso continuamente. El mismo fenómeno ocurre en una olla cuando se pone a calentar agua. Podéis verlo muy bien en la animación que tenéis sobre estas líneas.

Si os preguntáis por qué el aire (o cualquier fluido) caliente asciende, la respuesta también es sencilla. Cuando un fluido gana calor, es decir energía, se calienta y sus moléculas vibran con mayor velocidad y se expande, haciendo que su densidad relativa disminuye, por lo que se hace más liviano. Por contra, cuando un fuidos cede energía y se enfría, sus moléculas vibran con menor velocidad y se contrae por lo que su densidad relativa aumenta, haciendo que sea más pesado.

Otra forma de transmisión del calor es mediante radiación térmica. Se trata de la radiación que cualquier cuerpo emite por el mero hecho de estar a una temperatura dada. Como el cero absoluto (-273,15 ºC) no es alcanzable, cualquier cuerpo va a emitir este tipo de radiación. La radiación térmica es observa en un rango del espectro electromagnético que va del infrarrojo al ultravioleta, pasando por el visible.

Este fenómeno es utilizado para poder ver en la noche mediante gafas de visión nocturna, ya que este tipo especial de gafas es capaz de observar luz infrarroja. Otra visión más cotidiana la tenemos en los radiadores más antiguos o en las vitrocerámicas. En los radiadores se podía ver un tubo metálico dispuesto en forma de zigzag que al calentarse se ponía de color rojo y en las vitrocerámicas vemos estos tubos en la placa tras encenderla. Esto se debe a que se alcanza una temperatura a la cual el metal emite una radiacción térmica con la longitud de onda del color rojo. Si pudiéramos seguir subiendo la temperatura del metal, el color de éste variaría avanzando hacia todos azulados pasando primero por el amarillos o el blanco.

Exite una escala aproximada del color en que se ven los objetos según su temperatura, que viene a ser el color que tendría un cuerpo negro calentado a una cierta temperatura. Recibe el nombre de temperatura de color y es muy utilizado en fotografía y cine.

La conducción es el tercero de los mecanismos de transmisión del calor. Se produce entre dos cuerpos que se encuentran en contacto o entre las diferentes partes de un cuerpo a diferente temperatura. El resultado final es la igualdad de temperatura. Os puede parecer que este mecanismo es similar al de convección, pero existe una diferencia fundamental entre ambos y es que en la conducción no se producen movimientos macroscópicos de materia. Además, la conducción es básicamente inherente a los sólidos mientras que la convección es propia de los fluidos: líquidos y gases.

En principio todos los materiales conducen el calor, pero hay algunos mucho mejores que otros. La propiedad física que nos dice qué tan buen conductor de calor en un material es la conductividad térmica. En general los metales son muy buenos conductores térmicos mientras que el vidrio, la madera, el agua, el aire o los polímeros como el poliéster o la lana no lo son. Existen algunos materiales que pueden ser usados como aislantes térmicos debido a la poca conducción de calor que tienen, de forma similar a lo que sucede con los aislantes de la electricidad. Desde este punto de vista, la conductividad térmica es bastante similar a la conductividad eléctrica.

Después de este recorrido por las diferentes formas de transmisión del calor volvamos a nuestra duda inicial: ¿es realmente frío el metal? Los metales son cuerpos solidos, por tanto su principal forma de transmisión térmica es por conducción, y además poseen una alta conductividad térmica. Así pues, es lógico que cuando toquemos un metal, nuestro cuerpo, con una temperatura de unos 37 ºC, ceda calor al metal que se encuentra a temperatura ambiente (unos 25 ºC). Además, debido a su alta conductividad térmica produce que el calor se ceda más rápidamente. Esto hace que tengamos la sensación de que el metal está frío, pero no es así. Se encuentra a temperatura ambiente al igual que el resto de objetos que tengamos alrededor. El ejemplo contrario lo tenemos en una manta, ya sea sintética o de lana. En ambos casos tenemos polímeros, por lo que tienen una muy baja conductividad térmica. Al tocarla no sentimos que tenemos una pérdida de calor, a pesar de que se encuentra también a temperatura ambiente y hay una diferencia de unos 12 ºC con nuestra temperatura corporal. Y no sólo esto, si no que incluso tenemos una sensación agradable debido a que mantiene bien nuestra temperatura: la sentimos cálida.

Así pues, tanto el metal como la manta se encuentran a una temperatura ambiente, pero a uno lo sentimos frío y a la otra caliente. La explicación: la diferencia conductividad térmica que poseen. Por tanto, el metal no es frío, si no que tan sólo lo sentimos frío. Y todo esto dejando a un lado que la temperatura, ya sea fría o caliente, es algo completamente subjetivo, dependiente de con qué la comparemos. Por ejemplo, el agua líquida está fría si la comparamos con el vapor de agua, pero caliente si la comparamos con el hielo.

Saludos

Fuentes:
Anuncio de la DGT. Desplazamientos cortos y largos. Todos sabemos cómo se hace…
Avatar, medicine de James Cameron, es sin duda la superproducción cinematográfica del momento. Sin entrar en debates sobre si es o no una buena película, personalmente y tras verla dos veces creo que sí lo es, vamos a tratar de adentrarnos en el satélite Pandora para estudiar la física que hay en él, así como para ver algunos aspectos del viaje espacial hasta allí. En la película nos dan bastante información y algún que otro dato numérico con los que podremos hacer estimaciones de propiedades interesantes, pero nos apoyaremos también en las características físicas que aparecen en esta estupenda wiki en inglés. Como siempre, una buena película de ciencia ficción nos puede servir para aprender algo de física

Viaje espacial y localización de Pandora

En esta historia, la ficticia luna Pandora está situada en el sistema Alfa Centauri, formado por Alfa Centauri A, Alfa Centauri B y Proxima Centauri. Todavía existe debate sobre si este sistema es doble o triple, pero esto tampoco nos importa demasiado. Nos interesa más saber que está a una distancia de unos 4,36 años luz de distancia, ya que en la película nos dan el dato de la duración del viaje: 5 años 9 meses y 22 días. Esto hace una muy considerable velocidad media de un 75% de la velocidad de la luz. Sin embargo, la nave no va a partir directamente con esa velocidad si no que debe haber un tiempo de aceleración y otro de desaceleración. Por tanto, la velocidad de crucero debará ser aún mayor.

En la wiki nos dan un valor para esta velocidad de crucero del 87% de la velocidad de la luz y nos dicen además que la nave ISV Venture Star nunca supera las 5 g’s al acelerar o frenar. Esta es suficiente información para trastear con los números y el resultado que se obtiene es que la nave utiliza al menos 2 meses para acelerar a 0,87 c y otros dos meses para frenar una vez llegado al destino. El resto del tiempo sería un viaje a una cómoda velocidad de crucero, pero… ¡sorpresa! A esta velocidad la nave no tardaría casi 6 años, si no que ¡el viaje duraría menos de 5! Parece que tenemos una pequeña contradicción, pero se puede arreglar dando una velocidad de crucero algo menor de esos 0,87 c, tomand más tiempo para acelerar o hacerlo a menos g’s. Os dejo a vosotros que os peleéis con las velocidades luz de los cálculos

Hasta ahora, todos los tiempos calculados están tomados para un observador en Tierra, ya que para los colonos que viajan en la nave la travesía tendría una menor duración debido a los efectos de dilatación temporal a causa de la relatividad especial. Para ser exactos, para los colonos el viaje apenas duraría 2 años y 10 meses. Y pese a que van en estado de cryosleep (algo así como durmiendo en criopreservación) esta disminución de tiempo es útil ya que no hace falta cargar la nave con peso extra para alimentos, medicamentos, etc. Se lleva sólo lo necesario, algo imprescindible en los viajes espaciales debido al alto precio que supone poner un kilo de más en órbita.

La vida en Pandora

Sabemos por la wiki que Pandora es un satélite de un planeta gaseoso gigante llamado Polyphemus (Polifemo en castellano) que orbita alrededor de Alfa Centauri A, una estrella muy similar a nuestro Sol. Polifemo es similar en aspecto a Júpiter siendo más pequeño y denso que Saturno; mientras que Pandora es ligeramente más pequeño que la Tierra. Su gravedad es un 80% la terrestre, su densidad atmosférica un 20% mayor, mientras que la presión a nivel del mar es un 10% menor. De estos datos podemos deducir, por ejemplo, que a las aves les costará menos esfuerzo volar que en la Tierra. El motivo es obvio. Una mayor densidad del aire proporciona mayor empuje al ave, al igual que cuando nos sumergimos en el agua, ésta ofrece mayor empuje que el aire y “pesamos” menos. Además, la gravedad y la presión del aire son menores, factores que también ayudan. No se comenta nada sobre la temperatura del satélite, pero parece ser similar a un clima templado terrestre. Sin embargo, llama la atención que no se preste atención a los extraños ciclos de día-noche que deberían tener en Pandora debido a los eclipses de larga duración que provocará Polifemo y a tener dos soles en el cielo (la luz de la pequeña Proxima Centauri sería despreciable).

