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Jordi Pereyra

Jordi Pereyra Marí (Ibiza, 1990). Graduado en Ingeniería Mecánica por la Universidad Politécnica de Catalunya e interesado en… Bueno, en cualquier tema que le ayude a entender mejor el mundo en el que vivimos. En 2013 empezó Ciencia de Sofá con la intención de despertar el interés por la ciencia entre el público que está menos familiarizado con ella, usando el humor y un lenguaje cercano, una fórmula que lo ha colocado entre los blogs de ciencia en castellano más populares.

Aleatoriedad

by Jordi Pereyra

Ayer pedimos por Facebook y Twitter que pensarais un número del 1 al 10 al azar y pusierais vuestra respuesta en el siguiente link. Participaron 160 personas que ahora verán resueltas sus dudas.

https://spreadsheets1.google.com/spreadsheet/embeddedform?formkey=dHEySWVGMjVvZzIwUnR5RnFoUTNqS2c6MQ

Como pedimos números aleatorios y sabiendo que hay diez números, una persona debería tener el 10% de posibilidades de elegir cualquiera de los números y, a primera vista, cada número debería ser elegido el mismo número de veces. Los resultados deberían quedar distribuidos así:

Pero, como generadores de números aleatorios, los seres humanos damos bastante lástima. Lo habéis ilustrado perfectamente en la encuesta porque este ha sido el resultado.

«Sólo teníais una tarea…»

He hecho una tabla para que se vea más claro.

¡Pero si he elegido el 7 al azar! ¿Por qué lo ha hecho tanta gente? ¿Soy un zombie descerebrado que sigue a las masas? ¿No tengo nada de especial?

No saltes aún por la ventana. Responder el 1 o el 10 no te hace mejor persona sólo porque lo haya elegido menos gente. Lo que pasa es que del cerebro de los que eligen el 7 ha seguido más o menos este razonamiento:

Me han pedido un número aleatorio, del 1 al 10. El 1 y el 10 no parecen aleatorios, así que me olvido de ellos. Del 2 al 9, no voy a decir el 2, el 4, el 6 y el 8 porque son pares, y los pares parecen tener  poco de aleatorio. Quedan 3, 5, 7 y 9, aunque el 9 está muy cerca del 10. El 3, el 5 y el 7 son primos, así que parecen bastante aleatorios, pero el 3 está muy cerca del 1 y el cinco está justo en la mitad de la secuencia del 1 al 10, y algo que está justo en la mitad tampoco parece nada aleatorio. Por descarte, me quedo con el 7.

Total, que de las 10 respuestas posibles, el 25% de los encuestados habéis elegido la misma. Eso tiene de aleatorio lo que yo de geisha.

Hablemos un poco por encima de aleatoriedad.

Los números aleatorios se utilizan para muchísimas cosas, desde simulaciones computacionales de gases o fluidos, pasando por la encriptación de contraseñas de alta seguridad hasta portales de apuestas online para decidir los resultados de la ruleta, pero conseguir cifras realmente al azar es una tarea mucho más difícil de lo que parece.

A los ordenadores, como las máquinas lógicas basadas en instrucciones que son, se les da incluso peor que a nosotros generar datos al azar. Pueden generar números pseudoaleatorios, secuencias de datos que parecen no tener ninguna lógica ni relación, pero que terminan adoptando ciertos patrones predecibles a gran escala porque siguen una fórmula.

Para generar números realmente aleatorios, los matemáticos cogen datos del mundo real y los pasan por el ordenador.

Una de las maneras más sencillas y comunes es decirle al ordenador que cuente los milisegundos que han pasado en un determinado momento desde, yo que sé, la medianoche del 26 de febrero de 1986, y que se quede con las tres últimas cifras.Luego hay quien usa fuentes radiactivas para generar números aleatorios. Los átomos de un material radiactivo liberan electrones de una manera totalmente aleatoria mientras los neutrones de su interior se descomponen en protones. La energía que desprende el flujo de electrones puede convertirse fácilmente en voltaje, de manera que es muy fácil meter el dato en el ordenador. En este video hacen esto con estroncio-90.

