martes, 30 de marzo de 2010

El Límite de Roche

Se denomina Límite de Roche a la distancia mínima que puede soportar un objeto, que mantiene su estructura únicamente por su propia gravedad y que orbita un cuerpo masivo, sin comenzar a desintegrarse debido a las fuerzas de marea que genera el cuerpo principal. Dentro del límite de Roche la fuerza de gravedad que el cuerpo central ejerce sobre el extremo del satélite más cercano y más alejado exceden a la fuerza de gravedad del satélite, y éste podrá ser destruido por las fuerzas de marea.

El nombre de límite de Roche proviene del astrónomo francés Édouard Roche, quien primero propuso este efecto y calculó este límite teórico en 1848.

Si la densidad del cuerpo principal y del secundario son aproximadamente iguales, el límite de Roche es de alrededor de 2,44 radios del cuerpo principal. Esto quiere decir que si el cuerpo secundario se acerca al interior de este límite, es destruido. Por consiguiente, cuando la densidad del cuerpo secundario resulta inferior a la del cuerpo principal, el límite de Roche es mayor.

Todos los satélites del sistema solar se encuentran, obviamente, en el exterior del límite de Roche. El que los anillos de Saturno se hallen en el interior de este límite, ofrece una explicación del hecho que los materiales con los cuales están constituidos no han podido reunirse para formar un satélite.

Shoemaker Leavy 9 fragmentado

En julio de 1992 la órbita del cometa Shoemaker-Leavy 9 pasó junto al límite de Roche de Júpiter y las fuerzas de marea presionaron hasta hacerlo pedazos. Posteriormente, fueron observados como una serie de fragmentos de hasta 2 km de diámetro, que terminaron chocando con el hemisferio sur de Júpiter entre los días 16 y 22 de julio de 1994.

Método Científico. Experiencias

Antonio Suárez. Repasando hace unos meses las estadísticas de visitantes y de páginas vistas de este sitio web, desde su nacimiento en 2004, comprobamos que la entrada más concurrida era, y lo sigue siendo, una que explica en qué consiste el Método Científico.

Método Científico

Nos llamó la atención porque nos había llegado, casi al mismo tiempo, la noticia de una profesora de un instituto rinconero que enseñaba en esos días a su alumnado los pasos que siguen los científicos para llegar, a veces, a descubrimientos y, además, había propuesto que trabajaran en algunos supuestos.

Además, habíamos recibido con anterioridad la solicitud de una joven visitante solicitándonos algún ejemplo, que le ayudara a entender mejor; petición que no hemos podido atender hasta ahora.

A continuación, contando con la aportación de uno de los alumnos del citado centro, tenemos la intención de presentaros no uno, sino tres supuestos para completar el artículo.

Recordemos antes que los científicos, a través del estudio y la observación, llegan a plantearse preguntas que intentan responder sosteniendo hipótesis. Luego, mediante la experimentación o la observación llegan a conclusiones que pueden o no confirmar esas hipótesis; que documentan y que, en ocasiones les llevan a hacer algún descubrimiento. Finalmente, lo ponen en conocimiento del resto de la comunidad científica para su análisis y validación. Y así, continúan con nuevas preguntas en una espiral que no termina nunca.

Según la DRAE, el método científico es el "procedimiento que se sigue en las ciencias para hallar la verdad y enseñarla".

Sin más preámbulo, os proponemos tres experiencias para hacer en clase:

  • ¿Cuándo comienzan las estaciones?
  • La Tierra ¿está en el centro del Sistema Solar?
  • La luz o el sonido ¿qué viaja más rápido?

¿Cuándo comienzan las estaciones?

Alejandro Suárez

Observaciones
A lo largo de un año y dependiendo de la estación que sea observaremos que el Sol se encuentra a diferentes alturas en relación con el horizonte de un lugar determinado. Sabemos también que las horas de luz de un día de verano son más que en invierno; y que en los primeros días de Otoño y de la Primavera esas horas son coincidentes.

Preguntas
¿Habría alguna forma de saber observando el Sol cuándo comienza cada estación?

Hipótesis
Si utilizamos un palito (gnomon) y lo colocamos verticalmente sobre el suelo podríamos estudiar la sombra que proyecta en función de la posición del Sol, y deducir de ella, a lo largo de un año, el inicio de las estaciones.

Experimentación
Buscamos un lugar soleado y llano; y colocamos en el suelo el palito en posición vertical. Luego cada día, exactamente a la misma hora, debemos marcar de alguna forma el límite que alcanza la sombra.