Fijémonos ahora en algunas de las escenas de la película. Los Na’vi, los humanoides que habitan en Pandora, son significativamente mayores que los humanos: quizá dos veces más altos. Y lo mismo ocurre con el resto de animales y plantas. El motivo ya lo habréis deducido: la menor gravedad del satélite hace que los seres vivos puedan desarrollarse y crecer más. Y por si esto fuera poco, los huesos del esqueletos de los Na’vi están reforzados con fibra de carbono que los hace más resistentes. Si habéis visto la película recordaréis la escena en la que el protagonista, Jake Sully, controlando su avatar se lanza desde lo alto de un árbol y utiliza las ramas de los árboles inferiores para disminuir la velocidad de su caída. Su maestra Neytiri lo hace sin problemas, pero él cae estrepitosamente. Y aún así, ¡no le pasa nada! La explicación no es sólo su mayor resistencia o la menor gravedad, si no que también hay influencia (aunque ínfima en este caso) de la menor velocidad límite que se puede alcanzar en Pandora. Y es que suponiendo la viscosidad de su atmósfera igual a la terrestre, en Pandora la velocidad límite es un 20% menor que en nuestro planeta.

Sobre la gravedad se ven más escenas en la película como cuando el coronel Quaritch se encuentra en su oficina levantando una pesa con multitud de discos que parecen bastante pesados. No dan ningún valor, pero el coronel sí que comenta la necesitad de trabajar duro para no perder fuerza en una gravedad más débil. Y en cuanto al contenido de la atmósfera, éste tampoco no se menciona pero sí que se dice que el ser humano tan sólo puede respirarla durante 20 segundos antes de perder el conocimiento, causando la muerte tras estar expuesto cuatro minutos. Los motivos pueden ser tres: una muy baja concentración de oxígeno, la presencia de gases de absorción más fácil que el oxígeno (como por ejemplo el monóxido de carbono), o ambas dos. Yo no lo tengo muy claro, pero en la película sí que se ven signos de que la concentración de oxígeno es más baja que en la Tierra cuando Jake Sully, en su primera incursión con su avatar, trata de encender una cerilla y le cuesta muchísimo conseguir que el fósforo queme. Ya sabéis, si no hay oxígeno no hay combustión. Aún así, tras varios intentos lo consigue y la antorcha que se fabrica luce con mucha fuerza, cosa que me sorprendió en el cine y me sigue sorprendiendo ahora. ¿Será una licencia de los guionistas o es que Jake no sabía encender una cerilla? A saber.

El aspecto más sorprendente de la vida en Pandora es que todos los seres vivos se encuentran unidos, son como un gran y único ser viviente planetario. Según la doctora Grace, los árboles son la base de todo pues sus raíces son la red de comunicación electroquímica que une toda Pandora. Exactamente dice que cada arbol tiene 10 mil conexiones con los árboles que le rodean y que en Pandora hay nada más y nada menos que un billón (1012) de árboles. Este valor puede parecer en principio exagerado pero no es así. Suponiendo que la superficie acuosa en Pandora es idéntica a la terrestre: 71% de la superficie total; y suponiendo que de la superficie sólida la extensión de bosques es del 80%, llegamos al resultado de que podríamos colocar árboles de 6 metros de diámetro distanciados unos 4 metros de sus vecinos. Esto creo que concuerda con lo que se ve en la película, salvando la excepción del gigantesco Árbol Madre, claro está.

La magia de Pandora

Pero los humanos no fuimos a Pandora de turismo si no que lo invadimos buscando un mineral que sólo se encuentra allí: el unobtanium. Se trata de un material superconductor a temperatura ambiente que se vende en la Tierra a la nada despreciable cantidad de 20 millones el kilogramo. Su comercio y las infinitas aplicaciones que se pueden realizar con él están salvado a los habitantes de una maltratada Tierra de mediados del siglo XXII.

Su manifestación más sorprendente en Pandora se da en las conocidas como Montañas Aleluya. Esta formación se encuentra levitando en el cielo del satélite ya que se encuentra en una zona que los humanos denominan “vórtice del flujo”. Este vórtice se trata de los polos magnéticos del satélite, donde las líneas de campo magnético son mayores. En esta zona, las Montañas Aleluya al estar formadas por unobtanium sufren un efecto conocido como Efecto Meissner, por el cual un superconductor por debajo de su temperatura crítica (temperatura por debajo de la cual el material es superconductor) adquiere propiedades diamagnéticas que le hace repeler campos magnéticos. Aplicando esto a Pandora, tenemos el campo magnético del satélite y el unobtanium como superconductor; y según parece, en los polos el flujo del campo es suficientemente intenso como para hacer levitar estas islas voladoras repletas del valioso material. Sin embargo en el resto del planeta también existe el un campo magnético, que aunque menos intenso, debería producir levantamientos de unobtanium por toda la superficie, cosa que en la película no se aprecia.

Supongo que se podría hablar de muchos más aspectos de la película, pero os los dejo para vosotros. Además, si os apetece seguir hablando de Avatar, no sólo desde el punto de vista de la física, si no desde un punto de vista científico más general, os invito a que visitéis este hilo del foro HomoScience creado para ello. Ya hay varios aportes muy interesantes, así que no dudéis en dejar vuestras ideas sobre la vida o evolución en Pandora o sobre cómo pensáis que funcionan las cosas allá.

Fuentes

– Estupenda wiki de Avatar (en inglés)
Web oficial de Avatar (en inglés)
Artículo escrito por Ocularis, troche Héctor y yo.

¿Alguna vez has estado en una discoteca o en un concierto y has visto algún láser de color verde o rojo? Que chulo, pero, ¿nunca has pensado en si era seguro para nuestra vista? Si lo usan en un lugar público debe de serlo, ¿no? En este artículo vamos a intentar responder a esta pregunta. Pero antes…

¿Qué es un láser?
Hemos sacado la definición de la NTP 261 del INSHT, ya que lo define de forma precisa y en pocas palabras. Según la nota técnica de prevención 261 un láser se define de la siguiente forma:

Los láseres son dispositivos que producen y amplifican un haz de radiación electromagnética en el intervalo de longitudes de onda de 200 nanómetros a 1 milímetro, como resultado de una emisión estimulada controlada. El haz de radiación obtenido de esta forma tiene tres propiedades que lo diferencian de la radiación obtenida de fuentes convencionales. Es monocromático (de una longitud de onda concreta), es coherente (todas las ondas electromagnéticas coinciden en fase) y se emite en una dirección determinada (con muy pequeña divergencia angular, de forma que la dispersión del haz no es significativa respecto a su longitud).

Las características de un láser según la NTP 261 son las siguientes: longitud de onda de emisión, duración de la emisión, potencia o energía del haz, diámetro del haz y divergencia.

Para que os hagáis mejor una idea, vamos a ir explicando las principales características del láser, pero antes vamos a tratar de comprender cómo funciona un láser.

Un láser (siglas en inglés de “amplificación de la luz mediante emisión estimulada de radiación”) consta de diferentes partes que poseen diferentes propiedades y funciones (ver figura a la izquierda). Para empezar necesitamos lo que se conoce como medio activo (1). Se trata del compuesto químico que está en el interior del dispositivo y que excitaremos para que emita la luz láser. Para producir la excitación es necesaria una fuente de energía (2), que suele ser una pila, para producir el bombeo de energía. Una vez excitados los átomos, los electrones externos decaen y se empiezan a emitir los primeros fotones. Y aquí comienza verdadera emisión estimulada que da nombre al láser. Las paredes del medio activo son dos espejos reflectantes. Uno de ellos es reflectante al 100% (3) mientras que el otro (4) presenta una pequeña transparencia. Los fotones rebotan infinidad de veces entre los espejos y en cada paso por el medio activo, si chocan con un electrón excitado éste decae y emite otro fotón. Este proceso realizado constantemente produce un gran número de fotones con las propiedades de coherencia y sin desfase, que explicaremos más adelante. Y tras todo este proceso casi instantáneo se genera el haz del láser (5) que sale por una pequeña abertura en el espejo (4).

