The Beatles – Yellow Submarine

Descubren hasta 100 litros de agua en la superficie lunar

De acuerdo con el diario digital elmundo.es en una publicación de hoy, una sonda de la NASA descubre `grandes cantidades´ de agua en la Luna. Se trata del LCROSS, un satélite de detección de cráteres para el que estaba programado un choque en estas fechas y cuya misión era precisamente confirmar la presencia de agua en nuestro satélite. El impacto ha ocurrido sobre el cráter de Cabeus, en el polo sur lunar.

National Geographic [1] – Mundos extraterrestres

Apuntes de Física: Teorías y leyes (2ª parte)

En la primera parte de estos apuntes de Física, vimos como la electricidad había pasado de ser un fenómeno prácticamente desconocido a una de las subramas más destacadas de la ciencia. Durante las primeras etapas de esta evolución, la electrostática, la corriente eléctrica o la electroquímica se convierten en algunos de los principales temas de estudio. Sin embargo, con la llegada de los primeros descubrimientos que relacionaban la electricidad con el magnetismo, la ciencia eléctrica experimenta un importante giro, pasando de constituir un único cuerpo científico a formar parte de uno aún mayor y más complejo; el electromagnetismo.

onda electromagnética

La mayoría de las fuentes coinciden en fechar los inicios de la era electromagnética en 1820; ese año, mientras impartía una de sus clases prácticas de física en la Universidad de Copenhague, el profesor danés Hans Christian Oersted (1777-1851) pudo comprobar de manera casual como la aguja de una brújula veía afectada su dirección al activarse en torno suyo una corriente eléctrica. Este hecho demostraba que, al generarse, una corriente eléctrica producía a su alrededor un campo magnético. Antes de conectar una corriente eléctrica cercana, una aguja imantada señala hacia el norte-sur geográfico; al conectar la corriente, la aguja se sitúa perpendicularmente a ella, al tiempo que si se invierten los bornes del generador haciendo cambiar de sentido a la corriente, la aguja también lo hace, señalando en sentido contrario al de la vez anterior. Estudios posteriores al descubrimeinto de Oersted demostraron que la intensidad de estos campos magnéticos dependía de la intensidad de la corriente que los generaba y disminuía con la distancia al conductor; además, su dirección dependía del sentido de la corriente.

Tras descubrirse el vínculo natural que lo unía a la fuerza eléctrica, el magnetismo pasó a ser considerado un importante objeto de estudio para la ciencia; sin embargo, durante mucho tiempo, este fenómeno hubo de sufrir un gran desinterés por parte de la comunidad científica. Su nombre se debe a una antigua ciudad griega llamada Magnesia, en donde era común un mineral con propiedades magnéticas, conocido hoy como magnetita. Las razones por las que la magnetita poseía propiedades magnéticas son las mismas para el resto de cuerpos magnéticos; la Wikipedia lo explica de la siguiente manera:

Cada electrón es por su naturaleza, un pequeño imán. Ordinariamente, innumerables electrones de un material están orientados aleatoriamente en diferentes direcciones, pero en un imán casi todos los electrones tienden a orientarse en la misma dirección, creando una fuerza magnética grande o pequeña dependiendo del número de electrones que estén orientados. […] Además del campo magnético intrínseco del electrón, algunas veces hay que contar también con el campo magnético debido al movimiento orbital del electrón alrededor del núcleo.

De esta forma, cualquier cuerpo que, por estas razones, sea capaz de atraer objetos metálicos hacia sí, es considerado un imán. Los imanes pueden ser naturales o artificales; se dice que son naturales cuando su capacidad atractiva se debe a su propia composición natural, y artificiales cuando han sido magnetizados por una imantación previa. La imantación puede producirse por frotamiento, por contacto o por la acción de una corriente eléctrica;  puede ser además temporal o permanente. Todo imán consta de dos polos magnéticos denominados norte y sur en donde la capacidad atractiva es más intensa. De una manera análoga a como ocurre con las cargas eléctricas, los polos magnéticos del mismo tipo se repelen, mientras que los opuestos se atraen. Además, cada imán está a su vez compuesto por unidades elementales imantadas, de manera que, si se fracciona, las partes resultantes contendrán a su vez sendos polos norte y sur, idénticos a los originales. La acción magnética se produce a través de un campo de fuerzas denominado campo magnético cuyas características son similares a las comentadas anteriormente para el campo eléctrico; como en este, el parámetro de mayor importancia es la intensidad de campo (magnético), que se reduce con la distancia al imán y las líneas de fuerza no se cortan. Por convenio se dice que estas líneas salen del polo norte y entran en el polo sur.

