Pols d'estels

El 25 de novembre de 1915, Albert Einstein, que ja havia revolucionat la física deu anys abans amb la Teoria de la Relativitat Especial, va presentar a l’Acadèmia Prussiana de les Ciències, a Berlín, l’extensió d’aquesta teoria, la seua Teoria de la Relativitat General. Potser no som conscients de les portes científiques i tecnològiques que aquest treball va obrir al progrés de la humanitat, però sense aquest avanç científic el món en que vivim seria ben diferent.

Einstein no havia quedat del tot satisfet amb la seua teoria de la Relativitat Especial l’any 1905. S’havia eliminat el concepte de simultaneïtat en l’espai: un objecte tenia un temps propi depenent de la seua velocitat. És a dir, el temps d’un objecte mòbil es retarda a mesura que la seua velocitat s’acosta a la velocitat de la llum. No hi ha un temps universal per a tots els observadors com preveu la física clàssica. Tanmateix els objectes reals es mouen en l’espai entre grans masses com les dels planetes, del Sol i de les estrelles. Que passava si s’incorporava la gravetat a la teoria de la relativitat especial? És a dir, calia construir una teoria de la gravitació relativista.

Einstein va trigar uns deu anys en poder contestar aquesta pregunta, enmig de terribles problemes familiars. Però així com en la teoria del 1905 les formules que l’expliquen són ben senzilles i fàcils d’entendre, les equacions de la Relativitat General que va exposar per primera vegada a l’Acadèmia Prussiana de les Ciències són d’una complexitat enorme.

Per als lectors d’aquest apunt només ens cal entendre que el que aquestes equacions ens diuen  són l’equivalència entre la matèria-energia de l’Univers i la seua geometria. La part esquerre de la igualtat (on estan les R) ens indica com es comporta l’espai-temps, com es deforma, quin és el camí que segueix la llum, mentre que la part dreta (amb al G, T, c…) ens dóna el contingut matèria i energia de l’Univers. Dit d’una altra manera, la matèria deforma la geometria de l’univers, mentre que la forma de l’espai-temps indica com s’han de moure els objectes. Per tant la Teoria de la Relativitat General és una nova Teoria de la Gravetat, que ha fet més general  la teoria de la Gravitació de Newton.

Parafrasejant John Wheeler, la Teoria de la Relativitat General d’Einstein pot resumir-se d’aquesta manera: l’espai-temps diu a la matèria com ha de moure’s; la matèria diu a l’espai temps com ha de corbar-se.

La teoria de la Relativitat General va tindre un enorme èxit des que fou anunciada. Aconseguí explicar el moviment anòmal de Mercuri, que fins aquell moment portava de cap els astrònoms. El periheli del planeta, el punt més pròxim al Sol, no està en un punt fixe en l’espai sinó que va precessant (dibuix dreta). En la marc de la teoria de la Gravetat de Newton l’òrbita ha de ser estable (dibuix esquerra) i, per tant, aquest fenomen no tenia explicació. Einstein aconseguí explicar-ho com a resultat de la deformació de l’espai-temps causat per la gran massa solar.

L’experiment, però, que confirmà que la teoria d’Einstein era correcta va ser comprovar que el camí que segueix la llum que prové de les estrelles es corba en presència d’una gran massa. Aquest desplaçament de la posició de les estrelles es comprovà en l’observació de l’eclipsi de Sol de 1919. Una vegada amagat el Sol darrere de la Lluna, les estrelles del voltant eren visibles i podien ser fotografiades. Es comprovà que no estaven en la seua posició correcta sinó desplaçades. Per tant la llum es corba en presència d’una massa. Aquesta confirmació de la teoria de la gravetat d’Einstein fou tan espectacular que aparegué en portada dels principals diaris del món. L’experiment s’ha fet múltiples vegades. Una prova d’alta precisió de la bondat de la Relativitat General es va realitzar fa uns anys aprofitant l’alineació de la sonda Cassini que està a Saturn, el Sol i la Terra. Els senyals de ràdio enviats entre la Terra i la sonda (ona verda) es va retardar i desviar per la deformació de l’espai-temps (línies blaves), a causa de la massa del Sol.

Però la exactitud de la teoria d’Einstein s’ha confirmat també en el fenomen de les lents gravitacionals. Galàxies massives deformen l’espai temps i fan que la imatge d’altres galàxies més llunyanes apareguen deformades i amplificades.  Moltes vegades aquestes galàxies apareixen com a filaments corbats formant una espècie d’anell de llum.

Una de les prediccions de la Teoria de la Relativitat encara no ha estat totalment confirmada. En principi les masses en moure’s han de provocar unes ones de l’espai-temps. Aquestes encara no han estat observades però diversos experiments estan ja preparats per observar-los abans que s’acabe la dècada, segons ens asseguren els experts. De moment només se les ha detectat de manera indirecta en el moviment d’estels pulsars binaris. Per exemple, només l’existència d’aquestes ones gravitacionals pot explicar el moviment del púlsar binari PSR B1913+16. Les dues estrelles de neutrons en òrbita estan convergint a poc a poc a causa de la pèrdua d’energia per radiació gravitatòria, cosa que farà que el sistema col·lapse en uns 300 milions d’anys.

La Relativitat General ens ha permés explicar l’Univers com un tot, el seu origen i la seua evolució, el que en diem Cosmologia. Però també ha permés explicar els objectes de gran massa, els objectes compactes com ara els forats negres, els estels de neutrons i la física de la gravetat extrema. A més a més ha tingut un enorme impacte en la societat. Per exemple, l’extrema precisió del GPS no seria possible sense tindre en compte els efectes relativistes. En aquest article també podreu veure uns altres curiosos efectes conseqüència de la relativitat.

Finalment recordar-vos que la pel·lícula Interstellar de Christopher Nolan (2014) utilitza de manera notable i acurada els efectes predits per la Relativitat d’Einstein per desenvolupar la trama. Si no l’heu vista encara no badeu. Seria un bonic homenatge a la grandiosa figura d’Einstein.

Figures:
1.- Estàtua d’Albert Einstein a l’entrada del Parque de las Ciencias de Granada.
2.- Equacions d’Einstein.
3.- Que significa cada terme de les equacions d’Einstein.
4.- Precessió del periheli de Mercuri.
5.- Experiment de la deflacció de la llum realitzat amb la sonda Cassini.
6.- Esquema del pulsar doble PSR B1913+16.

És admirable la feina que fa l’associació cultural de Quart de Poblet (l’Horta) Quart és Ciència per divulgar i impulsar el coneixement de la Ciència en la societat per tal que siga considerada com una part de la cultura humana.

Com ells mateixos exposen en la motivació de l’associació:

És fàcil comprovar que la Ciència, malgrat haver influït poderosament en el benestar de les nostres vides, està marginada de la majoria de les celebracions culturals que se celebren en la nostra població. És com sí la Ciència no pertanyera al que generalment entenem per Cultura, com sí estiguera fora d’aqueix àmbit de la creativitat humana.

No obstant açò, la Ciència en general és, possiblement, el major assoliment cultural i el major avanç intel·lectual de l’espècie humana. Cert que té una ambivalència és les seues manifestacions, doncs, els seus avanços són a voltes utilitzats no per al benestar i la construcció d’un món millor, sinó per al contrari. Hem de recordar, com a al·legat a favor de la Ciència, que el seu desenvolupament depèn dels científics, però la seua aplicació pràctica correspon a la societat que està dirigida per la política, no per la Ciència, i en aquest sentit tots tenim una mica de responsabilitat en la utilització que d’ella es faça. Potser per açò la informació és la millor arma que poden disposar els ciutadans per a evitar que es faça un mal ús de la mateixa.