La longitud de onda no tiene pérdida. Se trata de la longitud de onda de la luz que emite el láser, es decir su color. Los hay, entre otros poco usados, en color rojo (630 nm), en verde (532 nm), en violeta (405 nm) e incluso en infrarrojo que no es visible para el ojo humano (808 nm). Generalmente cada láser funciona con un color determinado (es monocromático) que depende del compuesto químico que esté en su interior y que produce el haz.

Existen diferentes tipos de láser según la forma de emitir que tengan. Por convenio se elige el tiempo de emisión límite entre un láser de emisión continua y uno de emisión pulsada en 0,25 segundos. Si el pulso de luz que emite el láser es emitido en más de 0,25 segundos se considera un láser continuo, mientras que lo hace en menos tiempo se le considera pulsado. Para el usuario apenas hay diferencia, pero en la práctica sí que la hay. Por ejemplo, los láseres pulsados son útiles en la ablación de materiales cuando quieres vaporizar una pequeña porción de material. Con un pulso corto pero intenso podrías hacerlo, mientras que con un láser continuo la energía se disiparía por el resto del material no logrando la vaporización buscada.

La potencia o energía del haz nos indica el grado de poder que tiene el láser. Cuánto mayor sea la potencia, así como la energía, más peligroso será el láser, pues más poder tendrá para “quemar” los materiales en los que incida. Por ejemplo, el puntero láser que usan los ponentes en una conferencia generalmente no supera los 5 mW, lo que los hace bastante seguros, pero un láser para observación astronómica de 100 mW emite con más poder y es capaz de causar graves daños. Más abajo veremos un vídeo de un láser de 125 mW en acción. Para los láseres continuos se suele dar la potencia en vatios, pero para los láseres pulsados existe otra forma. Se trata de julios partido por tiempo. Por ejemplo, si decimos que un láser es de 150 mJ/10 ns significa que el láser emite 150 milijulios en pulsos de 10 nanosegundos.

La característica más destacada de los láseres es la poca dispersión que sufre. Cualquier bombilla emite una luz en todas las direcciones del espacio, mientras un láser emite un haz en una única dirección. Esto se debe a la coherencia de la luz que genera y a que se encuentra perfectamente colimado. La coherencia no es más que una propiedad de las ondas por la cuál éstas mantienen una diferencia de fase constante, lo que en nuestro caso viene a decir que todos los fotones emitidos tienen la misma fase. Esto, junto con la colimación, que consiste en hacer que todos los fotones tengan la misma dirección (apuntan hacia el infinito), hace que no interfieran entre sí y que el haz se mantenga durante más distancia sin dispersarse. Por ejemplo, el haz de un láser normalito de He-Ne apuntando a la Luna tan sólo se expande (diverge) 1,6 km en los 384.000 km que recorre.

Una propiedad que surge de que el haz del láser diverja poco y de su potencia es que puede llegar a quemar los materiales en los que incide. Esto se debe a que la zona que recibe el impacto se calienta como resultado de la continua recepción de fotones focalizados en una zona muy pequeña. Es similar a cuando cogemos una lupa y focalizamos los rayos del Sol en un punto pequeño. El material al que enfoquemos (una hormiga si somos malas personas ) puede llegar a quemarse con el tiempo suficiente de exposición. Los láseres de 100 mW ya son suficientemente potentes como para poder quemar cosas pequeñas como papel o hacer explotar globos (apuntando a alguna zona de color negro). Los láseres más potentes de varios W son utilizados ya para cortar madera y los de potencia aún mayor para cortar metal.

Os dejamos con un vídeo en el que se puede ver lo que un láser de 125 mW puede hacer.

¿Son peligrosos los láser que se usan en sitios públicos como en discotecas?
La nota técnica en prevención 261 dice así: “la capacidad de un láser para producir un riesgo vendrá determinada principalmente por los tres primeros factores: longitud de onda, duración o tiempo de exposición y potencia o energía del haz.

Como comentábamos más arriba con láseres de 100 mW ya podemos quemar cosas. En diferentes experimentos se han puesto a prueba diferentes tipos de láser y su capacidad para causar daños constatables en la retina de animales. Recordemos que la parte del cuerpo humano que más riesgo tiene frente a los posibles daños de un láser es la retina. Por ejemplo, con un láser de 74 mW se puede causar daño con un tiempo de exposición de 2 milisegundos en un mono Rhesus, mientras que eran requeridos 20 ms con un láser de 36 mW de potencia. Un láser de krypton con una longitud de onda de 586,2 nanómetros y una potencia de 22,5 mW produce daño con un tiempo de exposición de 33 ms y con 25 mW si se expone durante 16 ms. Incluso con un láser de 10 mW se produce daño con un tiempo de exposición de un segundo.

Ahora vamos a los artículos láser conocidos. Para que nos hagamos una idea, un puntero láser para señalar cosas en una conferencia, puede tener en la mayoría de los casos entre menos de 1 mW y 5 mW (tal y como hemos comentado anteriormente). Incluso con una potencia de 5 mW se pueden llegar a causar daños con un tiempo de exposición prolongado. En adultos se supone que el mismo acto de apartar la mirada es protección suficiente, pero en niños se han dado casos clínicos con lesiones reversibles por una exposición prolongada (unos 10 segundos, produciéndose edema macular). Una exposición prolongada con este tipo de láseres podría producir seguramente daños permanentes también.

Pero, ¿Cuánta potencia tienen los láseres de las discotecas?
Los hay muy variados, pero para hacernos una idea, los hay por ejemplo de 10 mW, de 30mW, de 40 mW, de 80 mW, incluso de 350 mW. Os podéis imaginar lo que este tipo de láseres pueden hacerle a nuestra vista, ¿no? Para simplificar un poco las cosas, los láseres según su grado de peligrosidad se agrupan en diferentes categorías, tal y como aparece reflejado en la nota técnica de prevención 654. Así nos quedan las siguientes categorías: tipo 1, 1M, 2, 2M, 3R, 3B y 4.

Hemos encontrado documentación que acompaña a algunos de estos aparatos como fichas e instrucciones. Después de leer las indicaciones que aparecen en algunos de los aparatos que se usan para generar animaciones láser en discotecas, hemos podido comprobar que la mayoría aparecen catalogados en las propias instrucciones del aparato como láser de tipo 3B (aunque los hay también de tipo 3R o 4, por ejemplo). Para conocer lo que eso significa podemos acudir a la nota técnica en prevención 654, donde aparece en el tipo 3B lo siguiente: “La visión directa del haz es siempre peligrosa, mientras que la reflexión difusa es normalmente segura“. De hecho en las mismas instrucciones de algunos aparatos se advierte en forma de texto que la radiación directa más leve es peligrosa para la vista y puede causar daños permanentes en la retina.

Debe de existir un estudio interesante por ahí precisamente sobre láseres de discotecas. Lo citan en diferentes sitios como en la BBC y en Consumer. Podemos extraer algunas partes, aunque más interesante es entrar y leer estas páginas. Por ejemplo, en la página de la BBC podemos leer: “Lasers used in nightclubs could damage dancers’ sight, researchers have warned.

Y de la de Consumer: “Las populares luces láser que se utilizan en las discotecas o clubes nocturnos de medio mundo pueden afectar a la visión de las personas que frecuentan este tipo de locales, según un informe de la Junta de Protección Radiológica de Inglaterra (NRPB en sus siglas en inglés) citado por la BBC.

Podemos ver más información sobre el tema aquí.

Pero, ¿¡cómo ponen esos láseres en lugares públicos!? Es más, ¿¡cómo permiten que se fabriquen!?
Un punto importante es que los láseres NO producen daños si se utilizan correctamente. Uno de los principales problemas puede venir por su uso indebido. Los fabricantes tienen obligación de acompañar el aparato de unas instrucciones de uso entre otras cosas. Aquí podemos leer sobre el tema.

Leyendo los manuales de algunos de estos aparatos, en ellos se dice claramente que el haz de láser no se debe instalar de tal forma que dé directamente a los ojos de las personas (además de otras especificaciones, como que debe existir la figura de un experto en control de láser, etc…).

Si se usara un láser poco potente o se dispusiera de tal forma el sistema instalado que la radiación láser que llegase al público no superara los límites establecidos, desde el punto de vista del riesgo sería correcto. Pero lo que está claro es que lo que no se debe hacer es usar un láser potente y dirigirlo directamente sobre las personas.