Debido al movimiento de los metales (principalmente hierro y níquel) en estado líquido que hay en su núcleo, la Tierra posee su propio campo magnético, denominado campo magnético terrestre. Este campo se extiende desde el interior de la Tierra hasta el espacio exterior, sin un límite determinado. Suele relacionarse la polaridad geográfica de la Tierra con su polaridad magnética; sin embargo, ni coinciden en su orientación (el polo sur magnético se encuentra orientado hacia el norte geográfico) ni tampoco en su localización física (el eje de ambas polaridades no es el mismo). A pesar de todo, debido a su forzosa relación con el polo norte geográfico y al uso de la brújula, se denomina polo norte al polo sur magnético; la diferencia entre ambos polos medida en grados se denomina declinación magnética. Uno de los principales efectos del campo magnético terrestre es la formación de la magnetosfera, una región atmosférica que actúa como escudo frente al viento solar. Además, supone una protección fundamental frente a los rayos cósmicos, y un importante agente activo en la formación de las dorsales oceánicas.

Campo magnético terrestre

El descubrimiento fortuito de Oersted provocó de forma casi inmediata una investigación científica acerca de los vínculos que unían a los fenómenos eléctricos y magnéticos. Quizás la principal contribución teórica en estos primeros años de la era del electromagnetismo se deba a Ampère (Ver Teoría y leyes [1ª parte]), quien, en 1922 y 1926 publicó sendos trabajos sobre los principios de la electrodinámica (el estudio teórico de la radiación electromagnética); por estas obras y por su labor científica en general, Ampère es considerado junto con Oersted el fundador de la ciencia electromagnética. En el campo de la ingeniería destacan las aportaciones del físico británico William Sturgeon (1783-1850), inventor del electroimán (1825), el conmutador para motores eléctricos (1832), y el galvanómetro de bobina giratoria (1836), y del pintor estadounidense Samuel Morse (1791-1872), inventor del telégrafo y de un sistema de señales diseñado para su uso, el Código Morse. En 1831, Faraday descubrió que el movimiento relativo entre un conductor eléctrico y un imán generaba en el primero una corriente eléctrica; el hallazgo de este fenómeno, conocido como inducción electromagnética, confirmó la sospecha que muchos científicos sostenían de que el experimento de Oersted podía realizarse inversamente y supuso el fundamento de inventos posteriores como los generadores, los motores eléctricos o el transformador. Por otra parte, el descubrimiento de Faraday se considera compartido con el estadounidense Joseph Henry (1797-1878), quién obtuvo los mismos resultados de manera simultánea e independiente al físico inglés. En esta misma época, otros científicos no específicamente especializados en la electricidad realizaron sus aportaciones; es el caso del inglés James Prescott Joule (1818-1889), teórico responsable de la ley de Joule, que cuantifica la generación de calor producido por una corriente eléctrica al atravesar una resistencia, quien además demostraría en 1841 junto con el alemán Hermann von Helmholtz (1821-1894) que la electricidad es una forma de energía y que, por tanto, cumple con la ley de conservación de la misma; o su compatriota William Thomson (1824-1907), cuyo trabajo supuso una importante aportación al campo de la termoelectricidad.