El que pretenem a Quart de Poblet, és divulgar els aspectes positius de la Ciència, com a activitat històrica, cultural i intel·lectual humana….

L’activitat principal de Quart és Ciència és l’organització de la Setmana de la Ciència a principis de cada mes de novembre. Enguany s’acaba de celebrar la IV Setmana de la Ciència amb un programa ben abellidor.

Entre les interessants xarrades que s’han fet caldria destacar la de Carmen López Moreno (Directora del Observatorio Geofísico Central, Madrid) que ens parlà dels sismes i volcans, centrant-se en que ella ha estudiat especialment, el volcà submarí de El Hierro en “Cuando la Tierra ruge y tiembla”. Carlos López-Otín, Catedràtic de Bioquímica i Biologia Molecular en la Universitat de Oviedo ens parlà sobre la seua recerca en les malalties associades als gens en “Vida y enfermedad en el planeta de los genes” mentre que Mª Ángeles Bonmatí Carrión (Bióloga. Doctora en Fisiologia, Universitat de Múrcia) ens explicà els efectes de la contaminació lumínica sobre la salut humana en la xerrada “Conociendo nuestro reloj biológico: pon en hora tu salud y la del medio ambiente”.

Donat que enguany és l’Any Internacional de la llum, per tancar la setmana d’actes, es va organitzar un debat sobre la llum en que vaig participar com a ponent junt amb d’altres físics i enginyers. Vos deixe unes poques fotos.

Al principi d’aquest apunt podeu veure el vídeo d’invitació a les activitats de la IV Setmana de la Ciència de Quart. Parla de contaminació lumínica des de la visió d’una xiqueta.

Fotos: Són les fotos que podeu veure al facebook de Quart és Ciència.

Avui s’ha donat a conéixer el Premi Nobel de Física. Els guardonats d’enguany han estat el físic japonés Takaaki Kajita i el canadenc Arthur B. McDonald “pel descobriment de les oscil·lacions del neutrino, que ha portat a demostrar que els neutrinos tenen massa“.

Segurament la majoria de la gent no sabrà que són els neutrinos.  Els neutrinos o neutrins són una mena de partícula fantasma, sense càrrega elèctrica (neutra) i, amb molt poca capacitat d’interacció amb la matèria. La conseqüència de tot açò és que són partícules molt difícils de caçar pels detectors. Tot i això, els neutrinos són, llevat de les partícules lluminoses, els fotons, les partícules més abundant de l’univers.

Els neutrinos es creen com a subproducte de les reaccions nuclears en l’interior de les estrelles, en l’explosió final de les estrelles massives en forma de supernova, en les centrals nuclears terrestres o en l’alta atmosfera terrestre a causa dels raigs còsmics. Cada segon milers de milions de neutrinos que provenen del Sol travessen el nostre cos, o fins i tot el planeta Terra, sense cap interacció. Com podríem caçar-los?

L’any 1967 Raymond Davis va idear un mètode de detecció. El clor-37 (l’isòtop ³⁷Cl) és capaç de captar un neutrino per convertir-se en argó-37 (l’isòtop ³⁷Ar), d’acord amb l’equació següent:

L’³⁷Ar és radioactiu i, això permet detectar la seua presència després de la interacció amb un neutrino. Tanmateix, la interacció del ³⁷Cl amb els neutrinos és molt baixa.

Per augmentar la possibilitat de captació de neutrinos se situà en una antiga mina d’or de Dakota del Sud, un immens tanc de 38000 litres de tetracloroetilè, un líquid amb quatre àtoms de clor, barat i utilitzat en tintoreries.

Per altra banda, des dels anys seixanta ja es tenia una teoria bastant sòlida de com es genera l’energia del Sol en el seu interior. Just en el cor de la nostra estrella, una reacció de fusió nuclear converteix un gas lleuger, l’hidrogen, en un gas més pesant, l’heli, amb l’emissió de fotons de gran energia (raigs gamma), neutrinos i d’altres partícules. Aquest cicle protó-protó és el procés energètic més important en estrelles de la grandària del Sol o menors. Els científics han calculat teòricament el nombre de neutrinos creats en aquestes reaccions nuclears que són la causa de la brillantor del Sol.

Però quan es comptaren els neutrinos capturats en el tanc de la mina d’or se n’adonaren que només s’hi detectava la tercera part dels esperats. Alguna cosa havia fallat. Potser no era correcta la teoria de les reaccions de fusió del nucli del Sol? És el que va rebre el nom del Problema dels neutrinos solars, un veritable mal de cap per als astrofísics i físics nuclears durant els anys 80 del segle passat.

L’experiment de la detecció dels neutrinos en tancs subterranis s’ha repetit arreu del món, al detector del Gran Sasso, a Itàlia, al Caucas, a Rússia, als detectors japonesos Kamiokande i Super-Kamiokande i sempre han mostrat una manca de neutrinos. Qué és el que fallava? Era un problema d’astrofísica, en que no s’havien explicat correctament les reaccions nuclears solars o era un problema de la física de partícules?

D’acord amb el Model Estàndard de la física de partícules hi ha tres tipus de neutrinos, neutrinos electrònics ν_e, neutrinos muònics ν_μ i neutrinos taònics ν_τ. Cadascun d’ells està relacionat amb una partícula carregada, l’electró, el muó i el taó.
El Sol només produeix neutrinos electrònics i per això tots els detectors terrestres estaven dissenyats per detectar aquests i no els altres.

Donat que a la Terra només es detectava un terç dels neutrinos solars (neutrinos electrònics, ν_e), ¿no podria ser que els neutrinos variaren de sabor, passant d’electrònic a muònic i taònic en el seu llarg viatge cap al nostre planeta? ¿No podrien oscil·lar entre els distints tipus de neutrinos?

Si s’acceptava que aquesta idea de les oscil·lacions era correcta, això implicava que el neutrino tenia massa, petita però apreciable. Però caldria demostrar-ho experimentalment. Això és el que han fet el físic japonés Takaaki Kajita i el canadenc Arthur B. McDonald en els seus respectius treballs.

El japonés Takaaki Kajita ha treballat en el detector Super-Kamiokande estudiant els neutrinos muònics (ν_μ) produïts per la radiació còsmica en l’alta atmosfera terrestre. I demostrà que els que venen de la part de davant del detector eren més nombrosos que els que venien per la part de darrere, els que havien travessat tota la Terra i han tingut més temps per a oscil·lar. Per tant, part dels neutrinos muònics (ν_μ) s’havien convertit en un altre tipus de neutrino.

El canadenc Arthur B. McDonald ha treballat al Sudbury Neutrino Observatory. El detector tanc està ple d’aigua pesada, una aigua amb un isòtop de l’hidrogen més massiu i està dissenyat per detectar els neutrinos electrònics que provenen del Sol. Les reaccions entre els neutrinos solars i l’aigua pesada dóna la possibilitat de mesurar no només els neutrinos electrònics sinó la combinació dels tres tipus de neutrinos. En els experiments realitzats, com era d’esperar, els nombre de neutrinos electrònics eren només un terç dels esperats però la suma total dels neutrinos s’ajustava exactament als valors teòrics. La conclusió va ser que els neutrinos van canviant de sabor, canvien d’identitat durant el seu temps de vol des del Sol.

Així que els neutrinos no són només unes partícules fantasma sinó que també són camaleòniques.

Més informació en aquest video en anglés. La primera part (0:00 a 11:00) parla del problema de l’oscil·lació dels neutrinos.

[vimeo 114361247 w=500 h=281]

Neutrino, Measuring the unexpected from Javier Diez on Vimeo.

Lectura complementaria: Text en anglés molt complet del Comité Nobel: The chameleons of space.

Imatges:
1.- Premiats.
2.- Oscil·lació dels neutrinos.
2.- L’experiment dels neutrino al Sudbury Neutrino Observatory.