Si el empresario no usa de forma adecuada este tipo de tecnología, puede conseguir que la vista del usuario acabe dañada. En muchas ocasiones podría ocurrir que o el empresario usa mal el aparato o a veces incluso ni siquiera recibe la información adecuada sobre su funcionamiento.

En algunos casos si el láser es lo suficientemente potente, se puede llegar a producir un verdadero desastre. ¿Recordáis lo que ocurrió en Rusia en un concierto? Pues eso mismo. Empezó a llover y los “técnicos” pensaron que no tenía mucho sentido apuntar con los láseres al cielo como tenían previsto, ya que habían cubierto la pista de baile y así no se iban a ver “los rayos”. Así que los apuntaron directamente hacia la pista de baile. Los láseres debían de ser de alta potencia, supongo que de clase 4, por el efecto que se produjo en la vista de los asistentes de forma tan aguda. La noticia según elpaís.com:

Decenas de jóvenes que participaron el pasado 5 de julio en un festival de música dance al aire libre cerca de Moscú han perdido parte de la visión después de que el láser utilizado durante el espectáculo quemara sus retinas, han reconocido fuentes sanitarias rusas, que han confirmado 12 casos.

“En parte esto se ha debido a la lluvia, pero también a la ignorancia de los técnicos, a la fuerza del láser empleado, extremadamente potente para un espacio pequeño como el lugar en el que se celebró el concierto”, ha manifestado Valentin Vasiliev, propietario de una empresa de alquiler de cañones de láser.

Entretanto, los promotores del festival de música electrónica guardan silencio, mientras las autoridades locales afirman que nunca llegaron a recibir una solicitud de autorización para celebrar el evento, según el diario digital Gazeta.ru.

“Lo que veías eran manchas molestas, como cuando miras al sol”, ha dicho a Kommersant Dmitry. “Después de tres días, fui al hospital. Los médicos me examinaron y me preguntaron si había estado en el festival. Asentí, y me ingresaron directamente; no pude volver a casa a coger mis cosas”, ha relatado.

El daño ocular
Decíamos que la parte del ojo que corre más peligro es la retina y que el daño producido depende directamente de la energía del haz láser. ¿Pero, qué más factores influyen en la aparición de la quemadura? Por otra parte, aunque la retina es el tejido que más posibilidades tiene de dañarse, ¿no se pueden afectar otras estructuras oculares con el láser?

La clave está en otro parámetro que hemos mencionado al principio: la longitud de onda. Decíamos que por la propia naturaleza del láser, son monocromáticos o casi monocromáticos. Es decir, tienen una sola longitud de onda, un sólo color. En el espectro visible de la radiación electromagnética, las estructuras ópticas del ojo (córnea, humor acuoso, cristalino, vítreo) son transparentes. Es decir, la luz no interacciona con ellas. Con el láser pasa lo mismo: si el láser es visible (es decir, su longitud de onda será menor que los infrarrojos y más que los ultravioletas) atravesará la córnea, el cristalino y los humores del ojo sin afectarlos, aunque la energía del haz sea alta. Por ejemplo, un láser azul, verde, rojo o amarillo de 500 mW, que con esa energía es muy peligroso para el ojo, no quemará la córnea o el cristalino. De forma general, se acepta que a igualdad de energía, el láser que más daño produce en la retina es el que está próximo a los 550 nanómetros (color verde). Pero entendemos que cualquier láser visible (e infrarrojos de de longitud de onda corta) pueden afectar a la retina.

Por fuera del espectro visible, las cosas cambian. En el infrarrojo cercano a la luz visible, todavía se mantienen las propiedades ópticas de la luz visible: las estructuras ópticas siguen siendo transparentes, y la radiación infrarroja todavía llega a la retina. De hecho, hay pruebas médicas que utilizan radiación infrarroja para estudiar la retina: la angiografía con verde indocianina, y la tomografía de coherencia óptica (esta última utiliza de hecho un rayo láser infrarrojo). Para las radiaciones infrarrojas de mayor longitud de onda (en el espectro, más alejadas de la luz visible) los medios ópticos ya no son transparentes. Y con la luz ultravioleta pasa lo mismo, el ojo es opaco y la radiación no llega a la retina, queda en la córnea.

Estas características se aprovechan en oftalmología: si queremos utilizar un láser con un efecto en la córnea, como sucede con la cirugía de la miopía, se utiliza el espectro ultravioleta.

Por lo tanto, ya tenemos la principal razón por la que los láseres habituales (que están en el espectro visible) afectan a la retina. Además se produce un efecto interesante: los medios transparentes del ojo se encargan de enfocar y concentrar los rayos de luz en la retina, de esta forma se origina la imagen proyectada. Si apuntamos con un láser al ojo ocurre lo mismo: las lentes del ojo concentran la energía del láser en un área menor de la retina, por lo que se produce mayor daño (más energía en menor superficie, mayor efecto térmico y fotoquímico).

Bien, ya tenemos un haz láser del espectro visible que atraviesa los tejidos transparentes del ojo y llega a la retina. ¿Qué pasa entonces?. La mayor parte del tejido retiniano es transparente, y el láser la atraviesa hasta la parte más externa: el epitelio pigmentario y los fotorreceptores. Esta zona tiene pigmentos que impiden la transparencia. Los fotones entonces interactúan con el tejido. Se produce un daño principalmente térmico (aunque a energías muy altas se produce un daño fotoquímico), la temperatura aumenta súbitamente varios grados, demasiado rápido para que los mecanismos de dispersión térmica actúen. El calor se propaga a otras capas más internas de la retina, y a áreas de retina adyacentes.

Factores que van a condicionar el daño visual
La mayor parte de las quemaduras retinianas por el láser no causan una pérdida visual apreciable. Es decir, afecta en poco o nada la función visual. Esto los oftalmólogos lo saben muy bien, porque para una serie de enfermedades de la retina (principalmente en relación con la diabetes), a veces tienen que producir pequeñas quemaduras por casi toda la retina, y el paciente no nota pérdida visual alguna. Esto es así porque la visión fina, la que nos permite visualizar el detalle, se corresponde con una pequeña superficie de la retina, la más central, que se denomina fóvea. Los impactos láser (tanto accidentales como terapéuticos) lejos de la fóvea no van a producir problemas visuales: la retina periférica se corresponde con el campo visual periférico, que tiene poca resolución espacial, y una pérdida de sensibilidad producida por una quemadura no se traduce en efectos biológicamente relevantes. [Hablo siempre de láseres con energías de los parámetros que hemos indicado más arriba, como máximo de unos cientos de milivatios. Algunos láseres industriales de energías mayores sí pueden producir mayores daños en retina periférica, como hemorragias o perforaciones retinianas].

Si el impacto de luz incide en la fóvea, las cosas cambian: cualquier daño permanente se traduce en una pérdida visual irreversible. La retina aquí es más fina (menos dispersión del calor, más daño en el tejido), el epitelio pigmentario es más oscuro (más absorción de luz, más daño) y los fotorreceptores están mucho más cercanos entre sí (mayor número de fotorreceptores dañados por unidad de superficie, menos espacio entre ellos para disipar el calor).
Una luz se proyecta directamente en la fóvea cuando miramos directamente a esa luz. Por lo tanto, lo más peligroso cuando un aparato láser apunta al ojo, es mirarlo directamente. Es un reflejo: si algo llama nuestra atención en nuestro campo visual periférico, lo enfocamos de frente, y si es luz láser exponemos nuestra fóvea.

Pero no todo son desventajas. Lo mismo que tenemos el reflejo de mirar de frente una luz, también tenemos otro de apartarnos cuando ésta nos deslumbra.

Los láseres que se utilizan en las discotecas funcionan en el espectro visible. Cuando la fóvea resulta deslumbrada, tenemos un reflejo de protección que aparta el ojo, cierra el párpado e incluso puede girar la cabeza. Así que depende del sistema láser utilizado la exposición directa podría causar daños.

Por hablar con los números en la mano, una respuesta de deslumbramiento habitual limita la exposición de la fóvea entre 0,15 y 0,25 segundos. Para un puntero láser, que tiene pocos milivatios de potencia, es más que suficiente. Sería arriesgado por ejemplo dejar el puntero en manos de un niño pequeño, que jugando sí que podría exponer su fóvea durante varios segundos. Un puntero de 5 mW precisaría una exposición foveal en torno a 10-20 segundos.