Existen otros métodos más rebuscados, como el LavaRnd, que extrae los números de fotos echadas a una lámpara de lava. Básicamente es una cámara que enfoca una lámpara de lava, y tomo una instantánea cada vez que se le pide generar un número aleatorio. Las imágenes digitales no son más que combinaciones de números asignados a cada pixel de la pantalla así que, al ser la lámpara de lava un sistema en continuo cambio, cada foto será diferente a las anteriores y, por tanto, el código de la imagen contendrá números diferentes.

En esta imagen hago gala de la incapacidad humana de escribir secuencias aleatorias a mano.

FIN DE LA ENTRADA.

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El meteorito de Hoba

by Jordi Pereyra

Hace 80.000 años cayó en la actual región de Hoba, Namibia, un meteorito que no dejó ningún cráter.

«Nadie había pensado qué hacer después de desenterrarlo, ¿verdad?»

Un granjero lo descubrió en 1920 mientras labraba sus tierras, cuando su arado chocó contra algo que emitió un sonido metálico. Tras desenterrarlo y llamar a las autoridades, el gobierno decidió que no podían mover el meteorito de sitio por su enorme masa y que lo dejarían allí.

Con 60 toneladas y una composición del 82% de hierro y el 18% de níquel, es el pedazo de hierro más grande del mundo formado de manera natural… Y aún así chocó contra la Tierra sin no dejar ninguna marca.

Pero hombre… ¿Cómo no va a dejar un cráter? ¿Estás loco?

Por un lado, el suelo de la zona está compuesto por sedimentos de carbonato cálcico que forman piedra caliza y arenisca, dos materiales bastante blandos.

Además, los investigadores creen que la forma aplanada del objeto permitió que el roce con la atmósfera ralentizara su caída hasta la velocidad terminal, de manera que el meteorito se posó sobre el suelo tan suavemente (aunque siguen siendo 320 m/s, hablamos de suavidad en términos de impactos meteoríticos) que no dejó provocó una catástrofe al aterrizar. Obviamente, el suelo no quedó intacto, pero no produjo un desastre como el que cabría esperar con un pedazo de hierro de 60 toneladas cayendo a casi 1200 km/h.

Hablábamos del concepto de velocidad terminal en esta entrada sobre disparos verticales.

Y, a continuación, la imagen que todo el mundo estaba esperando.

El meteorito en casi todo su esplendor. Crédito: Mike.

No he encontrado exactamente qué son esos parches plateados, pero diría que son zonas que contienen más níquel que el resto del meteorito y que se fundieron durante la caída hacia la superficie. El oxígeno de la atmósfera debió oxidar el resto del meteorito, de alto contenido en hierro, y las partes con más níquel, difícilmente oxidable, han permanecido casi intactas (si alguien sabe algo más o puede verificar mi suposición, le agradecería que me corrigiera en los comentarios).

Crédito: wikimedia.

Crédito: coda.

Digo casi intactas porque tontos los hay por todos lados, y hubo turistas que se dedicaron a dejar marcas en el meteorito o a llevarse pedazos a casa hasta que el lugar se declaró oficialmente zona de interés turístico y el gobierno lo protegió.

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Respuestas VII: ¿Qué es el efecto Coriolis?

by Jordi Pereyra

Jose Antonio Hernández me ha pedido si esta semana podría hablar del efecto Coriolis. No es una pregunta, pero creo que lo que quería decir realmente era: ¿Por qué los huracanes giran en sentido contrario a las agujas del reloj en el hemisferio norte y van al revés en el sur?

Muy buena pregunta, Jose Antonio.

Se suele culpar al efecto Coriolis de que el agua supuestamente gire en sentido contrario en los retretes de Australia. Esto no es cierto y, en caso de que se produzca realmente el fenómeno, es culpa de los fabricantes de váteres australianos que nos están tomando el pelo a todos y no del efecto Coriolis.

