¿Qué pasaría si la Tierra tuviera una forma distinta? (de cubo, tetraedro…)

Después de “¿Qué pasaría si la Tierra fuera plana? (1ª Parte)” y “¿Qué pasaría si la Tierra fuera plana? (2ª Parte)“, llega “¿cómo experimentaríamos la gravedad en la Tierra si su forma no fuera ni esferoidal ni plana? de la mano del guionista, escritor, actor, director, y locutor Roberto López-Herrero.

Roberto acompañó esta pregunta con algunas sugerencias desconcertantes como qué pasaría si la Tierra tuviera forma de manzana mordida” o “de diábolo” (¿?). No sé qué estás tramando con estas formas tan extrañamente específicas, Roberto López-Herrero, pero es una idea interesante.

Ante nada, aunque nos podemos hacer una idea de cómo variará la gravedad sobre un objeto buscando sus ejes de simetría y su centro de masas, he encontrado esta herramienta bastante útil con la que podéis simular el campo eléctrico generado por el conjunto de cargas que podéis distribuir como queráis. O sea, que se pueden “dibujar” figuras bidimensionales con las cargas eléctricas que proporciona la página web para descubrir la forma aproximada del campo eléctrico que generarían.

¿Y qué tiene que ver la electricidad con la gravedad de un planeta con una forma rara? ¿Se te ha ido la flapa, Ciencia de Sofá?

Pues no, voz cursiva, la flapa sigue en el lugar que le corresponde. Lo que pasa es que la intensidad de un campo eléctrico, igual que la de un campo gravitatorio, aumenta y disminuye según el cuadrado de la distancia. O sea que, a efectos prácticos, la aplicación está simulando un campo que tiene el mismo comportamiento que un campo gravitatorio.

Bueno, vale, esta patillada te la paso.

Bien, pues vamos a empezar por la situación más normal que Roberto mencionaba en su correo: una Tierra con forma de cubo.
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¿Qué aspecto tiene un átomo? (3/3) (Parte 1)

Por fin os traigo la (primera parte de la) última entrega de la serie de vídeos que empecé en diciembre “¿Qué aspecto tiene un átomo?“. Grabando este último vídeo me he dado cuenta de que la cosa se estaba alargando mucho, así que he preferido separarlo en dos para hacerlo más llevadero (tanto para vosotros como para mi portátil).

En el capítulo de hoy hablaré del estudio de la luz y cómo empezó a influir en los modelos atómicos… Y servirá de introducción para el último vídeo (que intentaré tener terminado para el día 28, como tarde), en el que tocará tratar la mecánica cuántica.

Os dejo con mi versión miniaturizada bidimensional.

¿Por qué se mueven tan rápido las estrellas hiperveloces?

Así, en plan general, se puede considerar que una galaxia no es más que una mezcla de gas y estrellas confinada por la gravedad que gira alrededor de un punto del espacio. El número de estrellas contenidas en una galaxia puede variar bastantela galaxia Segue 2 cuenta con sólo 1.000 estrellas, mientras que WISE J224607.57-052635.0 está compuesta por 300 billones de soles.

Exceptuando algunas rarezas aisladas como el Objeto de Hoag, las galaxias se pueden clasificar en tres tipos, según su forma: espirales, elípticas o irregulares.

Un ejemplo de cada tipo, podéis intentar acertar cual es cada uno.

Se cree que las galaxias empezaron a tomar forma después de que el hidrógeno y el helio que se había producido tras el Big Bang comenzara a acumularse en las zonas del espacio donde la densidad de material era mayor. A su vez, los grumos más densos que aparecieron en el interior de estas gigantescas masas de gas terminarían colapsándose bajo su propia gravedad y darían lugar a las estrellas que, por primera vez, arrojarían algo de luz en el universo. A día de hoy, la galaxia más antigua de la que tenemos constancia es EGS-zs8-1, formada “sólo” 670 millones de años después del Big Bang (por cierto, será mejor que os hagáis a la idea de que durante esta entrada no veréis ningún nombre bonito).
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¿Qué pasaría si la Tierra fuera plana? (2ª Parte)

Es posible que estas últimas semanas os hayáis topado con la “polémica” absurda del rapero que dice que la Tierra es plana y la respuesta del astrofísico Neil DeGrasse Tyson. Además, hace poco colgué este vídeo en el que enseñaba cómo podéis ver la puesta de sol dos veces y cómo este hecho demuestra que la Tierra no es plana. Así que, aprovechando el tirón de la Tierra plana, he pensado que ya va siendo hora de escribir la continuación de la primera parte de una entrada que escribí el 18 de febrero del año pasado llamada “¿qué pasaría si la Tierra fuera plana? (1ª Parte)”.