Gracias a la labor de estos y otros muchos científicos durante la primera mitad del s. XIX, el electromagnetismo como rama de la física queda fundada en sus bases y desarrollado en muchos de sus aspectos; sin embargo, es con la obra del notable físico escocés James Clerk Maxwell (1831-1879) cuando toda esa labor anterior queda finalmente unificada en una única teoría consistente y se establece el modelo de la electrodinámica moderna. Concretamente, la publicación de 1861 de Maxwell titulada On Physical Lines of Force contiene un conjunto de ecuaciones, denominadas ecuaciones de Maxwell, que en sí mismas describen por completo todo el conjunto de fenómenos electromagnéticos. Aparte, las ecuaciones de Maxwell sirivieron para demostrar que tanto el magnetismo y la electricidad como la luz son manifestaciones de un mismo tipo de campo, resultante de la combinación del campo eléctrico y magnético, denominado campo electromagnético (no he podido averiguar cómo). En el caso de la luz, su manifestación puede explicarse como una combinación de campos eléctrico y magnético oscilantes, perpendiculares entre sí y perpendiculares también a su dirección, que no necesita de ningún medio para propagarse y que alcanza una velocidad máxima en el vacío de 299.792 Km/s (velocidad de la luz). Las fuentes de la radiación electromagnética son cargas eléctricas aceleradas, es decir, que cambian con el tiempo su velocidad de movimiento; al generarse un campo eléctricos o magnético variable, se produce a su vez un campo del tipo “contrario” (el eléctrico produce uno magnético y viceversa), razón por la que se explica la radiación electromagnética y la autosustentación de sus ondas. Las ondas electromagnéticas poseen como características principales la elongación, que mide el desplazamiento de un punto respecto a la posición de equilibrio, la amplitud, o elongación máxima (la “altura” de la onda), la longitud, definida como la distancia entre dos puntos análogos consecutivos, la frecuencia, que es el número de ciclos o vibraciones por unidad de tiempo, el periodo, que mide el tiempo invertido en efectuar un ciclo o vibración completa, y la velocidad de propagación, que varía según el medio. De acuerdo a su frecuencia y longitud, una onda electromagnética puede pertenecer a uno u otro rango determinado de todo un conjunto posible denominado espectro electromagnético; a menor longitud de onda y mayor frecuencia, mayor será el valor energético de la onda. De mayor a menor longitud de onda, el espectro electromagnético se compone de ondas de radio, microondas, rayos infrarrojos, luz visible, rayos ultravioletas, rayos X, y rayos gamma.

La constatación empírica de la existencia de las ondas electromagnéticas vendría dada años después de la publicación de Maxwell con el trabajo del físico aleman Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894), quien en 1888 pudo demostrar la radiación electromagnética al producir ondas de radio durante sus investigaciones en la Universidad de Karlsruhe. Aparte, Hertz realizó una reformulación de las ecuaciones de Maxwell y descubrió el efecto fotoeléctrico, entre otros logros. La unidad de frecuencia en el Sistema Internacional de Unidades se denomina Hercio (Hz) en su honor.