El mito fue propagado por una serie de documentales de la BCC llamado «Pole to Pole» (Polo a Polo) en 1992, en la que el presentador Michael Palin pasaba por una zona turística en Kenia, sobre la línea del ecuador. Allí encontraba a un tipo demostrando a los turistas cómo el agua giraba en sentido diferente (con desagües trucados) dependiendo de lado de la línea en el que se encontrara. Al final, resultó que todo era un montaje.

Vamos a ver por qué.

El efecto Coriolis es en realidad muy simple de explicar. En una esfera rotatoria, los puntos que se encuentran sobre el ecuador se mueven más rápido que los que están en latitudes más extremas.

Esto, que parece una tontería, tiene un gran impacto sobre la atmósfera de la Tierra. En el ecuador, nuestro planeta tiene un perímetro de 40.000 km y cualquier punto sobre él dará una vuelta completa alrededor de eje terrestre en 24 horas. La velocidad para cualquier punto del ecuador es, entonces, de 1.667 km/h. A medida que nos alejamos del ecuador, la circunferencia sobre la que nos encontramos es menor y, por tanto, un punto sobre su superficie da una vuelta más pequeña en el mismo tiempo, lo que significa que se ha movido a una menor velocidad. Por ejemplo, basándonos en esta fórmula, podemos calcular que Barcelona se mueve a unos 1.256 km/h alrededor del eje de la Tierra y Reikiavik a 732 km/h, mientras que el polo norte geográfico no se desplaza en absoluto.

Como el aire no está «anclado» a la superficie de la Tierra, las masas de gas un poco alejadas de la superficie quedan algo rezagadas respecto al suelo. El efecto es mucho más intenso en la zona donde la velocidad de la superficie es mayor: el ecuador. Esto determina el sistema de circulación de los vientos según la latitud, que en general queda así.

Curiosamente, este comportamiento del aire, junto con el odio que la naturaleza siente hacia las bajas presiones, provoca que los huracanes y tormentas suficientemente grandes, giren en diferentes direcciones dependiendo del hemisferio en el que se encuentren.

¿Y por qué los huracanes sí que giran en sentido contrario según el hemisferio y los desagües no?

Los huracanes y tormentas pueden medir cientos de kilómetros de largo y sus extremos encontrarse sobre diferentes latitudes de la superficie terrestre. Como ya hemos dicho, cada latitud experimenta una velocidad diferente a medida que la Tierra rota, por lo que cada extremo del huracán se ve afectado por velocidades de giro diferentes y termina adoptando este patrón en espiral.

Un desagüe, en cambio, no se extiende a lo largo de varias latitudes. Los extremos de la masa de agua de tu lavamanos no están suficientemente separados como para que experimenten la rotación diferencial de la superficie terrestre, así que no sienten el efecto Coriolis.

¡Oye, oye! ¡Pero no te vas de aquí sin decirme qué pasaría entonces si la Tierra no rotara!

Obviamente, que la mitad del planeta luciría un bronceado envidiable…

…Y que la tendencia del aire de moverse entre focos fríos y calientes provocaría que sólo hubiera circulación de aire entre el ecuador y los polos.

Los noticiarios se volverían locos hablando de olas de frío polares.

Pero en materia de efecto Coriolis, en este planeta somos unos principiantes.

Cuanto mayor es una esfera y más rápido gira, más se acentúa el efecto. Gracias a esto, en Júpiter, que tiene un diámetro de casi 143.000 kilómetros (frente a los 12.756 de la Tierra) una tormenta de 20.000 kilómetros de ancho por 12.000 de largo lleva soplando desde, al menos, el año de su descubrimiento, en 1664, con vientos de hasta 432 km/h. En un despliegue de imaginación sin igual, su descubridor John Hooke la bautizó «la Gran Mancha Roja«.

Podemos hacernos una idea del tamaño, en comparación.

La atmósfera de Júpiter es la manifestación del efecto Coriolis en todo su esplendor: el planeta está compuesto prácticamente de gas y su día dura 9.9 horas, por lo que el ecuador se mueve a unos 45.400 km/h mientras a su alrededor se forman bandas de nubes más lentas que se mueven por el planeta en diferentes direcciones.

