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martes, 15 de mayo de 2012

Cielo joven, Práctica 5º- 1: Sol, naturaleza.


Práctica quinta- 1:
Sol, naturaleza.
Gravedad. Energía.
Observación solar. Manchas, filamentos y protuberancias.

El sol es nuestra estrella, la más cercana a la tierra. Es la fuente de la cual nos nutrimos, pues consumimos que se producen en base a su energía.


Una estrella es una esfera, una pelota de gases cuyos átomos se recombinan dando lugar a nuevas formas de materia. El residuo de estas combinaciones y creaciones es energía liberada en forma de luz y calor (y muchos otros tipos, llamados ondas electromagnéticas. Estas otras “formas” no son visibles al ojo  humano, pero son verificables, es decir, las podemos “ver” de modo indirecto, por ejemplo, las auroras, que se producen a raíz de los choques de partículas de alta energía contra la atmósfera).

Vayamos de a poco. ¿Qué es un átomo?
La palabra nos lleva a su significado. Átomo, dos términos griegos: A/tomos. A, quiere decir No, negación, opuesto. Ejemplos: anormal = que no es normal, y atípico = que no es típico. Tomo quiere decir Parte. Ejemplo: los tomos de una enciclopedia, es decir, los libros que la forman, las partes en que está dividida.
Así, átomo, significa que no puede dividirse, que no tiene partes.
Esta idea de una parte última que no pueda dividirse, surgió hace muchos años cuando no se pudo explicar el resultado de que algo se pudiera partir por la mitad infinitas veces. Los antiguos se toparon con el problema del infinito, y reaccionaron en su contra.
Veamos un ejemplo: Si un pan pudiera ser partido infinitas veces por la mitad, habría infinitas partes de pan, las primeras cuatro o cinco mitades serían visibles, el resto serían infinitas miguitas, cada vez más pequeñas.
Y es aquí cuando surgen absurdos; como mínimo, dos: el del espacio y el del peso. Veamos, ¿Dónde podríamos alojar infinitas miguitas? Se dirá “serían infinitamente pequeñas…” Cierto, pero siendo infinitas, de todos modos ocuparían una panera infinitamente grande. ¿Y el peso? Cada miguita pesaría algo, 0.000000000000001grs, digamos, pero… serían infinitas, es decir, el grupo de migas y partes que antes formaba el pan entero, ahora pesaría infinitos gramos, sería imposible alzarlo.
Ante estos problemas bien sencillos, los científicos de la antigüedad dijeron: “los cuerpos no pueden dividirse infinitas veces; luego, están formados por partes últimas que ya no puedan partirse”, y, añadieron: “llamaremos a esa última parte, Átomo, porque no se divide”.

Demócrito se llamó el hombre que dio nombre a los átomos; muchos amigos creyeron como él y otros no, lo ignoraron (Demócrito vivió hace más de 2000 años).
Es muy curioso leer hoy cómo pensaba ese hombre. Decía que los átomos todo lo formaban. Cuando le preguntaron porqué las cosas eran diferentes entre si, si es que todas estaban formadas por átomos, dijo: “Muy fácil, amigos, hay distintos tipos de átomos pero todos tienen ganchos. Fíjense, los sólidos como una roca están formados por átomos con ganchos fuertes, cerrados, que los unen unos a otros sin que ninguno pueda moverse; el agua está formada por átomos cuyos átomos tienen ganchos ligeros, algo sueltos, así, el agua se mueve y toma la forma del cuerpo que la contiene”. Ya imaginarán que el aire -dijo demócrito- estaba formada por átomos con ganchos abiertos, así, el aire se movía completamente libre.

Pasaron los siglos y por fin pudimos ver los famosos átomos (con super-microscopios), los describimos como pequeños sistemas solares, un núcleo hace de sol y unos planetitas (llamados electrones) le dan vueltas alrededor. Los distintos materiales se forman de átomos con núcleos mas o menos pesados y con mas o menos planetitas girando (en los núcleos hay, al menos, dos pequeñas formas o pesos, llamados protones y neutrones; los planetas o electrones giran en órbitas a su alrededor).
Cuando dos o más átomos se unen, suman o restan sus soles-nucleares y prestan o piden prestados sus planetas-electrones. Si un átomo de, por ejemplo, un protón y un electrón (llamado hidrógeno: H) gana otro protón y otro electrón, entonces decimos que se ha fusionado, habrá ganado un peso en el núcleo y un electrón a las órbitas de planetas. Ya no será lo que era, habrá mutado, habrá cambiado, se habrá recombinado. Para empezar, será más pesado, claro. Pero, además, habrá cambiado su aspecto y sus “propiedades”. Propiedades quiere decir el modo en que reaccionará ante el mundo. Ya no brillará de la misma manera (mostrará otro color) ni se derretirá o congelará a la misma temperatura. Todo él será nuevo (ahora será llamado helio: He).

Para que dos o más átomos se unan hace falta mucha, mucha energía. Ellos se repelen (se odian, decían antes), y para juntarlos hasta que fusionen se requiere una muy alta temperatura o presión que actúe sobre ellos (presión y temperatura son lo mismo, son sinónimos en el universo). Imagina, ¿dónde encontrar esa temperatura, esa presión suficiente?
Dentro de las estrellas, claro.
¿Y quién provee tamaña energía? El peso, el peso de las casi infinitas capas de gas que forman la futura estrella.