Este procedimiento tenemos que repetirlo todos los días de un año, a la misma hora, convenientemente a mediodía que es cuando el Sol alcanza su mayor altura, teniendo en cuenta el cambio horario que se hace a la entrada de la primavera y del otoño. Entre una medida y la siguiente deben haber transcurrido exactamente 24 horas. Si no podemos medir todos los días, al menos, debemos hacerlo un día a la semana.

Conclusiones y documentación
Al concluir un año de mediciones obtenemos un dibujo con forma de ocho llamado analema. Observaremos en este dibujo que el punto más cercano al palito nos indica el comienzo del verano y el más externo nos dice el comienzo del invierno.

Analema
Analema

Si dividimos el dibujo en dos trozos del mismo tamaño (no por el punto de corte en la parte central del ocho) obtenemos los puntos que indican el comienzo de las estaciones de Primavera y de Otoño, que es cuando el número de horas de luz es igual al número de horas de oscuridad en un día.

Nuevas preguntas para seguir aprendiendo
Si repetimos el experimento en otros lugares de la Tierra ¿obtendríamos el mismo dibujo?

La Tierra ¿Está en el centro del Sistema Solar?

Observaciones
Durante un día completo podemos observar como desde el alba hasta el ocaso, el Sol recorre el cielo de Este a Oeste. De este recorrido podemos interpretar que el Sol orbita a la Tierra una vez al día y que es nuestro pequeño planeta el que permanece en el centro del Sistema.

Preguntas
¿Es cierto o falso?

Modelos heliocéntrico y geocéntrico
Modelos Geocéntrico y Heliocéntrico

Hipótesis
Aunque es cierto que desde el lugar que habitamos podemos contemplar en cualquier noche del año a un grupo de constelaciones (Osa Mayor, Osa Menor, Dragón, Casiopea y el resto de circumpolares); a medida que transcurren los meses otras constelaciones como las zodiacales van haciéndose visibles y otras ocultándose en periodos regulares de tiempo. Si la Tierra estuviera en el centro del Sistema y no se desplazará en traslación todas las noches de un año veríamos las mismas constelaciones.

Podemos observar planetas como Venus o Mercurio que aparecen y desaparecen en periodos determinados, dándonos la impresión, si observamos sus fases, que la luz que reflejan (al igual que ocurre con la Luna) va cambiando en función a la posición que tienen en relación con la fuente de luz y no a la posición de la Tierra.

Experimentación
Durante un año completo observaremos al planeta Venus con un telescopio, cuando sea posible; mediremos y anotaremos su diámetro.

Conclusiones y documentación
Constatamos que las medidas tomadas no son coincidentes y de ellas extraemos que Venus unas veces está más cerca de la Tierra y, otras, más lejos. Si las medidas tomadas hubieran sido iguales, podríamos afirmar que Venus orbita a la Tierra.

La Tierra y Venus orbitan al Sol. Cuando nuestro planeta en su viaje se pone a la altura de Venus (conjunción inferior) están próximos pero cuando la Tierra está a un lado del Sol y Venus al otro (conjunción superior) se encuentran a mayor distancia el uno del otro.

Descubrimiento
La Tierra no está en el centro del Sistema Solar.

Nuevas preguntas para seguir aprendiendo
¿Hay más formas de verificarlo?

La luz o el sonido ¿Qué viaja más rápido?

Observaciones
La luz se propaga a una velocidad de 300.000 Km/s, es decir, no se desplaza desde su fuente a otro lugar de forma instantánea. Es tanta a la velocidad que se transmite que en distancias cortas nuestro sentido de la visión no alcanza a percibirlo. Sin embargo, un rayo de luz procedente de nuestra estrella, debido a que dista de la Tierra unos 150 millones de kilómetros, tarda en llegarnos unos 8 minutos.

Preguntas
Con el sonido ¿ocurre lo mismo? El sonido ¿se transmite a más o a menos velocidad que la luz? ¿Podremos medir a la velocidad que se propaga el sonido?

Sonido

Hipótesis
Se puede intuir que la propagación del sonido debe ser más lenta que la luz, sobre todo, en lugares donde se produce el fenómeno del eco, o también, cuando en una tormenta que se desplaza hacia nosotros oímos los truenos un tiempo después de ver los rayos.

Experimentación
Podemos asegurarnos realizando el siguiente experimento. En un lugar podría situarse una persona con una bocina de gas y con una linterna y, en otro punto, otra persona con un cronómetro.