El siguiente vídeo fue tomado por la sonda Voyager I en 1979 (de ahí la calidad opuesta a HD) mientras se acercaba a Júpiter. Es una composición de fotos tomadas durante un periodo de 60 días y en ella se puede apreciar muy bien el movimiento en direcciones opuestas de las diferentes bandas creadas por el efecto Coriolis que se extienden por su atmósfera.

Pero, a su vez, Júpiter también es un novato si lo comparamos con el millón y medio de kilómetros de diámetro del sol.

Las diferentes velocidades de rotación a lo largo y ancho del volumen de nuestra estrella no sólo convierten su superficie en un caos: cuando las partículas cargadas del plasma que compone el sol se mueven a distintas velocidades, generan un campo magnético irregular y en constante cambio, lo que da lugar a llamaradas solares y eyecciones de masa coronal.

Evolución del campo magnético del sol a medida que este rota. El plasma se desplaza mucho más deprisa en el ecuador que en los polos. Fuente: physics.uc.edu.

Para entender mejor cómo el campo magnético del sol termina lanzando al espacio plasma a grandes velocidades, lo explicaba con más detalle en esta entrada sobre llamaradas solares.

Dejando de lado al sol,  he ido al baño a comprobar en qué sentido gira el agua de mi váter, y sigue el sentido contrario a las agujas del reloj.

Como decía, esto no tiene nada que ver con el efecto Coriolis. El responsable es este chorro que se apaga el último y que obliga al agua a girar en ese sentido.

Os animo a que comprobéis hacia qué lado gira el agua de vuestro retrete y de qué marca es y me lo digáis en los comentarios. Tal vez descubramos algo insólito.

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Lentes gravitacionales

by Jordi Pereyra
Dejo aquí esta imagen sin ninguna explicación y te reto a adivinar lo que es sin mirar leer el resto de la entrada.
No, no, aunque lo sepas puedes seguir leyendo.
«Ni siquiera la luz puede escapar de un agujero negro» es una frase que suena familiar aunque no se sienta ningún interés por la astronomía. Y es verdad, la fuerza gravitatoria de un agujero negro es tan grande que absorbe hasta la luz, pese a que viaje por el espacio a 300.000 kilómetros por segundo. Pero no hay que ser una singularidad de densidad infinita para tocarle la moral a la luz.
Pero, si los fotones, las partículas que componen la luz, no tienen masa- estamos simplificando para no soltar una parrafada extra, físicos, por favor, detened a vuestros sicarios- ¿Cómo puede afectarles la fuerza de la gravedad?

La gravedad como la entendemos, según la Relatividad General, no es exactamente una fuerza que ejerce su influencia sobre las cosas, sino una distorsión del espacio-tiempo.