En resumidas cuentas, en esa entrada hablaba sobre cómo notaríamos la gravedad producida por un planeta plano y por qué, en realidad, la fuerza de la gravedad obliga a los planetas a adoptar formas esféricas (o, como mínimo, de patata). En esta segunda parte hablaré sobre qué pinta tendría la superficie de un planeta plano a grandes rasgos. Por ejemplo, ¿qué pasaría con los océanos?

Bueno, pues que se derramarían por los bordes, obviamente.

Pues, no. Curiosamente, ocurriría lo contrario.

Esto no le pasaría nunca a nadie, ni en una Tierra esférica ni en una plana. (Fuente)

Como habíamos visto en la primera parte, caminar desde el centro de la Tierra plana hacia uno de sus extremos sería como intentar escalar una pendiente cada vez más empinada, aunque el terreno sobre el que nos moviéramos fuera completamente horizontal. Y esto se debe a que cada vez tendríamos más masa por detrás de nosotros, así que la fuerza gravitatoria no sólo tiraría de nuestro cuerpo en un ángulo cada vez más cerrado, sino que lo haría con una fuerza cada vez mayor.

Por eso, si pusiéramos una pelota cerca del borde de la Tierra plana, entonces ésta empezaría a rodar hacia el interior del disco hasta llegar a la zona central… Aunque su superficie fuera completamente lisa y horizontal. Una vez allí, rodeada por la misma cantidad de material en todas las direcciones, no sería estirada en ninguna dirección más que en otra y terminaría por quedar en reposo.

Y, como podéis imaginar, lo mismo pasaría con el agua, que tiende a fluir hacia la posición donde tiene la menor energía potencial.

La energía potencial gravitatoria de un objeto depende de su masa, de la altura a la que se encuentre y de la intensidad del campo gravitatorio a la que esté sometido. En nuestra Tierra esférica, con un campo gravitatorio que es prácticamente constante por toda su superficie, las cosas que se encuentran a una altura mayor tienen una mayor energía potencial y, si no tienen nada sobre lo que apoyarse, caerán hacia lugares donde su energía potencial sea menor. En cambio, sobre la superficie de un planeta completamente plano, aunque un objeto se encontrara siempre sobre la superficie y, por tanto, siempre a la misma altura, la intensidad del campo gravitatorio es mayor en las zonas cercanas al borde del disco y mínima en su centro. Así que todo tenderá a moverse hacia el centro del disco, donde la energía potencial de un objeto será menor… Incluidos los fluidos como el agua o el aire.

O sea que, en un planeta plano, lejos de derramarse por los bordes, toda el agua fluiría hacia el centro del disco, acumulándose allí y formando un “océano” con forma lenticular alrededor de la zona central.

Los habitantes de este planeta plano verían un escenario curioso, desde luego, porque desde cualquier punto del planeta se podría ver el gigantesco bulto de agua asomando en la lejanía… Bueno, asumiendo que no hubiera aire entre sus ojos y el “océano”, claro.

Para que sobre la superficie del planeta plano hubiera habitantes, primero debería existir con una atmósfera. Pero, pese a que no existiría un horizonte propiamente dicho en el mundo plano, el campo de visión de sus habitantes estaría limitado a unos 296 kilómetros porque el aire no es completamente transparente. Así que, por desgracia, el océano lenticular no se podría ver desde cualquier rincón de la Tierra plana.

Al tratarse de un fluido, la atmósfera estaría distribuida de la misma manera que el agua, aunque formaría una “cúpula” más grande debido a su mayor volumen. Probablemente, la densidad del aire sería máxima alrededor del centro del disco y disminuiría en las zonas más cercanas a los bordes.

