Midiendo el sistema solar. La astronomía de los siglos dieciséis y diecisiete. | El Cedazo

{ 2011 01 20 }

Midiendo el sistema solar. La astronomía de los siglos dieciséis y diecisiete.

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En el artículo anterior habíamos visto las primeras ideas y la evolución acerca de la concepción de la Tierra por parte de los pensadores griegos, la forma en que algunos la imaginaron correctamente como una esfera en cuya superficie caminábamos, los primeros intentos en calcular su tamaño y el enorme éxito que había tenido tal concepción para los primeros cálculos de la distancia a la Luna, en Alejandría hacia el año 150 AEC, primero por Aristarco de Samos y luego por Hiparco de Nicea.
Sin embargo, durante los 1.800 años que siguieron a la época de Hiparco los conocimientos del hombre acerca de las dimensiones del Universo no progresaron. Parecía imposible calcular la distancia a cualquiera de los planetas. Se habían hecho diversas especulaciones en torno a la distancia al Sol, pero ninguna de ellas poseía valor alguno.^[1] Seguramente este estancamiento se debía a la idea del universo con todos los cuerpos celestes girando en torno a la Tierra, idea que imperó en la mayoría de astrónomos desde los griegos (incluso Hiparco). Los detalles de este sistema, donde se explicaban los extraños modelos que describían las trayectorias de los astros, fueron registrados en las obras del alejandrino Claudius Ptolomaeus (más conocido como Tolomeo) hacia el 130 AEC. Más allá de eso, la astronomía de los siglos siguientes podría resumirse en un estancamiento en los modelos de la astronomía de Alejandría.

Llega el siglo dieciséis de nuestra era, y con él, la adopción de una atrevida manera de ver el universo. El astrónomo Nicolas Copérnico, estudioso de las traducciones árabes de textos griegos, volvió a hablar, luego de tantos años, de un modelo de los cielos que imaginaban al Sol en su centro, modelo que hoy llamamos “heliocéntrico” (Helios significa Sol en griego). Esta idea ya había sido sugerida diecinueve siglos atrás por el genial Aristarco con argumentos científicos, pero en aquella época tal concepción había resultado demasiado radical para ser aceptada. El año de su muerte (1543), la obra maestra de Copérnico “De revolutionibus orbium coelestium” fue publicada póstumamente por su amigo Andreas Osiander. En ella, Copérnico, haciendo alusión a los textos griegos aunque curiosamente sin hacer referencia a Aristarco, postulaba que los cinco planetas hasta entonces conocidos (Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno), junto con la Tierra, giraban en trayectorias circulares en torno al Sol y situó a la Luna como el único objeto celeste girando en torno a la Tierra.
Este sistema fue rápidamente abriéndose paso en la mente de los astrónomos, que ya habían notado grandes defectos en el sistema geocéntrico de Tolomeo. Tal sistema brindó enormes concordancias con las observaciones y perduró como base de éstas por más de sesenta años.
Esta nueva forma de ver el universo causó rápidamente una revolución sin precedentes. De esta revolución vale la pena hablar hoy.

Retrato de Kepler hacia 1610 (Dominio público)