La llum juga un paper fonamental en la nostra vida quotidiana i el seu estudi és una disciplina transversal de la ciència en el segle XXI. Ha revolucionat la medicina, ha obert la comunicació internacional a través d’Internet, i segueix sent vital per a la vinculació dels aspectes culturals, econòmics i polítics de la societat global. Per tot això, enguany l’ONU ha proclamat 2015 com l’Any Internacional de la Llum.

Però, sabem realment que és la llum? Quines són les seues propietats bàsiques? Com es produeix? Com es propaga? Per què hi ha colors? Hi ha llum invisible?

Divendres passat 24 de juliol, vaig tractar de respondre aquestes preguntes a Ca les Senyoretes, davant d’unes seixanta persones mitjançant unes senzilles explicacions i uns pocs experiments per mostrar com hem sabut aprofitar-nos de la màgia de la llum per al progrés de la humanitat.

Vaig començar parlant de la històrica controvèrsia, que ha portat de cap els científics durant segles, de si la llum és una ona o una partícula, per continuar parlant de la descomposició en colors de la llum blanca, de la polarització de la llum, de la formació de les imatges en un ull normal, miop i hipermetrop, de com veuen els insectes, que com fer visible llums invisibles, per acabar explicant la màgia dels colors dels focs artificials.

Tota aquesta explicació de la màgia de la llum va ser amanida amb la realització d’una sèrie d’experiments senzills, alguns reproduïbles a casa, d’altres més sofisticats.

La xarrada acabà amb la menció de l’internet del segle XXI construït per una gran xarxa de fibres òptiques creuant els mars i oceans i amb els malbaratament de l’energia que és la contaminació lumínica.

Els assistents més resistents continuaren després en la sessió d’observació astronòmica en que pogueren admirar la superfície crateritzada de la Lluna, l’anellat Saturn, la nebulosa de l’anell de Lira i la galàxia d’Andròmeda. Finalment uns impertinents núvols, com era d’esperar, ens obligaren a tancar la sessió vora les dues de la matinada.

Imatges:
1.- La xarrada comença amb el malbaratament energètic que és la contaminació lumínica. Paco Colomer.
2.- L’ampolla de vidre de la bombeta s’ha obert, provocant que el gas inert a l’interior s’escape. Quan s’activa, el filament de tungstè crema amb una flama, a causa del oxigen que entra en el focus. Stefan Krause, Germany. Wikimedia Commons.
3.- Com funciona un ull? Rosa Magraner.
4.- Fem colors. Rosa Magraner.

Fa uns mesos sembla que la NASA va anunciar que, a finals d’any, el Sol revifarà finalment del seu impasse i l’activitat magnètica tornarà a ser la que correspondria al màxim del cicle solar. A més, va dir, això vindria associat amb un increment de tempestes solars. I alguna d’elles podria afectar la Terra.

Després del fracàs del darrer final del món que venia de la mà dels maies, calia un altre final apoteòsic per a la humanitat.

Tot això ve al cas d’una consulta telefònica que em feren l’altre dia, d’un home major que estava preocupat pels aparells electrònics de casa. Una gran tempesta solar que impactara sobre la Terra faria malbé tota l’electrònica que fem servir a la Terra i, per tant, hauríem de dir adéu als nostres ordinadors, aparells de música, telèfons mòbils, tauletes i playstations.

Les tempestes solars passen quan dues zones actives solars de polaritat magnètica oposada (unes línies magnètiques entren en el Sol mentre que d’altres en surten) s’acosten molt. En aquest cas la forma general de les línies es reestructura per a assolir una configuració més estable. Part de les línies magnètiques es trenquen i, juntament amb el material calent que hi estava confinat, són expulsades a l’espai. Un exemple mecànic que ens ho pot clarificar seria pensar en unes immenses tires de goma elàstica que després d’haver-se estirat molt, al final es trenquen i un tros ix expulsat a gran velocitat. En el cas del Sol, el camp magnètic expulsat s’endú part del gas calent.

El conjunt camp magnètic-material calent expulsat del Sol rep el nom de tempesta magnètica. El material calent està format per partícules carregades elèctricament (electrons i protons fonamentalment) que viatgen a velocitats de 200 a 500 km/s.

En una esfera com el Sol, la tempesta pot eixir en qualsevol direcció. Només de vegades vindrà en direcció a la Terra. En general aquests fenòmens venen en direcció oposada a la Terra i no la toquen.

L’home que em preguntava, en previsió de la possible catástrofe, ja s’havia procurat un gran armari metàl·lic per guardar-ho tot (DVDs, aparell de música, etc..). Aquesta és una bona pensada ja que a causa de l’efecte Gàbia de Faraday a l’armari no entrarà cap camp elèctric.

Però quan arribe una tempesta a la Terra, el nostre planeta té un dispositiu de protecció contra les partícules solars.

El camp magnètic de la Terra, que ens sembla que només serveix per moure la brúixola cap al nord, és, en realitat, un magnífic escut contra les tempestes solars.  Les partícules energètiques del Sol són desviades cap a les zones polars terrestres. I, un cop arriben a l’atmosfera sobre els pols, interaccionen amb els gasos atmosfèrics amb la formació de les aurores polars.

Però només si les tempestes són molt energètiques les aurores arriben a veure’s a latituds com les nostres.

No hem de patir per les tempestes en la superfície de la Terra. El que si que pot tindre algun dany és l’electrònica de les naus espacials en òrbita terrestre. Ara depenem molt dels satèl·lits: GPS, metereològics, anàlisi de la Terra, comunicacions, navegació aèrea i marítima, etc…

És per això que li vaig fer veure a l’home al telèfon, que tot i ser molt importants els seus aparells, si això passés, el realment important seria la pèrdua de tots els satèl·lits artificials, també els de la televisió, i amb aquesta catàsfrofe l’arribada d’un caos econòmic mundial a causa de la caiguda de totes les borses mundials. Vist com està el món potser seria una bona jugada.

Però això no passarà. Si ve una gran tempesta solar el camp magnètic terrestre ens salvarà de la catástrofe. Això si, veurem unes precioses aurores boreals a la ciutat de València. Només, és clar, si ens apaguen les llums d’una de les ciutats més contaminades lumínicament del món.

Post realitzat com a exercici al curs: Divulgar ciència en la Web: les xarxes socials i els blogs. Impartit per José Miguel Mulet.

Imatge: Com un ventall. Les línies de camp magnètic que surten d’un regió activa important semblen estendre’s gairebé com un vental dèbil però ample durant 2,5 dies (de 3 al 5 novembre 2013). Vist a la llum ultraviolada extrema les línies de camp magnètic són visibles a causa a les partícules carregades que es mouen en espiral. La regió acull el tipus de camp magnètic trenat que té la capacitat d’alliberar grans flamarades i ejeccions de massa coronal. De fet, va esclatar en una flamarada X3 (classe més gran) el 5 novembre. Crèdit: SDO, Observatori de Dinàmica Solar/NASA.

Sempre m’ha agradat la novel·la negra, però també tinc afició a les pel·lícules i les sèries de detectius. La sèrie Kubala, Moreno i Manchon que emet TV3 (per Ono i internet per als habitants del sud de la Sènia) la trobe interessant pel realisme de les situacions i la versemblança dels personatges.

Aquesta setmana, però, em va fer encara més gràcia quan en l’episodi “L’espectacle ha de continuar” la física i el seu ensenyament van irrompre com un més dels arguments paral·lels.

La Sara, la filla del Kubala, està descontenta amb el seu professor de Física per que li ha posat mala nota. Davant la protesta li deixa repetir l’examen amb la sorpresa del professor quan descobreix la gran aptitud de la xicona per la ciència.