Grave, muy grave.
Hay una ley en el Cosmos, se le llama Gravedad.
La Gravedad actúa sobre los pesos de los átomos, sobre el peso de los núcleos atómicos (llamado Masa).
Los átomos son atraídos por la gravedad desde distancias increíbles. En el Cosmos hay átomos flotando y la gravedad se ocupa de agruparlos, de amontonarlos, de apretarlos en inmensas nubes cada vez más masivas. Estas nubes se apretan y giran, al girar se achatan y nace lo que se llama un disco protosolar. Proto es previo, lo que va a ser pero aún no es. Por ejemplo, cuando construyen un auto nuevo le llaman prototipo, porque será, pero aún hay que probarlo.
Estos discos de masa se van apretando y al hacerlo los átomos que forman esos gases se van calentando. Se calientan hasta que llega un punto en que sus núcleos abandonan toda resistencia y se unen. Un núcleo se une a otro y ahora son dos en uno. Ha nacido nueva materia (nueva masa). Ha sido terrible el momento pues todo el peso de los gases y la temperatura de esos gases ha logrado vencer el “odio” que los núcleos sentían entre si, ha vencido la fuerza que esas masas oponían a reunirse.
Como respuesta a esa unión forzada, los átomos que se unen arrojan una cantidad terrible de energía. Esa energía (que llamamos fotones) irá rebotando entre los demás átomos hasta que logre salir de la nube. Al hacerlo, al lograr salir la energía de la nube en forma de fotones, la veremos como luz y como calor. Allí diremos “miren una estrella, una estrella ha nacido”.

Energías y fuerzas de las Estrellas.
Una estrella es una esfera, es redonda. Esta es su forma pues la esfera, la pelota es la única forma en el mundo que reparte en forma pareja toda la fuerza que se haga sobre ella, o dentro de ella.
Por ejemplo, ¿por qué un globo es redondo? Pues, porque está inflado con aire a presión. Se le ha metido aire dentro con un inflador de modo que este hace presión hacia fuera. Y esa presión es la misma hacia todos los puntos de la goma; por esto se pone redonda, porque en cada punto del plástico hay una misma fuerza de adentro que quiere ir hacia fuera, la fuerza del aire prisionero. Basta con desinflar un poco el  globo para ver que apenas se escape algo de aire, el globo deja de ser redondo y se abolla.

La fuerza de gravedad empuja a todas las masas de todos los átomos que forman los gases de la estrella, y aprieta parejo, haciendo una misma fuerza según la distancia. A menor distancia, mayor fuerza, así trabaja ella: A menor distancia, mayor fuerza. Luego, es claro que cuanto más cerca del centro de la estrella esté un gas, mayor peso o fuerza de gravedad empujará sobre él.

Cuando por fin la estrella se encienda, una nueva energía vendrá a oponerse a la fuerza de gravedad. La fuerza de gravedad empuja de afuera hacia a dentro, y la nueva energía, la energía liberada por las uniones nucleares, empuja hacia afuera desde adentro.
Dos terribles energías chocan y se igualan en las paredes de un sol, la fuerza de gravedad que mete peso o presión a los gases, y la fuerza nuclear que quiere escapar, que quiere hacer estallar el sol. Esas dos fuerzas chocan y se igualan en cada punto del sol, empatan entre si, uno a uno salen en ese partido, y le dan al sol su forma redonda.
El globo también es una esfera en equilibrio. Por un lado tenemos la presión del aire que le hemos insuflado, este aire empuja de dentro hacia a fuera; por otro lado tenemos la fuerza que hace la goma de las paredes del globo. Esta goma se halla estirada, está tensa, quiere volver atrás, desinflarse, arrugar el globo. Son dos fuerzas en equilibrio, un partido que va uno a uno. Pero todos sabemos que un globo no estará inflado por siempre, los globos siempre se desinflan. O pierde aire, o se revienta la goma.
Por suerte, con los soles pasa lo mismo. Los soles se mantienen en equilibro por decenas de miles de años (o miles de millones) y, un buen día, o se desinflan -pierden la energía interna que empuja desde adentro- o revientan –cede la fuerza de gravedad ante el empuje del núcleo- y nace una Nova o Supernova.
Claro que un sol no es un globo, y por ello hay aún una posibilidad más. Hay la posibilidad que el peso gravitatorio de las millones y millones de toneladas de gases que lo forman, derrumbe la estrella, la hunda más allá de todo límite. La estrella comienza a derrumbarse y con cada metro que los gases caen, se acercan al núcleo, es decir, disminuye la distancia que separa las masas nucleares, y, como dije antes, aumenta cada vez más la fuerza de gravedad (a menor distancia, mayor fuerza). Tanto aumenta, que sobrepasa el límite de la estructura del universo. El sol cae sobre sí mismo y se hunde en otra dimensión espacial, desaparece de nuestro mundo, de nuestro universo. Ha nacido un agujero negro, un objeto único y singular. Los científicos dicen: una singularidad.

Continúará.


Nota:
He aquí dos representaciones geométricas de posibles singularidades producidas por la Curvatura del espacio y el tiempo en la cercanía de cuerpos muy masivos como las estrellas, en especial, estrellas gigantes, hipermasivas. El cono que se ve en ambas imágenes no se da en tres dimensiones, como la vista sugiere, sino en una cuarta dimensión que nuestros sentidos (y nuestro sentido común, sobre todo) no pueden percibir. Bajo esta concepción del espacio tiempo, la gravedad NO es una atracción, sino una Caída dentro de ese "Embudo" formado por la Super Masividad de la estrella.


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b4/Flamm.jpg/350px-Flamm.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1f/Geodesiques.png/300px-Geodesiques.png



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