Por supuesto, en los dos casos la altura y la extensión de las cúpulas de agua o aire dependerán tanto del grosor de la Tierra plana como de la cantidad de agua o aire que haya sobre ella. Pero, eso sí, para que el agua se desparramara más allá de los bordes del disco como en la imagen del principio, habría que añadir suficiente agua sobre la Tierra plana como para que el océano cubriera toda la superficie por completo. O sea, que el planeta entero tendría que estar cubierto por una gigantesca cúpula de agua antes de que ésta empezara a desbordarse hacia los bordes. Curiosamente, lejos de formar una catarata que se vaciara en el espacio, seguramente el agua quedaría retenida sobre el canto del disco hasta cierto punto, donde la gravedad tira de las cosas hacia la superficie del canto, como explicaba en la primera parte. Una vez cruzara el disco, el agua empezaría a caer en la otra cara del planeta plano y a fluir hasta su centro, formando otra cúpula de agua gigantesca.

Las montañas también se comportarían de manera distinta en un planeta plano. En nuestra Tierra redonda, la gravedad tira de todo hacia abajo de manera perpendicular al suelo, así que un montón de materia cualquier no tiene ningún lado preferido hacia el que caer y, con el tiempo, las montañas tienden a adoptar perfiles más o menos simétricos, con laderas parecidas en todos sus lados.

Podéis hacer un experimento vosotros mismos para simular este efecto: coged un puñado de sal y dejadla caer sobre una superficie plana. Os quedará un montículo de este estilo:

Pero, en un planeta plano, la gravedad tira de las cosas que están sobre su superficie en ángulo. Y no sólo eso, sino que el ángulo es mayor cuanto más te alejas del centro. Podéis comprobar vosotros mismos las consecuencias que esto tendría para las montañas haciendo montones de sal sobre superficies con distintas inclinaciones. Al fin y al cabo, un planeta plano donde la gravedad actúa en ángulo y una superficie inclinada donde la gravedad tira hacia abajo son dos situaciones equivalentes.

Haciendo este experimento con sal y una libreta (y luego poniendo la libreta horizontal de nuevo), podéis ver cómo iría cambiando la forma de las montañas cuanto más cerca se encontraran del borde de un planeta plano.

Bueno, en las zonas más cercanas de los bordes directamente no podrían existir montañas, ya que allí la dirección de la gravedad es casi paralela al suelo. Ya veréis que, si inclináis vuestra superficie lo suficiente, entonces la sal simplemente se desparrama y resbala hasta el suelo (o el escritorio lleno de cosas, si os ha pasado a mí, que es más molesto de limpiar).

Y, como podéis imaginar, los edificios también sufrirían las consecuencias de la fuerza gravitatoria inclinada. Los edificios aguantan muy bien los esfuerzos de compresión que resultan de que actúe sobre ellos una fuerza gravitatoria en vertical, pero que no manejan tan bien los esfuerzos tangenciales.

O sea que, si queremos montar una inmobiliaria en un planeta plano, sólo nos quedan dos opciones:

Y creo que hasta aquí llega lo que que puedo afirmar con cierta seguridad sobre los efectos de la gravedad de un planeta plano “sobre la vida diaria”. Si se os ocurren otros fenómenos interesantes que creéis que ocurrirían en un mundo plano (como el clima), no dudéis en dejar vuestras ideas en los comentarios. Quién sabe, tal vez al final reunamos suficientes ideas para una tercera parte. Aunque no prometeré ninguna fecha, por si acaso.

Bonus track: como ha mencionado Petyr Andreu Baelish en los comentarios, los defensores de la teoría de la Tierra plana solucionan el problema de que la gravedad no hace que aparezca una gigantesca burbuja de aire en el centro del planeta diciendo que la Tierra está acelerando constantemente hacia arriba a 9,8 metros por segundo cada segundo, lo que crearía una “falsa gravedad” en dirección vertical idéntica a la que notamos.

Esto no tiene ningún sentido porque, suponiendo que partiéramos de una Tierra plana en reposo, tardaría sólo 354 días en alcanzar la velocidad de la luz… Algo que obviamente no ocurre, porque entonces estaríamos muertos.