Ho podeu veure a partir del minut 17:40.

Professor:No voldries estudiar física?

Sara: La física només parla de la realitat i la realitat és un rotllo. Vull estudiar informàtica, per fer videojocs, on pots fer el que vulguis.

El professor insisteix: La física és molt més interessant que els videojocs.

Li passa un llibre de l’estant, que remirant el vídeo, he descobert que és la novel·la juvenil ambientada al Centre de Recerca Nuclear de Ginebra CERN, Quantic Love de Sònia Fernández-Vidal i publicada el gener de 2012 per l’Editorial La Galera.

En les següents escenes de la noia, ella ens parla de protons, electrons i del buit tal com passa quan un jove descobreix meravellat els fets de la ciència.

La visita al sincrotró ALBA a Cerdanyola del Vallès l’acaba de convèncer per elegir la física, això si, tot ben barrejat amb problemes sentimentals d’adolescents.

La novel·la Quantic Love es pot trobar tant en català com en castellà encara que té una web només en espanyol (?).

Encara no l’he llegida però la idea de barrejar ciència i amors juvenils sembla una idea explosiva.

Sempre que es parle de ciència amb el format que siga em sembla perfecte. Tot és interessant per fomentar les vocacions científiques. I més ara que al ministre li ha pegat per eliminar Ciències per al món contemporani, que impedirà que tots els estudiants, siguen de lletres o de ciències, tinguen un coneixement científic mínim.

Enhorabona als guionistes de la sèries Kubala, Moreno i Manchon.

L’energia nuclear ha estat un mal negoci per a la humanitat. Tant si l’ús és civil (centrals nuclears) com militar (armes) els elements radioactius alliberats al medi ambient comprometen la vida en el nostre planeta. Serem els destructors de la nostra espècie?De tot això ens parla Vicent Martínez Sancho a l’obra L’ús de l’energia nuclear (Homo sàpiens?) que ha estat publicada per Edicions del Bullent.

Vicent Martínez Sancho ha estat professor de Física a la Universitat de València durant quaranta anys. Però a banda d’ensenyar com funciona el món, s’ha preocupat també per la societat on viu. Per això ha estat un dels fundadors de Nacionalistes de la Valldigna. I també ha estat lligat des de sempre a Acció Cultural del País Valencià des del seu naixement i en fou president una pila d’anys. A banda de tot això, vaja per endavant, que ha estat un del meus millors professors de física a la facultat. En català ens ensenyà que el món físic pot entendre’s i com construir equacions que ens el determinen. Per tot això, li tinc molt de respecte i estima.

Si, a més a més, lliguem el seu compromís cívic i la seua passió per la ciència podrem entendre la seua preocupació per les conseqüències de l’ús de l’energia nuclear, tant en la seua vessant civil (centrals nuclears) com militar (armes de destrucció massiva).

Fruit d’aquest interés ha estat la seua darrera obra L’ús de l’energia nuclear (Homo sàpiens?) que ha estat publicada per Edicions del Bullent.

Contava el professor Vicent Martinez Sancho, en la seua presentació al Casal Jaume I de Gandia, que el problema del canvi climàtic és ben real i ben greu segons l’informe del 2007 del Pannell Internacional (IPCC). L’excés de diòxid de carboni és d’origen antròpic (humà) i, si no s’atura aquesta tendència, el 80% de les espècies pot desaparéixer. L’única solució al canvi global, diu l’informe, és substituir les fonts d’energia fòssil per fonts no contaminants com ara les renovables, la nuclear o fer aparells de captació de CO₂.

En aquest informe s’han basat els membres del lobby espanyol de nuclears (Foro Nuclear) per publicitar la bondat de les centrals nuclears argumentant que no emeten diòxid de carboni a l’atmosfera. Són industries netes, diuen. Tanmateix Martinez Sancho ens féu veure que aquesta innocuïtat és una fal·làcia, ja que el procés d’extracció del combustible nuclear, des de la mina de pechblenda a l’Àfrica, fins a l’obtenció de l’isòtop d’urani 235, útil per a la central nuclear, és llarg i costós i emet grans quantitat de gasos d’efecte hivernacle. Només cal pensar en el moviment d’enormes quantitats de roques, en la utilització de maquinària pesant que funciona amb combustible fòssil, el seu transport, el seu enriquiment, etc…

El professor ens parlà de l’ús de l’energia nuclear com un drama en tres actes:

1. L’enriquiment, o concentració de l’isòtop d’ ²³⁵U, útil per a les centrals.
2. La generació d’energia elèctrica a la central nuclear.
3. El problema dels residus.

Ens detallà cadascun d’aquests punts que podeu llegir en el llibre. Ací us parlaré una mica del tercer problema: què fem dels residus?

En el nucli del reactor l’energia s’aconsegueix bombardejant amb neutrons l’urani (²³⁵U) tal com ja vaig explicar a l’apunt dedicat a l’accident nuclear de Fukushima. Aquest urani s’anirà trencant (o fissionant) pel xoc dels neutrons en trossos, elements químics més petits que són, al seu torn, radioactius. És a dir, són emissors de partícules energètiques enormement perilloses per a la vida.

En general aquests elements resultants no són vàlids per a la producció d’energia i s’han de retirar de la pila de combustible nuclear. Són els residus nuclears. Alguns es desintegren en poques hores o dies transformant-se en elements estables no radioactius. D’altres, però, triguen anys, o fins i tot milers d’anys, en deixar de ser perillosos. El seu emmagatzematge és, per tant, problemàtic ja que s’han de guardar en un lloc tancat, estanc, a prova de terratrèmols, tsunamis o d’atacs terroristes durant milers d’anys. I qui ens assegura que això és possible? Deixem una herència als nostres fills que no es pot desactivar, i als fills del nostres fills i molt més enllà.

L’elecció de Villar de Cañas com a seu del magatzem de residus nuclears (ATC) només és una ubicació per a 60 anys. Dos problemes se’ns plantegen. Primerament deixem el problema per a les generacions futures ja que els que han pres la decisió ja no hi seran en passar aquests anys i després, què farem passat el temps establert amb els residus?

Una cosa està clara, va dir Martinez Sancho, el canvi climàtic pot ser un desastre però la vida no desapareixerà. Tanmateix la radioactivitat afecta l’ADN de les cèl·lules, causa mutacions i la mort. La vida al nostre planeta està, doncs, clarament compromesa amb l’ús de l’energia nuclear.

El professor detallà els accidents més importants de les centrals nuclears, com el de Three Mile Island, el de Txernòbil o el de Fukushima. Tots han deixat una zona inhabitable al seu voltant, contaminada durant anys per elements radioactius. Isòtops radioactius com l’estronci (⁹⁰Sr) que pot substituir el calci del nostres ossos, el iode (¹²⁹I) que pot substituir el iode de la nostra tiroide, o el cesi (¹³⁷Cs) que substitueix el potasi. Tots aquests són productes normals de la fissió nuclear de l’urani a les centrals i un accident greu allibera al medi ambient aquests productes.

Per a la humanitat l’ús de l’energia nuclear ha estat un mal negoci. Si ja vam començar amb  l’alliberament explosiu d’energia en les bombes d’Hiroshima i Nagasaki, l’ús pacífic de l’energia nuclear ha resultat ser una bona enganyifa, ja que ni les centrals han resultat segures ni s’ha sabut solucionar el problema dels residus, ajornant-lo per a les generacions futures.

La presentació del llibre acabà amb una referència a les proves atòmiques a Moruroa (Polinèsia francesa) que han deixat un depòsit de 5 quilògrams de plutoni al vas coral·lí. I amb un gram, ben repartit, n’hi ha prou per fer desaparéixer la població de la Terra.