La manera de representarlo es el típico ejemplo de la bola sobre una malla. Si el espacio fuera una malla elástica estirada, entonces la gravedad sería la distorsión que un objeto crea al posarse sobre ella. Cualquier cuerpo que intente atravesar esta distorsión va a ser desviado, ya sea un planeta, Ronnie Coleman, un asteroide o la propia luz.
Aunque, para representar mejor el fenómeno de la gravedad y la malla, habría que añadirle una tercera dimensión a la malla, meter la bola dentro y que de alguna manera esta tirara de ella en todas direcciones. Es un ejemplo algo más contraintuitivo, pero queda algo así.
Así que cuando un objeto muy masivo, normalmente una galaxia, se interpone entre nosotros y algo brillante, la distorsión que crea en el espacio desvía la luz a su alrededor y nos la devuelve con un ángulo diferente. Desde nuestro punto de vista no percibimos esa desviación, y nos parece que el objeto está ahí de donde viene la luz.
A escala en la imagen: nada.
Hay muchos grados de desviación, según la masa del cuerpo que actúa como lente, la distancia a la que esté del objeto y de nosotros. Con esta herramienta se puede jugar un poco con estos parámetros y ver la lente gravitacional resultante.
Hay muchos ejemplos de lentes gravitacionales, el más famoso de ellos es la «cruz de Einstein», a quien se le dio el nombre de este afamado científico porque en parte lo predijo cuando desarrolló la relatividad general.
«¿Revoluciono la física y me lo agradecéis poniéndole
mi nombre a ESTO?» – Albert Einstein.
Y, como siempre, la cosa se sale de madre por algún lado.
En este caso, son las estrellas de neutrones las que rompen el saco. Aconsejo familiarizarse un poco con los agujeros negros en esta entrada antes de seguir leyendo.
¿Ya está? Bien.
Las estrellas de neutrones son las hermanas pequeñas de los agujeros negros. Si habéis leído la entrada que os he mencionado, sabréis que un agujero negro son los remanentes comprimidos hasta el extremo de una estrella muy masiva.
Cuando una estrella inmensa llega al final de su vida, estalla con la explosión más potente que se conoce: una supernova. Esto manda a tomar por saco las capas superficiales de la estrella y comprime el núcleo con una fuerza inimaginable. Lo que queda cuando se disipa todo el desastre es el mismo núcleo de la estrella, sólo que muchísimo más pequeño y con muchísima más masa.
Según lo grande que fuera la estrella, una mayor o menor cantidad de masa quedará compactada en el núcleo y dará lugar a:
1) Un agujero negro, un punto de densidad infinita en la que no pueden aplicarse las leyes de la física.
2) Una estrella de neutrones, una esfera tan densa que si pudiéramos acercarnos, coger una cucharada de té (unos 5 mililitros) de su superficie, traerla de vuelta a la Tierra y…
… Bueno, una cucharadita de estrella de neutrones pesaría unos 5.000.000.000.000 (cinco billones) de kilos, así que el aterrizaje de la nave que trajera eso de vuelta sería un poco accidentado y toda esa masa probablemente acortaría el día unos microsegundos o algo por el estilo, así que olvidémonos de esta expedición estrafalaria.

A parte de su densidad y tamaño, tampoco sabemos mucho de las estrellas de neutrones, de todas maneras.

Fuente: astro.umd.edu.
La cuestión es que, al contrario que un agujero negro, las estrellas de neutrones tienen una superficie sobre la que podrías pasear tranquilamente si fueras capaz de soportar 200 mil millones de veces tu propio peso, mientras conservan un potente campo gravitatorio debido a la enorme cantidad de masa que las compone.
Y, en ese caso, podemos simular cómo verías el cielo a medida que te vas acercando a una estrella de neutrones y la sobrevuelas cerca de la superficie. Básicamente, estarías observando lentes gravitacionales allá donde miraras.

Hay que entrar el siguiente link, ya que es una especie de «gif» convertido en una animación «flash» y no he conseguido adjuntarlo directamente en el «post».

Explico un poco de qué va el asunto, por si hay problemas con el inglés.
La animación nos muestra una nave acercándose a la Tierra, y las estrellas de fondo no cambian porque la gravedad terrestre es demasiado débil como para afectar a la luz.
A partir de este punto, imaginamos que la Tierra es una estrella de neutrones. A medida que nos acercamos a ella, el fondo estrellado empieza a distorsionarse progresivamente porque la luz está siguiendo el espacio-tiempo fuertemente distorsionado. Si nos ponemos a rotar alrededor de la estrella, el panorama se vuelve aún más bizarro.

Finalmente, la animación imagina que sobrevolamos la estrella de neutrones a cierta distancia de la superficie. El cielo parece volverse completamente loco en este punto y las estrellas se desplazan hacia la franja central del cielo y escapan hacia arriba. El propio horizonte se curva hacia arriba por el mismo efecto y cada vez que giraras la cabeza el panorama cambiaría.

La animación termina diciendo que la vida en una estrella de neutrones sería como vivir en una «fun house», que se traduce como «casa de la diversión», que supongo que es alguna atracción de feria divertida.

Personalmente, a este caos no le veo la diversión por ninguna parte.

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