Para los láseres de las discotecas en su mayoría de clase 3B, un reflejo de deslumbramiento normal podría llegar a causar daño (recordemos que experimentalmente con un tiempo de exposición de 16 milisegundos se produce daño con un láser de 25 mW de potencia y no es tan raro encontrar aparatos de más de 30 mW en las salas e fiesta) . Un respuesta más retardada (pensemos en la relativa desorientación visual por las condiciones de iluminación, si el sujeto ha tomado alcohol, etc) puede traducirse en una quemadura de la fóvea.

Existen otros factores menos importantes. El diámetro de la pupila influye, de forma que cuando la pupila está amplia (como por ejemplo en las discotecas o cualquier entorno poco iluminado) el daño será mayor. Los de raza más oscura tienen más posibilidades de resultar dañados, porque el epitelio pigmentado de la retina, al igual que la piel, estará más pigmentado y absorberá más radiación. Y los defectos de graduación (como la miopía o la hipermetropía) actúan como protectores siempre que uno no lleve gafas o lentillas: implica que el láser no se enfoca bien en la retina.

¿Y las lesiones, por qué no hay mucha más gente con lesiones oculares debidas a los láseres de discoteca?
Hay varios motivos por los que finalmente las lesiones podrían no llegar a producirse o podrían no llegar a notificarse. Uno de ellos es que en los experimentos en laboratorio y los accidentes industriales, las distancias son de 1 ó 2 metros, mientras que en las discotecas la mayor parte de la gente podría encontrarse a mayor distancia. Otra razón podría ser que la mayoría de la gente no mire directamente al haz láser, tal y como comentamos arriba, o que el hecho de apartar la mirada en algunos casos pueda ser suficiente. O la lesión podría llegar a producirse pero por desconocimiento no relacionarla con la exposición a láser. Es interesante este documento con éstas y algunas otras anotaciones sobre este punto. De todas formas todo depende de la potencia del láser, de cómo esté instalado, el tiempo de exposición… lo comentado anteriormente, vamos. Y está claro que con el láser adecuado y las condiciones oportunas las lesiones podrían llegar a producirse, como ya ocurrió en el concierto del desastre.

En resumen: mirar a un láser directamente de frente durante un tiempo prolongado, en un entorno poco iluminado, serán las condiciones más peligrosas. Y sabemos que los láseres utilizados en discotecas pueden utilizar energías que ya consideramos peligrosas si apuntan a la gente en vez de a las paredes o el techo. Por tanto, cuando menos evitad mirar directamente el haz láser, y si ocurre, apartad rápidamente la mirada.

Fuentes
Wikipedia
NTP 261
NTP 654
BBC
El País
Consumer
Lukor
Instituto Nacional del Consumo
– Laser eye injuries. Barkana Y, Belkin M. Surv Ophthalmol. 2000 May-Jun;44(6):459-78. Review. PMID: 10906379 [PubMed – indexed for MEDLINE]
Desde que la humanidad comenzó a hacerse preguntas acerca del mundo que le rodeaba, dosage ha habido una rama científica siempre presente: la matemática. Hoy en día muchísima gente la encuentra como algo poco útil o aburrida, check pero nada más lejos de la realidad. De hecho, con una matemática bastante sencilla y con mucho ingenio nuestros antiguos llegaron a calcular ciertas magnitudes físicas que mucha gente hoy en día ni siquiera podrían ni imaginar. Para esta entrada para el Carnaval de las Matemáticas, organizado por Tito Eliatron,  vamos a ver dos de estos hitos matemáticos logrados por la humanidad hace ya milenios: el cálculo del radio de la Tierra y el cálculo de la distancia y el tamaño de la Luna.

Cálculo del radio de la Tierra

Corría el siglo III a.C. cuando el filósofo, astrónomo y matemático Eratóstenes ideó un método para el cálculo del radio de la Tierra, basado en la trigonometría. El día elegido para la medición a partir de la cuál obtener los datos necesarios fue al mediodía de un solsticio de verano. Por los manuscritos de su biblioteca, Eratóstenes sabía que en Siena (actualmente Asuán) los objetos no proyectaban sombra al mediodía del solsticio de verano; es decir, la ciudad se encuentra en el Trópico de Cáncer. Esto se debe a que los rayos del Sol inciden de forma perpendicular a la superficie y por tanto, la sombra está justo debajo del objeto: no hay proyección visible. Uno de sus sirvientes se desplazó a Siena para realizar la comprobación, mientras que él se quedaba en Alejandría para hacer el mismo experimento allí. El resultado: en Alejandría, a la misma hora, los objetos sí que proyectaban una pequeña sombra.

Dicha proyección era de algo más de 7 grados. Suponiendo ahora que los rayos del Sol que llegan a la Tierra son paralelos y que Siena y Alejandría están en la misma longitud (distan tan solo 3º), y sabiendo la distancia entre las dos ciudades era sencillo llegar a calcular el radio terrestre. Existen diferentes historias sobre cómo sabía Eratóstenes la distancia entre ambas ciudades, como que envió a un sirviente contando los pasos, o que usó la estimación de las caravanas de comercio; pero lo realmente importante es que tenía un valor de 5000 estadios (785 km). También existe discrepancia en la longitud de un estadio ya que la definición es diferente para un estadio de 185 metros o el estadio egipcio de 157 metros, pero eso es lo de menos. Lo que está claro es que dedujo que la circunferencia de la Tierra era de 250000 estadios (39250 km) de la forma siguiente:

  • Tenemos que para 7 grados, la distancia es de 5000 estadios.
  • 7 grados entra 50 veces en 360 grados que es la circunferencia completa.
  • Así pues, si multiplicamos 5000 estadios por 50 tendremos el perímetro de la circunferencia. El perímetro es 250000 estadios.
  • Para hallar el radio sólo deberemos dividir el perímetro entre 2?. Por tanto el radio es 39800 estadios, o lo que es lo mismo casi 6250 km.

Hoy en día sabemos que el radio medio de la Tierra es de 6371 km, por lo que el error cometido por Eratóstenes fue de tan solo 120 km: algo menos de un 2%. Esto es todo un logro para realizar un cálculo tan preciso de una forma tan aparentemente rudimentaria.

Cálculo de la distancia y el tamaño de la Luna

El siguiente hito es el de la medición de la distancia y el tamaño de nuestra Luna. El autor fue Aristarco de Samos, también astrónomo y matemático griego, en el siglo III a.C.. Para ello utilizó también una trigonometría bastante sencilla, pero con unos resultados sorprendentemente precisos.

Todo comenzó con la observación de un eclipse lunar. Aristarco determinó que el tiempo que tardaba la Luna en ocultarse por la sombra que proyectaba la Tierra durante el eclipse era aproximadamente la mitad del tiempo que duraba dicho eclipse. Así pues, el diámetro de la sombra era unas dos veces el diámetro de la Luna. Otra cosa que determinó es que la Luna tardaba alrededor de una hora en salirse de la sombra de la Tierra, de donde se deduce que la Luna recorre en una hora una distancia equivalente a su propio diámetro.

Por otro lado, se sabía que nuestro satélite tarda 29,5 días en completar una órbita alrededor de la Tierra, por lo que es sencillo demostrar que la órbita de la Luna es de 708 diámetros lunares. Y por trigonometría sencilla, estimó la distancia de la Tierra a la Luna en 225,4 radios lunares.

De la figura superior, Aristarco calculó mediante trigonometría que el radio de la Tierra es 2,85 veces el radio de la Luna, cuando el resultado es de 3,66 veces. Sabiendo el radio, calculó sencillamente la distancia Tierra-Luna aplicando el resultado anterior de que esta distancia eran 225,4 radios lunares. El resultado que obtuvo fue de 79 veces el radio de la Tierra, cuando hoy en día sabemos que la distancia a la Luna es de unos 60 radios terrestres.

Aristarco también trató de calcular la distancia de la Tierra al Sol, pero fracasó en su intento, dando un resultado (19 veces la distancia de la Tierra a la Luna) completamente erróneo.

Como podéis ver, los resultados de Aristarco son algo peores en cuanto a precisión que los de Eratóstenes, pero lo cierto es que en ambos casos es sorprendente como el ingenio humano puede llegar a resolver problemas tan complejos como el saber el radio de nuestro planeta o la distancia a la que se encuentra nuestra Luna y lo grande que es. Y lo que es más importante: son dos hitos matemáticos que se dieron en el siglo III a.C. aplicando una matemática completamente básica.

Saludos
Al más puro estilo de Eugenio con sus definiciones del DRAE, more about Stonet, uno de los lectores habituales de este blog, además de amigo y compañero de fatigas de la facultad, ha escrito una serie de definiciones de conceptos al más puro estilo de Cuarto Milenio, es decir: magufo. Sin más, os dejo con las definiciones, no sin antes agradecer a Stonet el haberme dado permiso para publicar esto aquí. Desde luego no tiene desperdicio!!