Som conscients del desastre nuclear que hem causat i que hem deixat per als nostres fills? Vertaderament som Homo Sàpiens?

Fotos: Presentació del llibre al Casal Jaume I de Gandia. Enric Marco.

Encara que l’accident nuclear a la central de Fukushima s’està esvaint de mica en mica dels mitjans de comunicació, desplaçats per la guerra a Líbia i per les brofegades que es llancen els partits majoritaris espanyols, la radioactivitat continua allí i es quedarà per molt de temps.Però que és això de la radioactivitat i de l’energia nuclear?Anem a pams. Clar dir primer que la radioactivitat és un fenomen natural. Els àtoms d’un element pesat com l’urani, es trenquen, espontàniament o de manera provocada, en àtoms més menuts, generalment radioactius, alliberant energia i partícules. La radioactivitat és la responsable que l’interior de la Terra siga encara calent. L’evolució ens ha adaptat per a suportar un cert grau de radiació ionitzant i per això podem viure en zones una mica més radioactives com les àrees granítiques.

Una central nuclear és l’aplicació industrial que utilitza aquesta propietat de separació o fissió dels àtoms per produir electricitat. Així, per exemple, existeix un tipus d’urani, l’isòtop urani 235 (²³⁵U) que és usat en les centrals nuclears (però també per a fabricar armes) i que es trenca de manera directa en altres elements com el criptó o el bari.
Si bombardegem amb un neutró un àtom  de ²³⁵U, aquest es trencarà i emetrà 3 neutrons que xocaran amb altres àtoms de ²³⁵U, com es pot veure a la reacció següent:

Aquests tres àtoms d’urani donaràn cadascun d’ells 3 neutrons més, en total 9 neutrons, que podran xocar amb 9 àtoms d’urani que produiran 9*3=27 neutrons, que a la seua vegada trencaran més àtoms d’urani i així seguirà… Això rep el nom de reacció en cadena i si hi suficient urani i es deixa que la reacció vaja sola es produirà una cascada de neutrons que fissionaran tot l’urani amb el resultat d’una explosió nuclear atòmica.En una central nuclear aquesta reacció en cadena està esmorteïda per uns absorbents que controlen el flux de neutrons. Normalment són formats per barres de carbó/grafit o beril·li metàl·lic.

Quan es vol parar una central nuclear només cal introduir les barres de grafit entre  les peces d’urani per tal que s’absorbesquen TOTS els neutrons. Però l’aturada no és instantània. El calor que queda de les reaccions anteriors s’ha de continuar eliminant mitjançant el circuit de refrigeració, generalment d’aigua.

El terratrèmol de Sendai de l’11 de març va fer parar, de manera automàtica, moltes central del nord del Japó. A Fukushima les barres de grafit s’introduïren dins dels contenidors d’urani. Sense corrent elèctric la refrigeració d’emergència amb motors diesel va funcionar fins que una hora després el tsunami s’emportà els motors.

I ací començaren els problemes. Sense possibilitat d’eliminar el calor sobrer, el nucli on s’hi troba l’urani va continuar calfant-se. No sabem encara si l’urani s’ha fos i ha formant una pasta líquida que és fàcil que isca al medi ambient per les esquerdes. Sembla que el nucli estanc del reactor número 2, que usa plutoni en lloc d’urani, ja ha deixat escapar plutoni.

Els residus de la reacció solen ser radioactius, és a dir, emeten partícules perilloses, i ja s’han detectat fora de la planta, a l’aire i al mar.

Aquestes partícules perilloses són el que anomenem radioactivitat i l’explicació de com actua i com ens podem protegir d’ella serà el tema d’un pròxim article.

El bloc de Juli Peretó ens dóna més informació sobre l’accident de Fukushima, tot recordant Txernòbil. També ens informa que el dimecres de la setmana que ve, al Centre de Cultura Contemporània de València (l’Octubre, OCCC), tenim l’oportunitat de debatre sobre l’energia nuclear a un Bar de Ciències: Lliçons nuclears, de Fukushima a Cofrents. Lliçons nuclears, n’aprendrem?

Imatge: Fissió nuclear del Visual Dictionary On-Line.

L’accident nuclear a la central de Fukushima ha reobert el debat, no mai tancat, de la conveniència de les centrals nuclears en la nostra societat. La crisi, l’abastiment de combustibles des de països en conflicte i, les, no tan barates, energies renovables havien portat a la societat a començar a admetre que no havia més remei que empassar-nos les nuclears.Tanmateix les centrals, fins i tot abans del desastre japonés, ja no podien amagar que no són tan inoqües: el seu alt cost de construcció, el maneig d’un combustible perillós, que és fàcilment aprofitable amb processament per a ús militar, la seua vida útil limitada, el seu impossible desmantellament una vegada tancades, la impossibilitat de tractar els residus i finalment la vulnerabilitat front a desastres naturals fan que la societat prenga consciència de que s’ha acabat l’era de les nuclears.Jo vaig patir l’accident de Txernòbil quan vivia a Alemanya en els primers mesos de la meua tesi doctoral. Recorde aquells dies posteriors al 26 d’abril del 1986 com un malson. La informació contradictòria a la televisió alemanya que entenia a penes amb el meu deficient alemany, les notícies de les ràdios franceses avisant que el cap de setmana el núvol radioactiu arribaria a la frontera alemanya, però,  no us preocupeu, deia el locutor, que no passaria a França, no em deixaven gens tranquil.

Aquestes setmanes he viscut la mateixa sensació. Ara sóc més lluny de la central amb problemes, és veritat, però no deixe de pensar en els japonesos, alguns dels quals conec personalment i que em consta que es troben ben preocupats.

Ara la humanitat torna a enfrontar-se a un perill semblant al del 1986. Si amb el cas de Txèrnobil podíem dir que els soviètics no feien un manteniment adequat de les seues centrals, i fins i tot no construïen l’edifici exterior de contenció al voltant del nucli, per ser una vel·leïtat capitalista, en el cas de la central de Fukushima sembla que tècnicament tot era correcte però l’envestida del tsunami va ser molt més gran del previst.

El que ha fallat realment a Fukishima ha estat el no poder respondre a un desastre natural fora de mida. I aquest fet, donat que la Terra és un planeta actiu que va modificant-se al llarg dels mil·lennis, tornarà a produir-se en un altre lloc i temps.  I és que la natura ens ha demostrat com som de vulnerables davant d’una tecnologia que no té previst que fer en aquests casos excepcionals.

I el mateix podríem dir dels residus nuclears. Si el Magatzem Temporal Centralitzat (MTC) de residus radioactius d’alta activitat és instal·lat finalment a Zarra (La Vall de Cofrents) o a Ascó (Ribera d’Ebre) tindrem un altre motiu per a preocupar-nos. Qui ens assegura que una riuada de l’Ebre, del Xúquer o un terratrèmol no fan malbé el magatzem?

Foto: La central de Fukushima abans del desastre.

Tota la vesprada d’ahir vaig estar seguint les notícies per la televisió japonesa en anglès a Can Vilaweb. Aquest terratrèmol ha estat realment devastador i molt intens i ens ha de fer humils front a la força de la natura.

Per parlar de la magnitud dels sismes s’usa l’escala de Richter o, gran invent dels periodistes, escala oberta de Richter. Aquesta sacsejada del Japó ha estat de 9,0 però, a més a més, hi ha hagut moltíssimes rèpliques de 6 o 7 amb epicentre en les proximitats de Tòkio.

Però ni ahir ni avui he vist que s’explique a cap mitjà de comunicació la manera de com es quantifica la magnitud d’un sisme. I, per cert, qui era Richter?