Ningún objeto con masa puede alcanzar la velocidad de la luz. Y, aunque la Tierra se desplazara a esa velocidad en algún mundo fantasioso donde nada es imposible, cualquier trocito de polvo espacial que se encontrara en nuestro camino impactaría contra el planeta con una energía tremenda. Si el impacto de un micrometeoroide que se mueve a “sólo” unos pocos kilómetros por segundo puede llegar a hacer esto en el fuselaje de una nave espacial, imaginad qué haría estrellándose contra la Tierra a casi 300.000 km/s. De la misma manera, los átomos de hidrógeno que hay sueltos por el espacio lloverían sobre la superficie de la Tierra de manera constante en forma de mortífera radiación altamente energética.

Y eso por no decir que esta excusa no explica por qué otros planetas, como Júpiter, tienen satélites dando vueltas a su alrededor.

 

¡Pero no os vayáis, que aquí llega vuestra parte preferida de la entrada!

National Geographic dice que si eres fan de Ciencia de Sofá y te gustaría suscribirte a la revista durante un año a un precio irrisorio (23,88€) y encima recibir varios regalos sólo por ser tú, puedes hacer click sobre la siguiente imagen que te llevará a la entrada donde te explico la oferta con más detalle.

Respuestas (XLVII): ¿Cuál es el material más letal conocido, en términos de masa?

Rubén García-Valcárcel me planteó por correo electrónico (jordipereyra@cienciadesofa.com) el tipo de pregunta que más me gusta responder: algo que nunca me había planteado y que me resulta desconcertante a primera vista. ¿Cual es la cantidad mínima de materia necesaria para matar a un ser humano?

Quería aclarar que me ha parecido otra manera de enfocar la pregunta “¿cual es el material más mortífero?” y he preferido poner eso como título, ya que el objetivo de la entrada es hablar un poco de las peculiaridades de las sustancias que trataré y su efecto sobre el cuerpo humano, no de la idea de matar.

La cuestión es que, en el e-mail, Rubén también especifica que la forma en la que se encuentre la sustancia y el mecanismo a través del cual conduzca a la muerte son indiferentes. Puede ser un compuesto venenoso, un explosivo o cualquier cosa que se me ocurra, lo único que importa es que se trate de la menor cantidad de material posible.

Si las reglas han quedado claras, podemos empezar por los venenos.

Cualquier sustancia puede matarnos si nos exponemos a ella en cantidades suficientes. De hecho, la mayoría de cosas que nos metemos en el cuerpo en nuestro día a día son potencialmente letales en este sentido. Paracelso ya lo transmitió en el siglo XVI: “Todo es veneno, nada es sin veneno. Sólo la dosis hace el veneno“.

Para evaluar la toxicidad de compuesto químico se utiliza la dosis letal mediana (DL50), que es la masa de una sustancia que provoca la muerte al 50% de los sujetos expuestos a ella. Por ejemplo, el agua, la misma sustancia que nos mantiene vivos (aclaración innecesaria), es tóxica en grandes cantidades: su DL50 es de alrededor de 90 ml/kg, o 90 mililitros de agua  ingerida por cada kilogramo de masa corporal de la persona que la toma. Esto significa que alguien que pese 83 kilos, como el autor de Ciencia de Sofá, tendrá un 50% de probabilidades de morir si bebe 7,5 litros de agua en poco tiempo.

¿Pero qué dices? ¿Cómo va a matarte el agua?

Pues sí, voz cursiva, deshidratarte no es agradable, pero tampoco lo es hidratarte en exceso porque las células se hinchan a medida que absorben el agua que al cuerpo no le da tiempo a excretar a través de la orina. Las células del cerebro son especialmente vulnerables a este efecto porque, a medida que el cerebro se hincha mientras absorbe agua, puede llegar a ejercer suficiente presión contra las paredes del cráneo como para provocar daños cerebrales y la muerte.

Pero, bueno, 7,2 litros de agua es una cantidad enorme de materia. Hay otras cosas a nuestro alrededor que nos matarán en dosis menores, como por ejemplo el azúcar. Con una DL50 de unos 29,7 g/kg, me tendría que tomar casi 2,46 kilos de azúcar antes de tener un 50% de probabilidades de la gula me matara (eso son 4,1 kilos de Nutella, por si os lo preguntabais).
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