Fotón

1. Partícula de magia que viaja en el tiempo.
2. En electromagnetismo, partícula de sonido. Sinónimo: Fonón.
3. En Física Nuclear y Alquimia, arma letal ionizante.
4. Para la gente de a pie: foto muy grande. Vía Armaggedon.

Espectro Electromagnético

Rango de frecuencias desde los Ultrasonidos hasta los Rayos X. Saber más.

Teléfono móvil

1. Dispositivo de Telecomunicación portátil que permite enviar cualquier tipo de señal acústica; y por ende, electromagnética en general, entre dos terminales. Ver definición superior.
2. Dispositivo de emergencia para abrir coches acoplando el mando en el emisor, y enfocando el teléfono receptor hacia el auto en cuestión. Saber más.
3. Dispositivo que usado junto a otro similar, sirve para calentar comida a modo de microondas. Saber más.
4. Teletransportador de luz, enfocando el emisor con una linterna, podemos ver el haz saliente en el receptor.

Efecto Túnel

Fenómeno Cuántico Inexplicable por el que los fantasmas atraviesan paredes.

Función de onda

Propiedad de todos los cuerpos por la que dejan de estar en un sitio fijo, para estar en cualquier otro, explica el teletransporte y los viajes interestelares.

Posesión

Superposición de dos o más funciones de onda en un mismo individuo.

Psicofonías

Registros de voz del más allá en presencia de ruidos ambientales ó en su defecto, grabados en cámaras de vacío.

Zéner

1. Cartas mágicas mentales. Saber más.
2. Diodo con voluntad propia de conducir en directa o en inversa por causas ajenas a la comprensión humana.

Telepatía

Interconexión entre mentes que permite acertar un número disimulado de veces las cartas zéner. Saber más.

Núcleo atómico

Zona inexplorada de los átomos.

Energía Nuclear

Explosión, muerte asegurada, desastre, apocalipsis, hecatombe debida al uso sin conocimiento del poder divino de los átomos que se fusionan en el núcleo. Extinción. Saber más.

Relatividad

Teoría Física ya obsoleta al no poder explicar los viajes supralumíncos, comunes en otras especies cósmicas.

Campo Magnético

Perturbación en el continuo espacio tiempo tal que al acercarse al cero, se crea un puente de Einstein-Rosen por el que nos llegan fantasmas de otras dimensiones.

Raíz Cúbica

Función matemática extremadamente compleja al alcance de pocas mentes privilegiadas.

Random

Generación de números aleatorios que se ve afectada por los cambios en la consciencia global.

UMMO

Planeta habitado hermanado con la Tierra desde los años 70 del siglo XX (Calendario Gregoriano), o Era IV-314- del Rey Zorg (Calendario Cósmico de UMMO). Saber más.

Sistema Internacional

Convenio de unidades y magnitudes erróneo. No sabe que una carga por una energía da otra energía, ni que las masas y las cargas pueden sumarse.

Fotografías

Proyección atemporal de imágenes de forma fantasmal. Ventana al pasado.

Ouija

Portátil de los espíritus. Sistema de comunicación supralumínica, pluridimensional, basado en el entrelazamiento cuántico de átomos de vaso de cristal. Saber más.

Campos Mórficos

Redes de información universales, aplicable a seres vivos (si la Humanidad sabe montar en bici, las nuevas generaciones nacen pedaleando) y a cosas (los cristales se forman porque saben como tienen que ponerse).

Tsunami

1. Ola gigantesca causada por el Calentamiento Global.
2. Agitación del mar porque a La Tierra no le gustan nuestros actos.

Parábola

Órbita cerrada de los planetas en torno al Sol.

Circunferencia

Círculo de tres dimensiones.

Marte

Planeta habitado del Sistema Solar, presenta una órbita discontinua; siendo elíptica la mayoría de las veces y puntual una noche en particular, en la cuál desde la Tierra se ve más grande que la Luna. Saber más.

Extraterrestre

1. Vecino de otro planeta que en el nuestro ocupa altos cargos tales como presidentes de potencias mundiales, dueños de Microsoft, actores de Hollywood, y que tienen por costumbre hacer sus necesidades con la puerta abierta, prueba irrefutable de que no proceden de este mundo. Saber más.
2. Estudiante Erasmus de Andrómeda.

Varillas Hartman

Instrumento de alta precisión capaz de anular el efecto ideomotor y detectar variaciones infinitesimales del campo magnético; así como localizar monopolos aislados.

Homeopatía

Medicina altamente efectiva corroborada por la mecánica cuántica. Vía Homo Cosmicus.

Terremoto

Cuando se produce un eclipse, los tres astros que forman una línea recta generan una liberación de energías, que en un plazo de entre unas pocas horas y tres o cuatro años, producen un movimiento de la Tierra, haya sido en la zona de influencia o no. También puede ser causado con anterioridad por la energía anticipada que produce el eclipse.

Cámara de fotos

Instrumento que puede captar absolutamente todas las ondas electromagnéticas que el nervio óptico no puede, así también como (esporádicamente) a los seres que habitan otras dimensiones o proyecciones astrales. Generalmente logran capturar también naves espaciales que se esconden tras un camuflaje de plasma.

Física cuántica

Disciplina que estudia el movimiento de las moléculas de agua y las técnicas que usan para memorizar las sustancias así como la interacción de los yoes internos de cada persona.

Ciencia oficial

Disciplina altamente represiva, poblada de personas con la mente cerrada que no quieren ver la realidad. Pretende conocer todo y generalmente recibe subsidios de los gobiernos para eliminar evidencia de las conspiraciones y hacer callar a los investigadores reales que intentan entender la realidad.

Energía

1. Sustancia universal que emiten los astros y nos impregnan al momento de nacer. Saber más.
2. Componente principal del aura: que nos rodea en todo el cuerpo, captable con las llamadas cámaras Kirlian y depende su color se puede diagnosticar nuestro estado de humor o enfermedades.
3. a) Energía positiva: sustancia que emiten las personas de buen humor.
3. b) Energía negativa: sustancia que emiten las personas de mal humor.
Nota: Tanto la energía positiva como la negativa pueden capturarse, reflejarse, absorberse con diferentes elementos y objetos cotidianos para usarse con fines específicos. Saber más.

Vibraciones

Movimientos ondulatorios que producen ciertas piedras, que concentradas correctamente, y/o utilizadas a modo de colgante, anillo, pulsera, etc, pueden emitirnos energías positivas, curar enfermedades y eventualmente aumentar las probabilidades de que consigamos dinero o amor. Saber más.

Gracias a ezeqdb por estas últimas 6 definiciones. Son estupendas.

Esto es todo. Espero que os hayáis reído tanto como yo la primera vez que las leí Si se os ocurren más acepciones o queréis añadir alguna definición más no tenéis más que dejar un comentario. Las que más me gusten las añadiré a la entrada.

Y como la cosa va de humor, no quiero despedirme sin antes recomendaros el nuevo proyecto del amigo José A. Pérez del blog Mi mesa cojea para cultural.es (la nueva cadena de RTVE que saldrá a la luz en abil). Se trata de una serie de humor inteligente llamada Ciudad K en la que, debido al alto nivel cultural de sus habitantes, en la ciudad se dan situaciones de lo más cómico y surrealista. Podéis ver online el capítulo piloto, o leer algo más sobre la serie. No os defraudará.

Saludos
Allá por diciembre escribí mi última colaboración para el blog de Astrónomos Aficionados del Año Internacional de la Astronomía (AIA09), information pills titulada Mujeres astrónomas. Era un pequeño homenaje a todas aquellas mujeres que olvidadas por la astronomía, stomach aunque se podría ampliar al resto de campos científicos. La entrada surgió a partir de una estupenda conferencia que la doctora Josefina Ling de la Universidad de Santiago de Compostela dio en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Oviedo con motivo de la Semana de la Ciencia. Josefina, entre otras mujeres, ha dedicado gran parte de su tiempo en organizar actividad relacionados con uno de los proyectos pilares del Año Internacional de la Astronomía: Ella es una Astrónoma. Y aunque oficialmente el AIA ya ha acabado, Josefina sigue organizando cosas.