Els terratrèmols provoquen una sotragada de l’escorça terrestre en les zones de falles. Fan vibrar les roques com una pedra llençada a l’aigua fa ones o un colp fort sobre una taula la fa trepidar. En un terratrèmol es produeixen dos tipus d’ones, les S i les P. Les ones S són transversals, com les ones d’aigua, només travessen sòlids i per tant no poden passar per les zones líquides del nucli terrestre. Per contra, les ones P són ones de compressió longitudinals, com les ones de so, travessen tots els materials, poden passar pel nucli terrestre i arriben, per tant, abans als sismògrafs situats en llocs allunyats.

Charles Richter amb la col·aboració de Beno Gutenberg , ambdós de l’Institut de Tecnologia de Califòrnia, va proposar l’any 1935 una expressió matemàtica per quantificar la magnitud dels sismes de Califòrnia. Els termes principals utilitzats eren l’amplitud A de la màxima ona arribada al sismògraf i la diferència de temps d’arribada de les ones P i les ones S que provenien de l’epicentre del terratrèmol. Actualment s’utilitza una expressió millorada ja que l’anterior no funciona per a terratrèmols importants.

L’energia radiada varia enormement en els diversos terratrèmols i si utilitzem una escala lineal  caldria expressar-la amb multitud de zeros. És molt millor usar una escala logarítmica en la que, un increment d’una unitat implica 10 vegades més energia. Richter va usar una escala logarítmica per expressar l’energia i l’escala de magnituds sísmiques de forma similar a com s’usa l’escala de magnituds estel·lars en astronomia.

Si es tenen en compte els factors multiplicatius corresponents, l’increment d’un pas en l’escala  de Ritcher modificada implica un increment de 32 en la quantitat d’energia transmesa des de l’epicentre per tota la Terra mentre que un increment de 2 passos implica un augment de 32*32 ≈ 1000 vegades més energia emesa.

Per exemple, el terratrèmol de Haití del 12 de gener del 2010 va ser de magnitud 7,0 mentre que el que va ocòrrer l’altre dia al nord del Japó ha estat classificat com de magnitud 9,0. Només dos passos en l’escala de Ritcher però el sisme japonés va alliberar 1000 vegades més energia.

Imatge: Terratrèmol registrat en un sismògraf. Wikipèdia Commons.

La revista Nature ha publicat les previsions dels possibles descobriments en ciència aquest any que avui comença. He seleccionat, per comentar-les, les relacionades amb l’astronomia i l’exploració espacial. Tant de bo que aquestes es compleixen en aquest 2011 tant com els vostres desitjos. Molt bon any a tots…

Aquell bosó de Higgs. La partícula de Higgs que segons els físics teòrics explicaria l’existència de la massa de les partícules (i d’això ja en parlarem quan es descobresca, que és ben curiós) no serà segurament encara descoberta en el colisionador LHC del CERN a Ginebra però potser en l’estudi dels milions de Terabytes de dades recollides fins ara es troben les primeres proves de la supersimetria, per la qual tota partícula en té una altra supermassiva, encara no descoberta.

Materia fosca, l’hora de la veritat D’aquell 25% de la matèria de l’Univers que no brilla però que saben que existeix al voltant de les galàxies per les pertorbacions gravitatòries que provoquen, no en saben quasi res. Que si són neutrinos massius, partícules exòtiques no trobades encara als nostres laboratoris terrestres (CERN, p.e.), que si matèria fosca calenta o freda. S’han fet milers de propostes però no sabem del cert que és la matèria fosca. Però ara, diversos experiments subterranis, com el XENON100 a l’italià Laboratori Nacional del Gran Sasso prop de L ‘Aquila, i el Cryogenic Dark Matter Search (CDMSII) en la Minnesota’s Soudan Mine estan caçant partícules de matèria fosca i esperen treure els primers resultats per al 2011.

Altra Terra. La sonda Kepler continua investigant exhaustivament una zona prop de la constel·lació del Cigne. Els caçadors de planetes prediuen que, amb Kepler, aquest any es trobarà el primer planeta tipus Terra orbitant una estrella tipus Sol. Els investigadors d’aquesta sonda llançada el 2009 ja han observat centenars de planetes però encara no han donat a conèixer totalment els seus resultats.

L’últim dels transbordadors L’últim vol dels space-shuttle de la NASA està previst per al mes d’abril. Aquest lliurarà l’Espectrometre Magnètic Alpha (AMS) a l’Estació Espacial Internacional amb la missió de buscar matèria fosca i antimatèria. Si el Congrés americà no n’autoritzà un altre vol per al novembre, es tancarà definitivament l’era dels transbordadors espacials. Han resultat molt més cars del previst, no són tan reutilitzables com es pensava i han resultat ser bastant perillosos. Dues naus amb les seues tripulacions (Challenger 1986 i Columbia 2003) han estat destruïdes. La NASA pretén usar transports privats a partir d’ara. Si el segon llançament de prova del Dragon, la nau desenvolupada per l’empresa SpaceX, té èxit, el llançament de una nau privada amb tripulació o càrrega es podria realitzar ben aviat.

Explorant el Sistema Solar. En el mes de març, la nau Messenger, que ja ha fet dues visites al planeta Mercuri, es posarà finalment en òrbita al seu voltant. En agost la sonda Dawn orbitarà Vesta, un dels majors membres del cinturó d’asteroïdes. Enguany també es llançaran la missió Juno, que orbitarà en uns anys els pols jovians, la missió Grail, dues naus bessones preparades per estudiar detalladament el camp gravitatori lunar i el robot de la grandària d’un cotxe Mars Science Laboratory, que substiturà l’exitosa missió dels robots bessons Opportunity i Spirit que des del 2004 continuen explorant la superfície marciana. Tot un èxit de la ciència i la tecnologia.

Estudiant la nosta nau Els investigadors de GOCE, un satèl·lit de la ESA designat per mesurar amb molt de detall el camp gravitatori terrestre, publicaran els seus primers resultats enguany. Com que la Terra no és una esfera perfecte ja que, de manera basta podem dir que presenta bonys i depressions, el coneixement exacte d’aquestes irregularitats ens permetrà saber millor la pujada del nivell del mar per efecte del canvi climàtic.

Veurem que es compleix de tot això. I cal recordar que milers de laboratoris arreu del món, telescopis, sondes, astrònoms i doctorants continuen treballant en els seus projectes. Segur que ens donen algunes bones notícies. Bon any a tots.Foto: Peter Higgs, Físic emèrit de la Universitat d’Edimburg que ha proposat el bosó que explicaria la massa.

El saló principal del museu municipal d’Alzira (MUMA) acull aquest dies les XII Jornades d’Innovació Educativa. Docents, pedagogs, psicòlegs i les persones interessades s’hi han aplegat per conèixer les experiències educatives de professors d’escoles de primària i secundària de tot el País Valencià.

Dimarts, després de la inauguració oficial, i presentats per Silvia Sifre, tècnica d’educació de l’Ajuntament d’Alzira, Sergi Requena i jo mateix fèiem la conferència-exposició Educar mirant al cel, en la que presentàvem les nostres experiències educatives al voltant de l’astronomia. Com vàrem dir a la ponència, l’astronomia és una eina fantàstica per introduir conceptes complexos de les ciències.  El seu ús a l’aula desperta les emocions suficients per descobrir un món d’experiències, exactitud i bellesa.

Però el més important va ocórrer a l’última part de la vesprada. És quan es va fer la Comunicació de l’experiència guanyadora del XI Premi d’Experiències d’Innovació Educativa Ciutat d’Alzira 2009 en la Categoria d’Educació Infantil i Primària.

Carmen Vargas, mestra d’infantil del C.R.A. La Ribera Alta de Sant Joanet, ens contà tot el que passà al voltant de la seua experiència Les llums de la nit. Aquest projecte articulà totes les activitats del curs 2008-2009 al voltant de l’astronomia que celebrava el seu Any Internacional.