espectro electromagnético

El desarrollo teórico del electromagnetismo durante la segunda mitad del siglo XIX vendría acompañado de una incesante serie de avances técnicos que, junto con el desarrollo de otros campos de la ingeniería, daría lugar a la segunda revolución industrial: en 1876 se atribuye la invención del teléfono al científico británico y miembro fundador de la National Geographic Society Alexander Graham Bell (1847-1922), quien tuvo que enfrentarse en vida a varios litigios por la autoría de este invento; en junio de 2002, el Congreso de los Estados Unidos de América aprobaría una resolución por la que se reconocería como inventor del teléfono al italiano Antonio Meucci (1808-1889). En 1879 se presenta un modelo perfeccionado de la lámpara incandescente diseñado por Thomas Alva Edison (1847-1931) que logra mantener su brillo durante 48 horas ininterrumpidas. En 1882 el ingeniero y físico inglés John Hopkinson (1849-1898) patenta el sistema trifásico. Una de las principales personalidades de esta época sería la del reconocido inventor croata-estadounidense Nikola Tesla (1856-1943) responsable de la creación de una base teórica para la generación de corriente alterna, y de muchos inventos diseñados para su aplicación, así como tantos otros ingenios; tras haber ingresado en los laboratorios de Thomas Edison, pasaría a fundar su propia compañía en parte debido a las diferencias entre ambos científicos sobre el uso de la corriente continua o alterna para el suministro de los aparatos eléctricos. Durante este periodo, Tesla crea el motor de inducción de corriente alterna (1887). Al no poder sostenerse económicamente, el científico croata pasa a formar parte de la compañía del también inventor George Westinghouse (1845-1914), a quien vende además las patentes de sus inventos. En esta época, la competencia entre la concepción técnica relativa al uso de corriente continua o alterna entre Edison (partidario de la CC), por una parte, y Tesla y Westinghouse (partidarios de la CA), por la otra, daría lugar a la conocida como “Guerra de las Corrientes“. En 1891 inventa la bobina de Tesla. En 1893 construye el primer radiotransmisor, hecho que le llevará durante las siguientes décadas a un importante litigio con el italiano Guillermo Marconi (1874-1937) por el reconocimiento de su autoría. Dicho litigio terminaría resolviéndose finalmente a favor de Tesla, quien sería reconocido oficialmente en Estados Unidos como inventor de la radio. En la misma década de los 90, a finales del s. XIX, se construiría la primera central hidroeléctrica de la historia en las cataratas del Niágara, gracias principalmente a los aportes técnicos desarrollados por Tesla. Las unidades de densidad de flujo magnético, inducción magnética y polarización magnética en el Sistema Internacional de Medidas llevan el nombre de este científico en su honor. Otros grandes diseños relacionados con el electromagnetismo irían apareciendo en los últimos años del siglo XIX; en 1895 el alemán Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) produjo por primera vez rayos X. En 1899 Marconi consigue establecer comunicaciones entre Inglaterra y Francia a través del Canal de la Mancha gracias a la telegrafía sin hilos. Además, en 1897, el físico inglés Joseph John Thomson (1856-1940) logra desviar una proyección de rayos catódicos aplicando un campo magnético, demostrando así que dichos rayos estaban compuestos de partículas individuales, conocidas hoy como electrones, lo que supondría la primera identificación de una partícula subatómica.

Ya en el siglo XX cabe destacar las aportaciones del estadounidense Robert Andrews Millikan (1868-1953), quien determinó  en 1909 la carga del electrón (1,602 x 10^-19 C) gracias a su famoso experimento, o del holandés Heike Kamerlingh Onnes (1853-1926), pionero de la superconductividad. El descubrimiento de nuevos inventos no solo no cesaría en las sucesivas décadas sino que aún seguiría en aumento hasta el punto de transformar las culturas y sociedades humanas de manera similar a como ocurriera con las anteriores revoluciones industriales, afectando además de una manera muy específica a sus distintos sectores; surgen así inventos como el electrocardiograma, la televisión, el refrigerador doméstico, el radar, el acelerador de partículas subatómicas, el microscopio electrónico, el radiotelescopio, la fotocopia, la computadora, el transistor, el horno microondas, el satélite artificial, el marcapasos, el circuito integrado, el laser, la nave espacial, la estación espacial, el tren de levitación magnética, el transbordador espacial, Internet, la telefonía móvil, el Sistema de Posicionamiento Global, etc, nuevos campos de estudio y trabajo como la electromedicina, la informática, la robótica o las telecomunicaciones, y modos innovadores para la generación de energía eléctrica, como las centrales nucleares, los parques eólicos o las centrales de energía solar fotovoltáica.

Ver también:

Youtube – Electricidad Inalámbrica
Youtube – Tormenta magnética
Youtube – Ciencia al desnudo: Tierra magnética
Youtube – La luz, más allá de la visión

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`Crisis del cannabis´ en el Gobierno Británico

Me ha parecido muy interesante el artículo de elmundo.es titulado La `crisis del cannabis´ enfrenta a Brown con la comunidad científica, en el que se describe el malestar creado en aquel sector tras el despido del presidente del Consejo Asesor sobre Mal Uso de Drogas David Nutt, por criticar la decisión del Gobierno Británico de catalogar el cannabis como droga dura, alegando que aquella (u otras drogas como el LSD) son menos nocivas que el alcohol o el tabaco.

Desde Diario de un explorador, me gustaría manifestar mi apoyo a David Nutt, no solo por sus palabras, que considero acertadas, sino por su decidido ejercicio del derecho a la libertad de expresión.

El Espacio Ultraprofundo del Hubble en 3D