Hace dos días recibí un correo suyo invitándome a la inauguración de una exposición titulada Con A de Astrónomas el día 18 de marzo en el Colegio de Fonseca de la Universidad de Santiago de Compostela. Por supuesto es una invitación extensiva a todas aquellas personas que deseen ver la exposición. Pero si no podéis ir ese día no os preocupéis. Con A de Astrónomas estará disponible para visitar desde el 19 de marzo al 29 de abril. Y para los que necesitéis más información los horarios son: de martes a sábado de 11:00 a 14:00 y de 17:00 a 20:30; y los domingos y festivos de 11:00 a 14:00.

La exposición consta de 13 carteles: uno de presentación, 9 dedicados a conceptos astronómicos, dos a la contextualización histórica y a mostrar la relación entre astronomía y cultura y uno recopilatorio con los nombres de 116 astrónomas españolas. Además se podrán ver 7 apuntes pedagógicos sobre cuestiones astronómicas, e incluso ver la reproducción de varios instrumentos astronómicos utilizados en la película Ágora de Alejandro Amenábar.

Personalmente a la inauguración no creo que vaya, pero desde luego que el día que pueda me escapo y la visito. Os animo a todos a que vayáis a ver Con A de Astrónomas si podéis visitar Santiago del 19 de marzo al 29 de abril. Si por el motivo que sea no podéis ir, los carteles y los apuntes pedagógicos están disponibles online en esta dirección.

Y no quisiera despedirme sin dar la enhorabuena a Josefina por su estupendo trabajo. Tenéis el cartel de la exposición en la imagen superior. Pinchad para ampliar.

Saludos
¿Os imagináis llegar a un restaurante y que el menú del día sea un meteorito? Esto es lo que un par de bacterias se encontraron debido a un proyecto de investigación muy interesante, viagra order que además es made in Spain. En el Centro de Astrobiología del INTA-CSIC surgió una pregunta sorprendente que tiene unas implicaciones enormes en las posibilidades de “polinización” de la vida en otros planetas mediante el aporte de materia extraterrestre, look hipótesis conocida como panspermia. Dicha pregunta era: ¿pueden las bacterias terrestres utilizar la materia extraterrestre como fuente de energía? La respuesta a esta pregunta no tardó en llegar de la mano de un grupo de jóvenes científicos: Elena González-Toril, Jesús Martínez-Frías, José María Gómez Gómez, Fernando Rull y Ricardo Amils.

El doctor Martínez-Frías tenía en su poder un fragmento de un meteorito caído en el valle de Toluca, México, con el que poder experimentar, de modo que el menú estaba listo. Sólo faltaba elegir los comensales. Indagando y recopilando información, el grupo de investigación descubrió que ya había existido un proyecto similar al suyo, cuyo resultado no había sido el esperado. Se trataba de un experimento con el meteorito Murchison. En este experimento se introdujo un fragmento del meteorito en un medio en el que estaban presentes algas y diversas plantas. Se sabía que el Murchison tenía aminoácidos distintos a los presentes en la Tierra generados biológicamente, de modo que el objetivo era tratar de observar si los seres vivos del medio eran capaces de asimilarlos. El resultado fue completamente negativo: los seres vivos no fueron capaces de metabolizar los aminoácidos presentes en el meteorito.

Esto era un incentivo más para nuestros científicos, de modo que se pusieron a buscar seres vivos candidatos a comerse el meteorito. Toluca estaba formado principalmente por hierro y níquel, de modo que era relativamente sencillo elegir comensales. Y así fue. En el mismo Centro de Astrobiología, la doctora González-Toril trabajaba en el laboratorio de extremófilos y tenía a su disposición diferentes bacterias hambrientas de hierro. Estas bacterias habían sido traídas de río Tinto (Huelva) y podían funcionar muy bien en el experimento debido a que río Tinto es un río muy rico en metales pesados, muy ácido y con un ambiente extremo. Así pues, se eligieron dos bacterias quimiolitoautótrofas reductoras del hierro: Leptospirillum ferrooxidans y Acidithiobacillus ferrooxidans.

Y una vez dispuestas la comida extraterrestre y nuestras hambrientas bacterias, sólo quedaba realizar el experimento. Para ello sólo había que introducir el meteorito y el cultivo de bacterias en un recipiente con unas propiedades adecuadas para el desarrollo de las mismas. Se realizaron diferentes estudios en varias muestras, pero nos centraremos principalmente en tres: la muestra positiva en la que se introdujeron tanto bacterias como un trozo de Toluca, la muestra negativa en la que se introdujeron bacterias pero no el meteorito, y la muestra control en la que se introdujo únicamente el meteorito. Los resultados ya se hicieron visibles en apenas unos días, tal y como se puede ver en la imagen de la izquierda.

En la muestra positiva las bacterias comenzaron a metabolizar el hierro del meteorito para conseguir alimento y al cabo de unos días el agua tomó un color rojizo similar al de las aguas de río Tinto. Mientras, en la muestra de control no sucedió absolutamente nada, de modo que se pudo determinar que las bacterias se habían comido el fragmento del meteorito Toluca. Esto puede verse mucho mejor observando la imagen inferior. En ella se puede ver la enorme diferencia que existen entre el trozo de meteorito de la muestra de control (A en la imagen) y el trozo de la muestra positiva (B en la imagen). Esta última está completamente desgastada y corroída debido a la actividad bacteriana. Y es más, mirando los espectros se observa con facilidad como aparece un pico de carbono muchísimo más acentuado en la muestra positiva (D en la imagen) cerca del origen de energías.

Además, se observó que el número de bacterias crecía un factor 10 en la muestra positiva, mientras que en la muestra negativa la colonia se redujo a la quinta parte. El resultado estaba más que demostrado: las bacterias son capaces de crecer utilizando como fuente de energía el meteorito.

La implicación en astrobiología que se puede desprender de este experimento es básicamente que, si se dan las condiciones necesarias, una bacteria podría viajar en un asteroide hacia otros mundos haciendo posible la hipótesis de panspermia. Es decir, si este asteroide con bacterias a bordo impactara en un planeta rocoso y se dieran las condiciones necesarias, las bacterias podrían empezar a metabolizar el hierro y extender los límites de la vida.

Como experimento complementario a éste, en el Centro de Astrobiología tienen planeado continuar investigando en la hipótesis de panspermia, pero esta vez tratando de recrear las condiciones que debería soportar una bacteria en un viaje interplanetario o interestelar. Intentarán, por ejemplo: ataques con luz ultravioleta, trabajar a bajas temperaturas, con condiciones anaerobias, etc…

Quién sabe, quizá en un futuro logremos entender un poco mejor cómo surgió la vida en nuestro planeta y hacia dónde debemos enfocar nuestra búsqueda de vida extraterrestre.

Saludos

Paper original:
Elena González-Toril, Jesús Martínez-Frías, José María Gómez Gómez, Fernando Rull, Ricardo Amils. Astrobiology. 2005, 5(3): 406-414. doi:10.1089/ast.2005.5.406.
Published in Volume: 5 Issue 3: June 7, 2005. Ver en PDF.

Nota:
Este artículo ha sido posible gracias a la estupenda conferencia titulada Meteoritos como fuente de energía para bacterias quimiolitoautótrofas del hierro ofrecida por la doctora Elena González-Toril en el Centro Cultural cajAstur de Oviedo el lunes día 22 de marzo, dentro del maratón científico Asteroides, meteoritos y biodiversidad que dirigió el doctor Jesús Martínez-Frías, y que contó con la colaboración de la doctora Julia de León Cruz y la doctora Concepción Jiménez López.
Imaginaos que estáis en un simple laboratorio de física atómica. No hace falta que sea algo parecido al CERN, check sino que tan solo es necesario un simple detector de la luz como puede ser un fotomultiplicador o un espectrómetro. Vamos a suponer que tenemos esto último y que vuestro objetivo es realizar medidas sobre el fondo de radiación del laboratorio para poder restarlo al espectro obtenido anteriormente de un elemento químico determinado, health en nuestro caso la plata. Como es de esperar, se obtiene como resultado de la medida del fondo un ruido aleatorio que no es más que las pequeñas oscilaciones de luminosidad que tienen lugar en el laboratorio y que el espectrómetro va detectando de una forma muy sencilla: contando la cantidad de fotones que inciden sobre él. Sin embargo, en una de las medidas aparece algo sorprendente que no debería estar ahí. ¿Qué será?

En la gráfica inferior podéis ver a qué me refiero.