Segueix…

Dimarts 23, després de la inauguració oficial de les Jornades, i presentats per Silvia Sifre, tècnica d’educació de l’Ajuntament d’Alzira, Sergi Requena i jo mateix fèiem la conferència-exposició Educar mirant al cel, en la que presentàvem les nostres experiències educatives al voltant de l’astronomia.

Les visites escolars d’alumnes de primària i secundària a l’Aula d’Astronomia de la Universitat de València es produeixen de manera regular. Són estades molt curtes, d’un màxim de 2 hores en les que cal motivar l’atenció presentant activitats ràpides, fàcils i sobretot didàctiques. Cal que quan marxen sàpien una mica més sobre l’Univers que quan vingueren.

Vaig presentar algunes pràctiques que funcionen sempre molt bé a l’Aula d’Astronomia per a xiquets d’infantil i primària com fer volar coets, explicar  contel·lacions usant la mitologia o simular les fases de la Lluna en tres dimensions i d’altres que no funcionen tan bé, sobretot per a estudiants de secundària. I és que en aquest cas el problema és la incapacitat per llegir textos de més d’unes quantes línies com ara el guió de l’activitat que han de fer. Això tècnicament se l’anomena manca de comprensió lectora. Que fer en aquests casos? Doncs deixar-los manipular i fer ells experiències.

Finalment vaig presentar algunes pràctiques molt fàcils de fer a l’aula per explicar fenòmens tan complicats en aparença com les bases físiques de les ones, l’espectre electromagnètic i l’espectroscòpia. Per això em va caldre uns quants CDs usats, unes làmpares de gasos i un microones.

Sergi Requena, professor de matemàtiques de l’IES Sucro d’Albalat de la Ribera  també és un apassionat de l’astronomia. Va presentar les seues experiències didàctiques amb alumnes de secundària. Té muntat tot un astut i complex sistema de fitxes per fer treballar els xiquets en grup. Utilitza l’astronomia com a eina pedagògica per fer-los entendre els conceptes d’angle, coordenades relatives i absolutes, distància i sobretot fer-los fer un treball col·laboratiu. Amb eixides nocturnes els diferents grups han de treballar uns objectius concrets i autoavaluar-se.

Però nosaltres erem només els teloners de l’actuació principal de la nit.

L’última part de la vesprada va ser omplida per la Comunicació de l’experiència guanyadora del XI Premi d’Experiències d’Innovació Educativa Ciutat d’Alzira 2009 en la Categoria d’Educació Infantil i Primària.

Carmen Vargas, mestra d’infantil del C.R.A. La Ribera Alta de Sant Joanet, ens contà tot el que passà al voltant de la seua experiència Les llums de la nit.
Aquest projecte articulà totes les activitats del curs 2008-2009 al voltant de l’astronomia que celebrava el seu Any Internacional. Jo, modestament, vaig col·laborar en algunes de les activitats i vaig rebre l’escola a principis del mes de juny del 2009 a l’Aula d’Astronomia.

Van estudiar els planetes, el Sol amb diversos instruments, simulant la forma de les galàxies, el moviment del Sol al cel amb un gnòmon, van construir un forn solar, etc… Un muntó d’experiències que va tindre el suport de tot l’equip docent del centre.
És impressionant el treball que ha fet Carmen amb els xiquets de la seua escola.  Ha aconseguit que es facen preguntes i que el C.R.A. La Ribera Alta siga amiga de la ciència.

I com ella va contar a la conferència tot començà quan després de cantar la cançó de “Sol solet”, com fan tots els matins, un xiquet preguntà el perquè de parlar sempre del Sol i no de la Lluna…

Que els nostres nens es facen preguntes. Aquest és el nostre repte com a divulgadors científics.

Fotos:
1.Carmen Vargas presentant el seu premi Les llums de la nit a Alzira. Enric Marco.
2. Conferenciants de la nit. D’esquerra a dreta, Enric, Carmen i Sergi darrere de la caixa amb totes les experiències.

En la foto Premiats de l’arxiu, Carmen Vargas es troba al mig. La foto ve del diari digital d’Alzira Elseisdoble.com

Deixem l’estiu aquest 2010. Aquesta matinada a les 5:09 h, hora del nostre país, el Sol torna a creuar l’equador celeste cap al sud, en el seu camí celeste al llarg de l’eclíptica. És el començament de la tardor, o primavera d’hivern, per a l’hemisferi nord i el començament de la primavera per a l’hemisferi sud.Venen ara uns tres mesos de pluja i vent, de dies nuvolosos amb alguns clars i rasos. Es farà de nit cada vegada més aviat i l’últim diumenge d’octubre, dia de reinvindicació nacional, ens retallaran encara una hora del dia per fer-ho més evident.

Però quant dura la tardor? Totes les estacions duren el mateix? Per contestar aquestes preguntes sembla evident que si hi ha quatre estacions, la primera impressió és que cadascuna d’elles durarà la quarta part de l’any. Si un any tròpic dura 365,2422 dies es tindrà que 365,2422 dies / 4 = 91,31055 dies, és a dir una estació hauria de durar 91 dies i un poc més de 8 hores.

Però esbrineu quan dura la tardor sobre el calendari. Conteu els dies que hi ha entre  el 23 de setembre i el 21 de desembre. No arriben a 90 dies, comptant sencers el 23 de setembre ja que l’equinocci de tardor comença a les 5:09 h i el 21 de desembre ja que el solstici d’hivern comença a les 00:38 h del dia següent. Sorprenent! Veritat?

I si conteu quan duren les altres estacions sobre el calendari veureu també coses ben curioses…

Segueix...

De la viquipèdia he tret les dades exactes. Des de l’equinocci de primavera al març fins al solstici d’estiu al juny hi ha 92,75 dies. Des d’aquest dia fins a l’equinocci de tardor del setembre passen 93,65 dies mentre que hi ha 89,85 dies fins al solstici d’hivern al desembre. Finalment des d’aquest dia hi ha només 88,99 dies fins a l’equinocci de primavera al març.

Quines coses! A l’hemisferi nord l’estiu és més llarg que l’hivern per més de 4 dies i mig! Quina sort!

La vostra ment s’ha posat en moviment i les neurones se us calfen. D’on ve la discrepància?

La variació de la llargària de les estacions astronòmiques és causada per la forma de l’òrbita terrestre al voltant del Sol. Si l’òrbita del Sol fora exactament circular la durada de cada estació seria exactament la mateixa. Però resulta que l’òrbita de la Terra és el·líptica i, segons va explicar brillantment Johannnes Kepler el 1609, el mateix any en que Galileo Galilei mirava per primera vegada pel telescopi, la velocitat del nostre planeta al llarg de la seua òrbita no és constant.

El Sol es troba situat a uns dels focus de l’el·lipse i quan la Terra s’aproxima al punt més pròxim a la nostra estrella, punt anomenat periheli, l’atracció gravitatòria que sent és més intensa i augmenta la seua velocitat orbital. Pel contrari, en el punt més allunyat del Sol, o afeli, la Terra sent una atracció menor i la seua velocitat orbital és menor. Però tot es compleix amb una coordinació perfecta de manera que per a un temps donat, per exemple un mes, l’àrea escombrada pel vector que va des del Sol a la Terra en aquests dos zones de l’òrbita és exactament la mateixa. Aquesta llei és coneguda com a segona llei de Kepler o llei de les àrees. I és juntament a principis de l’estiu a l’hemisferi nord, generalment el dia 4 de juliol, quan la Terra es troba en l’afeli, el punt més allunyat del Sol i, per tant, amb la velocitat més lenta. És per això que l’estació estival és més llarga. En el cas contrari, al voltant del 3 de gener, la Terra es troba en el periheli, el punt més pròxim al Sol, i, amb la velocitat orbital més gran. Aquesta és la raó que l’hivern tinga el nombre més curt de dies.