Después, la primera persona debe encender la linterna al mismo tiempo que hace sonar la bocina. Y la del cronómetro en el momento de ver la luz medir el tiempo que transcurre hasta que escuche la bocina.

Este experimento debemos repetirlo colocando a las personas cada vez en puntos más alejados.

Conclusiones y documentación
Si la distancia entre las dos personas es corta, de unos 25 metros, prácticamente no nos damos cuenta de la diferencia pero si se aumenta la distancia a 200, 350, 500 metros sí observamos y podemos medir la diferencia.

Descubrimiento
El sonido se propaga a través del aire a una velocidad de 340 metros/segundo, aproximadamente.

Nuevas preguntas para seguir aprendiendo
El sonido ¿cómo se propagaría en un medio líquido como el agua o sólido como el acero? ¿A más velocidad o a menos?

lunes, 22 de marzo de 2010

Meteoritos metálicos: fragmentos de mundos destruidos

Profesor José María Madiedo. Universidad de Huelva

Os envío una imagen de un meteorito metálico, formado fundamentalmente por hierro y níquel. Los meteoritos metálicos, en contra de lo que la mayoría de la gente piensa, no son los más numerosos. Sólo suponen, aproximadamente, el 5% del total de meteoritos encontrados en la Tierra. Pero todos estos meteoritos comparten un hecho en común: todos ellos han tenido una historia muy convulsa, pues proceden de mundos que fueron destruidos por grandes catástrofes cósmicas hace muchos miles de millones de años.

Meteorito metálico - José María Madiedo
Meteorito metálico - Imagen: José María Madiedo - Ampliar

La historia de los meteoritos metálicos comienza en los grandes asteroides. Los asteroides de gran tamaño fueron capaces de conservar suficiente calor en su interior como para que los materiales que los formaban se fundiesen. De esta forma los elementos más densos, como el hierro y el níquel, se hundieron hasta el centro de estos objetos formando un núcleo metálico. Al igual que ocurre en la Tierra, los materiales menos densos formaron un manto y una corteza.

Los meteoritos metálicos que se han recuperado en la Tierra proceden del núcleo de estos asteroides de gran tamaño. Cuando nos llega uno de estos meteoritos significa que el asteroide del que procede fue destruido por colisiones contra otros objetos que consiguieron incluso fragmentar su denso núcleo de metal. Los meteoritos metálicos, por tanto, proceden de mundos que ya no existen...

jueves, 18 de marzo de 2010

Una ventana en el cielo para ver el centro de nuestra Galaxia

Antonio Suárez. Así es, hay una pequeña ventana abierta en el cielo que permite observar con un telescopio el centro de la Vía Láctea "y más allá...", como diría Buzz Lightyear, protagonista estelar venido del "Sector 4, Cuadrante Gamma" en Toys Story.

Ventana de Baade
Ventana de Baade - Foto: allred-astro

Esta pequeña región del cielo se encuentra en Sagitario y se le conoce como Ventana de Baade, porque debe su nombre al astrónomo norteamericano de origen alemán Walter Baade (1893-1960).

El trocito de cielo está prácticamente libre de polvo oscurecedor y se encuentra próximo al cúmulo globular NGC 6522. A través de él Baade pudo calcular la distancia al centro de nuestra Galaxia, observando estrellas variables cercanas al bulbo galáctico; y lo hizo desde el Brazo de Orión, que es el lugar donde se encuentra el Sistema Solar, es decir, nosotros. La distancia adoptada por la Unión Astronomía Internacional en 1985 es de 27.710 años luz.

viernes, 12 de marzo de 2010

Asteroides y diamantes

Profesor José María Madiedo. Universidad de Huelva

Aprovecho para contaros algo curioso a raíz de que hoy he recibido dos nuevos fragmentos del asteroide que colisionó contra la Tierra el 7 de octubre de 2008: el 2008TC3. Uno de ellos es el de la foto siguiente.

Ureilita
Fragmento del asteroide 2008TC3

Esta colisión supuso un hecho histórico, pues fue la primera vez que se observó a un asteroide en rumbo de colisión con la Tierra, se registró dicha colisión y posteriormente se recuperaron los fragmentos que quedaron después del impacto.

Pero, además, los fragmentos resultaron ser de un material muy curioso, pues los análisis mostraron que se trataba de lo que se conoce como ureilitas. Las ureilitas son un tipo muy extraño de meteorito rocoso. Se trata de materiales muy primitivos cuya antigüedad se remonta a la formación del Sistema Solar, hace unos 4.550 millones de años. Contienen carbono en forma de grafito y también en forma de pequeños diamantes de no más de varias micras de diámetro. Estos nanodiamantes se formaron cuando las ureilitas sufrieron violentos choques contra otros asteroides. Las altas presiones a las que fueron sometidos estos meteoritos durante esos impactos provocaron que parte del grafito de las ureilitas se transformase y cristalizase dando lugar a estos nanodiamantes.