El fondo de radiación que teníamos era de algo más de 1200 cuentas. No os asustéis con esto de las cuentas, no es más que una forma de calcular la intensidad que tiene una fuente a partir del número de fotones que detecta un sensor. Volviendo al tema, alrededor de los 552 nm se ve una línea casi 4 veces más intensa, que no tendría por qué estar ahí. ¿Qué es esto? Se que sois avispados y habéis leído el título de la entrada, así que ya sabréis la respuesta: se trata de un rayo cósmico. Pero esta respuesta no es más que el principio, y ahora es cuando nos surgen muchas más dudas. ¿Qué es un rayo cósmico? ¿Por qué está ahí? ¿De dónde ha salido? Estas y otras muchas cuestiones más son las que nos planteamos en su momento en el laboratorio, y las que ahora trataré de responderos y explicaros.

Un rayo cósmico no es más que un haz de partículas subatómicas (muones, fotones, neutrones, protones, etc) que vienen desde fuera de nuestro planeta y viaja a velocidades cercanas a las de la luz. Pueden provenir del confín más lejano del universo o del Sol, pero este último no es el culpable principal. Las mayores fuentes de rayos cósmicos son los objetos más energéticos del universo como las explosiones de supernova, que tienen lugar cuando una estrella colapsa sobre sí misma y explota; o los agujeros negros, ya que la materia que orbita a su alrededor está acelerada a grandes velocidades y en ocasiones pueden escapar formando chorros conocidos como jets.

Sea cual sea el origen de los rayos cósmicos, lo que se sabe es que estos llegan a la Tierra con mucha frecuencia, y nosotros en el laboratorio tuvimos la suerte de detectar uno. Os he dicho que los rayos cósmicos viajan a velocidades cercanas a la de la luz y por tanto son muy energéticos. Sin embargo, en la gráfica, el rayo cósmico está en unos tristes 552 nm, lo que vendría a ser algo similar a un rayo de luz verde. Un fotón verde no supone mucha energía si lo comparamos, por ejemplo, con un muón que es la partícula principal del rayo cósmico que llega a la superficie. La energía de este último es muchos órdenes de magnitud superiores al del fotón verde, así que hay algo que choca: o está mal la gráfica, o no medimos un rayo cósmico. La explicación a esta aparente discrepancia es de lo más simple que os podáis imaginar.

El detector calibra el eje de las longitudes de onda de forma automática a partir del punto central que le hayas marcado, en este caso 550 nm. La matriz CCD de píxeles que sirve para detectar los fotones que inciden funciona cargándose eléctricamente (similar a como funciona un condensador). Cada vez que un fotón choca contra un píxel, éste le dice al programa que en la longitud de onda que le corresponde el número de cuentas ha aumentado en una unidad. En el caso del rayo cósmico, sus partículas cargadas chocaron contra el píxel que determinaba una longitud de onda cercana a los 552 nm y lo saturó repetidas veces debido a que son partículas que poseen carga eléctrica. Esto dio lugar al pico de intensidad tan grande que podemos ver en la gráfica.

Explicado de una forma más sencilla, por si no quedó del todo claro. El sensor está preparado para detectar fotones, que no tienen carga, de modo que si un muón que viaja como rayo cósmico y que tiene carga negativa impacta sobre el sensor, el número de cuentas que registra va a ser muy grande ya que el píxel se satura repetidas veces, sumando tantas cuentas como veces se sature.

Así pues, ahí tenéis la explicación y el motivo de que en el laboratorio, con un simple equipo para realizar una medida del espectro del átomo de plata hayamos detectado un rayo cósmico perdido. Un dato curioso que tiene que ver con la detección de estas partículas extraterrestres es que, según se cree, la gran mayoría de los cuelgues que tienen lugar en los equipos electrónicos como ordenadores, teléfonos móviles, etc, se producen debido a la interferencia causada por un rayo cósmico. Esto es algo lógico. Si puede saturar eléctricamente la medida de un píxel de nuestro sensor, un rayo cósmico no va a tener muchos problemas en cargar un condensador y/o provocar que en un sistema digital donde había un bit con valor 1 pase a haber uno con valor 0, o viceversa. Estos errores, aunque parezcan mínimos, pueden llegar a “marear” tanto al sistema electrónico que lo cuelga irremediablemente. Todos hemos sufrido alguna vez algo así y lo cierto es que es un gran inconveniente, pero hay que mirar el lado positivo: cuando te pase esto es que ¡¡has detectado un rayo cósmico!!

Saludos
A pesar de que el término más correcto es sobrefusión, look lo cierto es que es el término más común y por el que más gente conoce este fenómeno es superenfriamiento. Consiste básicamente es enfriar un líquido por debajo de su temperatura de congelación sin que éste llegue a solidificarse. Quizá esto os choque un poco a primera vista, sale pero para que os vayáis haciendo a la idea de este fenómeno os dejo el siguiente vídeo grabado por nuestro compañero Héctor del Museo de la Ciencia tras haber dejado una cerveza durante tres horas es el congelador.

Curioso, ¿verdad? Pues lo cierto es que la explicación física no es excesivamente difícil, al menos de forma intuitiva. En esta entrada vamos a tratar de comprender por qué sucede algo así.

Antes de empezar debemos de tener presente un concepto importante que es responsable, en gran medida, del proceso: la nucleación. La nucleación consiste en pequeñas zonas del sólido, el líquido o el gas que se esté tratando, donde se tiene una fase termodinámica diferente. En otras palabras. Si tenemos un líquido, la nucleación puede consistir en pequeñas burbujas de aire que están en otra fase termodinámica: en estado gaseoso. También se puede dar en sólidos o en gases. Por ejemplo, las burbujas de aire o de agua que se quedan atrapadas en el hielo; o las gotas de agua en el vapor, fenómeno que se da en la atmósfera y se conoce como núcleos de condensación en las nubes.

Ahora bien, ¿qué tiene que ver la nucleación con el fenómeno del superenfriamiento? La respuesta es que la nucleación interviene directamente en las posibilidades de producirse superenfriamiento. Los cambios de fase tienen lugar siempre a partir de las zonas donde hay nucleación, ya que son las zonas en las que el estado termodinámico es diferente al del resto de la muestra. Si eliminamos la nucleación el cambio de fase puede retrasarse y podemos hacer que el agua se enfríe muy por debajo de los 0ºC o que se caliente muy por encima. Un dato sorprendente que nos da la Wikipedia es que se ha llegado a conseguir agua sobreenfriada a ¡¡¡-42ºC!!! E incluso a -123ºC en caso de tener agua vítrea. Realmente impresionante, ¿no os parece?

Bien, pues ya sabemos que cuando no tenemos zonas donde hay nucleación podemos retrasar el cambio de fase, pero por qué en la cerveza de Héctor no hay suficientes zonas de nucleación como para evitar el superenfriamiento. La forma de eliminar la nucleación en el caso de los líquidos es introducirlos en un recipiente lo más liso y perfecto posible, es decir que no tenga pequeños rayones o imperfecciones donde puedan quedar atrapados burbujas que favorezcan la nucleación.

Y la última cuestión que nos falta por responder es saber por qué al darle un golpe a la cerveza ésta se cogela de golpe. La respuesta es sencilla. Cuando hacemos que la cerveza sobrepase su temperatura de fusión hacemos que entre en un estado metaestable, lo cual quiere decir que está en un estado que puede parecer estable (líquido superenfriado), pero que a la más mínima perturbación éste va a decaer a un estado completamente estable (sólido). La perturbación, como bien os estaréis imaginando, en este caso es el golpe. Así pues, ya tenemos la explicación del fenómeno.

Resulta sorprendente saber que este fenómeno se da de forma espontánea también en la naturaleza. Nuestra compañera Shora del blog MedTempus escribió hace un tiempo sobre la lluvia engelante que produce el superenfriamiento en el agua de lluvia lo que produce que ésta se convierta en hielo nada más que toca el suelo, los árboles o cualquier objeto con las terribles consecuencias que puede tener, tal y como podéis ver en la imágen superior o en los vídeos que publicó Shora.

Toda la explicación se puede aplicar al fenómeno de supercalentamiento del que ya hablamos hace tiempo. En este caso, en lugar de tener un líquido que se convierte a sólido de forma espontánea, tenemos un líquido que pasa a estado gaseoso al perturbarlo. Este fenómeno es más peligroso y no os animamos a tratar de hacerlo, pero sí os animamos a intentar lograr un superenfriamiento y ver la cara que ponen vuestros amigos. Esperamos vuestras experiencias con este fenómeno.

Saludos

NOTA: Esta entrada fue escrita originalmente como colaboración para el Museo de la Ciencia.

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Sobre el Autor:

Físico de materiales, nacido en El Bierzo y adoptado en tierras asturianas y vascas durante su paso por la Universidad de Oviedo y la Universidad del País Vasco. [...]

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