La formulació correcta de la llei de les àrees, per a qualsevol planeta que gire al voltant del Sol, és:

2a Llei (1609): El radivector que uneix el planeta amb el Sol, escombra àrees iguals en temps iguals. Per tant, el planeta es desplaça més ràpidament quan està en el periheli que quan està en l’afeli (veure figura). Aquesta llei és conseqüència de la llei de conservació del moment angular, la qual és conseqüència de les lleis de Newton.

Kepler, que durant anys havia buscat l’harmonia dels cels a la manera dels pitagòrics, la va trobar finalment amb les seues tres lleis que anys més tard Isaac Newton va desenvolupar per arribar a formular la teoria de la Gravitació Universal.

Haviem començat per la tardor i hem arribat, sense voler, amb els gegants Kepler i Newton. Bons cels i bona tardor.

Imatge de l’Almanach de La Esquella de la Torratxa – Any XX (01/01/1908). Digitalitzat pel Ministeri de Cultura.

Hipàtia és considerada la primera astronòma de la història. La seua vida, els seus ensenyaments i la seua tràgica mort han estat portats a la gran pantalla per Alejandro Amenábar en la seua última pel·lícula Agora.

Hipàtia (entre 340-370 – c. 415) fou una filòsofa neoplatònica grecoromana, natural d’Egipte, que va destacar en el conreu de la matemàtica i l’astronomia. Filla de Teó, matemàtic i director del Museu i Biblioteca d’Alexandria, ensenyava filosofia, matemàtiques i astronomia. Tan ella com el seu pare eren pagans en una ciutat en què convivien també població jueva i una creixent comunitat cristiana.

Va viure en una societat convulsa i se la considera l’última representant d’un món grecoromà en decadència enfront d’una nova societat fosca i violenta que donarà pas a l’edat mitjana.

La pel·lícula d’Amenábar reflecteix molt bé aquesta societat problemàtica, amb un cristianisme violent i inculte, on el poder imperial és molt dèbil i el coneixement ja no és valorat.

Segueix…

En una població que ha d’elegir per força el cristianisme, Hipàtia diu que ella només creu en la filosofia. Ella és un ésser lliure en un món on la llibertat de culte i de pensament ja no existeix. Davant de Sinesi de Cirene, bisbe de Ptolemaica i antic deixeble seu, li diu “Tu no pots dubtar del que creus, jo ho he de fer sempre.” I és que aquesta és la missió del científic: dubtar.Precisament a través de les cartes que li enviava el bisbe coneixem la vida d’Hipàtia.

La ciutat d’Alexandria s’ha recreat a Malta, amb el far, les illes existents i el Serapeu, on s’ubicava la Biblioteca. En alguns moments del film el director ha tractat de fer-nos veure la societat alexandrina com si es tractàs d’un documental d’animals, en el qual les matances s’observen de lluny, en un pla en picat, com si les persones foren formigues. Però també apareixen les visions zenitals i els zooms des del carrer fins a l’espai, on la Terra i la Lluna no són més que petits punts a l’espai, com per demostrar-nos la bestiesa dels fanatismes i la seua petitesa intel·lectual.

I una part molt interessant per a mi (és ja deformació professional) ha estat el tractament de l’astronomia antiga. I no m’ha decebut, encara que, com no podia ser d’altra manera en un film d’aquesta mena, ha estat molt simplificat. Els instruments  antics d’observació com ballestes, quadrants, esferes armil·lars i models d’univers geocèntric són molt realistes.

És destacable també la descripció que es fa de les corbes còniques, el cercle, l’el·lipse, la paràbola i l’hipèrbola que, com el seu nom indica, provenen de fer talls amb distinta inclinació en un con. I és que se sap que Hipàtia va fer un tractat sobre aquestes corbes.

Resulta fantàstica l’obsesió d’Hipàtia per conéixer el moviment del cel, per situar les errants o planetes en les seues òrbites correctes, tot fent servir només la raó.

És clar que al guió hi ha hagut l’assessorament d’un astrònom. Antonio Mampaso, investigador de l’Instituto de Astrofísica de Canarias ha col·laborat amb Alejandro Amenábar durant 5 anys en coneixements d’astronomia antiga, maneig d’instruments antics, i ha assistit a molts dels rodatges a Malta.

Com diu Antonio a l’entrevista que li fan arran de l’estrena de la pel·lícula i que us recomane llegir:

Me ha resultado muy emocionante revivir ese hilo inmaterial que nos une, a lo largo de los siglos, a los que se preguntan sobre el universo. Sentir que Aristarco, Ptolomeo, Hipatia, Al Sufi, Galileo, y así hasta Einstein y los científicos actuales, todos se han maravillado y se han preguntado qué hay en el cosmos, cómo son los astros. Han pensado sobre ello y han encontrado respuestas. No siempre han sido respuestas verdaderas, claro, pero sí honradas.

Tan de bo totes les pel·lícules que parlaren de ciència estigueren tan ben assessorades.

Així que tracteu de veure el film abans que el traguen de la cartellera. No us decebrà…

Ja fa uns dies que no m’ix cap tema interessant o amb bastant suc per comentar en aquest bloc. Però avui ha plogut una mica i s’ha manifestat la magnificència dels fenòmens naturals. Tot ha estat eixir de la faena i veure la magnífica posta de Sol . El Sol declinant enviava la seua llum en una cortina de rajos verticals de color salmó sobre la pantalla dels núvols. De vegades oblidem la bellesa del nostre planeta. Per  a mi, ha estat el meu regal de Sant Jordi.

Sempre m’han agradat els fenòmens de la natura. Des de ben xicotet he mirat els núvols, les tempestes i el moviment dels astres al cel nocturn. Al final vaig haver de triar estudiar els fenòmens del més amunt i dedicar-me a l’astronomia. Però la meua passió pel que passa ací encara dura. De fet la Terra no deixa de ser un altre planeta del sistema solar, el més important, almenys, per a nosaltres humans.

Recorde alguns estius a la platja, mirant com els rajos de les tempestes nocturnes il·luminen el cel sobre la mar i sobre tota la Valldigna. I aquell raig que caigué prop de l’ermita de Sant Llorenç i que vaig veure que començava a encendre la muntanya. Sort que al moment començà a ploure i només cremà un arbre.

Mirant el cel també ens deparà grans espectacles. Així tenim que el color del cel que canvia amb la posició del Sol, passant d’un blau intens al migdia a un roig o taronja a la posta.

Altres planetes tenen altres colors del cel. Si no tenen atmosfera el cel serà negre intens. Així li passà a Mercuri o a la Lluna.

Venus, per contra, té un color groc-taronja, segons revelaren les imatges de les sondes soviètiques Venera dels anys 80 del segle passat.

El color del cel marcià observat des de la seua superfície és força variable. Durant el dia el cel és roig-rosat però prop de l’eixida i posta del Sol  el cel és blau. Just el contari del que passa a la Terra. Mireu aquestes magnifiques fotos.

Avui, he gaudit en veure la bellesa de la nostra atmosfera, la nostra pell de poma. En eixir de la faena al campus de Burjassot he vist la magnífica posta de Sol . El Sol es trobava a l’horitzó i es veia per sota els núvols. El Sol declinant enviava una cortina de rajos verticals de llum de color salmó sobre la pantalla dels núvols. De vegades oblidem la bellesa del nostre planeta. Per  a mi, ha estat el meu regal de Sant Jordi.

Altre regal ha estat trobar-me una rosa a casa per a mi! Algú ha pensat en mi.

Foto: Posta de Sol a Burjassot, el dia de Sant Jordi de 2008