Nanodiamantes

La imagén muestra cómo se ven esos nanodiamantes a través del microscopio electrónico.

martes, 9 de marzo de 2010

El efecto de la gota negra

Antonio Suárez. Este efecto sucede durante el principio y el final del tránsito de un cuerpo celeste, deformándose y tomando la forma de una gota, generalmente, por la combinación del oscurecimiento del limbo del objeto transitado y de la turbulencia de la atmósfera terrestre.

Esta deformación ocurre en los tránsitos de Venus y de Mercurio con el Sol pero también acontece de forma parecida cuando cualquier artefacto, por ejemplo un avión, pasa por delante de la Luna.

Por este efecto, tanto la medida precisa del comienzo como la de finalización de un tránsito se ve dificultada. Según la hipótesis más aceptada, el fenómeno no sería visible en condiciones muy buenas de observación.

Efecto de la gota negra

En este tránsito de Venus por el Sol, primero al disco negro del planeta le nace una cola que se queda unida al limbo solar y, aunque transcurre el tránsito, la cola queda unida al borde hasta un tiempo después.

viernes, 5 de marzo de 2010

El cielo del mes

04 de marzo de 2010 - 19:30h
Organiza: Cielo de Comellas (*)
Colabora: Casa de la Ciencia de Sevilla. CSIC
Casa de la Ciencia. Pabellón de Perú.
Avda. María Luisa s/n
SEVILLA

 
 
En El Cielo del Mes (de marzo) además de las efemérides, se comentaron algunos objetos de las constelaciones de Monoceros, Cáncer, Gemini y Canis Major.


Asimismo, se ofrecieron algunas nociones del funcionamiento del planisferio Stellarium.

miércoles, 3 de marzo de 2010

Vesta a través del microscopio

Profesor José María Madiedo. Universidad de Huelva

No, no se trata de un gazapo. En efecto, se trata de un fragmento del asteroide Vesta visto a través del microscopio. Ahora que este asteroide está despertando cierto interés he rescatado algunas imágenes curiosas que tomé a través del microscopio de algunos meteoritos que se recuperaron recientemente y que proceden de allí, de Vesta.

Muestra del asteroide Vesta. Foto: José María Madiedo

Muestra del asteroide Vesta. Foto: José María Madiedo
Fotografías: José María Madiedo

Desde hace tiempo se sabe que la superficie de Vesta no es tan oscura como la de otros asteroides, motivo por el que refleja de manera más eficaz la luz solar que incide sobre él (tiene mayor albedo) y resulta poco complicado verlo con instrumentos sencillos.

Sabías que... Vesta

El asteroide Vesta fue descubierto el 29 de marzo de 1807 por el médico y físico alemán Heinrich Wilhelm Olbers desde Bremen, cuyas aficiones llevaron a estudiar la órbita de los cometas. De hecho, descubrió cinco cometas, además de a Vesta y a Palas.

Vesta
Vesta

Tras el descubrimiento de Vesta, no se encontró ningún otro asteroide durante casi cuatro décadas, el siguiente fue Astrea. Durante este tiempo, a los cuatro asteroides conocidos se los contaban como planetas y cada uno tenía su propio símbolo planetario.

Vesta es el segundo objeto con más masa del cinturón de asteroides y el tercero en tamaño, con un diámetro principal de unos 530 kilómetros y una masa estimada del 9% del cinturón de asteroides entero.

Vesta perdió cerca del 1% de su masa en un impacto ocurrido hace poco menos de mil millones de años. Muchos fragmentos de este impacto han chocado con la Tierra, constituyendo una fuente rica de información sobre el asteroide. Vesta es el asteroide más brillante y el único en ocasiones visible a simple vista como un astro de sexta magnitud.

La característica de su superficie más destacada es un enorme cráter de 460 km de diámetro centrado cerca del polo Sur.

Vesta - Foto: Jesús y Pepa
Fotografía: Jesús y Pepa. Ampliar

El pasado 17 de febrero, Jesús y Pepa, desde el Observatorio Urbano Guadalquivir, fotografiaron a Vesta; primero a las 22h15 UTC y, después, a las 22h41 UTC. Se aprecia claramente el movimiento de Vesta en el lapso de tiempo transcurrido.