Bien, el modelo de Tolomeo describía apropiadamente las órbitas de los planetas con la precisión que necesitaban los griegos. Aunque el refinamiento de las observaciones favoreció el modelo heliocéntrico, nuevas observaciones hechas hacia 1609 a simple vista por el astrónomo danés Tycho Brahe (1546-1601) mostraron una inconsistencia en la trayectoria de la órbita de Marte, y es que este planeta no describe una circunferencia perfecta en su recorrido, como predecía el modelo de Copérnico. Tycho, aunque fue un observador formidable, no tuvo la sagacidad para interpretar sus propias mediciones. Una interpretación correcta, y la solución a tal problema, fue realizada por su ayudante, el alemán Johannes Kepler (1571-1630), cuyo retrato de 1610 se muestra a la derecha. Según lo supo ver Kepler, las órbitas planetarias no constituían circunferencias perfectas, sino que era necesario proponer órbitas en forma de elipse con el Sol en uno de sus focos. Esta visión era tan revolucionaria como el modelo mismo de Copérnico, pues el círculo, en aquella época, era visto como la figura perfecta, una divinidad como lo era el cielo mismo. Suponer órbitas en forma de elipse era hacer el cielo un poco más… humano, diría yo.
Las implicaciones que traería este modelo permitieron a Kepler descubrir que la distancia media entre cualquier planeta y el Sol,^[2] guardaba una relación simple con el tiempo que dicho planeta invertía en dar una vuelta completa en torno a él,^[3] y comparando entre sí los periodos de traslación de los planetas resultaba fácil calcular la distancia relativa entre ellos. Allí estribaba el problema del modelo: podía decirse, por ejemplo, que tal planeta se encontraba dos veces más alejado del Sol que tal otro, pero era imposible especificar exactamente la distancia. Existía el modelo, pero no se tenía la escala sobre la cual se había construido. A pesar de eso resultó asombroso ver, por ejemplo, que el planeta Saturno (del que se sabía que era el más lejano a la Tierra por las mediciones de su periodo) describía una órbita unas diez veces más alejada del Sol de la que describe la Tierra (!). Sin duda, un gran triunfo de la teoría de Kepler, pero para llegar a una conclusión exacta acerca de las dimensiones del Sistema Solar era necesario conocer por lo menos una distancia interplanetaria. A partir de ella, y aplicando las proporciones de Kepler, se tendría una noción más exacta del tamaño del sistema heliocéntrico de Copérnico.

Paralaje de dos Astros desde dos observatorios separados en la Tierra. (Autor)

Para calcular la distancia de un cuerpo planetario se puede hacer uso de un método conocido como paralaje. Este efecto, por ejemplo, es detectado por el cerebro, que lo utiliza para darnos la sensación de tercera dimensión, lo que llamamos visión estereoscópica. Para explicar este fenómeno podemos hacer una ilustración muy simple colocando, por ejemplo, un dedo delante de los ojos contra un fondo no uniforme. Si mantenemos inmóviles la cabeza y el dedo y miramos alternativamente con uno y otro ojo, se observa que la posición del dedo con respecto al fondo varía. Si el dedo está más cerca de la cara, las dos posiciones vistas por cada ojo serán relativamente más separadas (mayor paralaje) que si el dedo se encuentra más alejado de la cara. Si está más lejos, observaríamos posiciones relativas menos separadas (menor paralaje). Este efecto es debido a la separación existente entre los ojos. Al mirar alternativamente al objetivo se formará una línea de visión diferente que, al prolongarla sobre el fondo, nos mostrará una posición aparente del objeto diferente para cada ojo. Si nuestros ojos estuviesen separados por una distancia mayor, las posiciones relativas serían más apartadas. Bueno, si casi te da un ataque leyendo la retahíla anterior, te recomiendo el ejemplo gráfico que realicé a la izquierda.
Si consideramos el fondo estrellado como muy lejano, este efecto podrá verse con objetos que se encuentran entre las estrellas y la Tierra, por ejemplo la Luna o, para nuestro interés, los planetas. Sin embargo, los planetas se encuentran tan lejos que no es posible observar la paralaje con nuestros ojos. Aún así, si los observamos contra el fondo estrellado desde dos observatorios separados entre sí centenares de kilómetros, el primer observatorio los verá a cierta distancia angular de una estrella concreta mientras que en ese mismo instante el segundo observatorio medirá el mismo planeta y la misma estrella a una distancia angular distinta. Con la ayuda de estos datos puede calcularse fácilmente la distancia al planeta en cuestión. Por desgracia, las condiciones que prevalecían hacia 1600 no permitían emplazar observatorios a una distancia suficiente entre sí^[4] y que a la vez estuvieran aproximadamente sincronizados, pues el momento de la medición es importante, debido a que tanto la rotación de la Tierra como la velocidad relativa del astro en cuestión constituyen una fuente de error a tener en cuenta.^[5]
Ahora bien, ya sabiendo que cuanto más cercano sea un objeto a la Tierra, su paralaje es mayor y su medición es más sencilla, los candidatos idóneos para medir las distancias interplanetarias eran aquellos que, según las proporciones de Kepler, estaban más cercanos a la Tierra, es decir Venus y Marte. Venus, que es el más cercano, pasa sin embargo tan cerca del Sol que la luz de éste enmascara completamente las estrellas y resulta prácticamente imposible observarlo con respecto al fondo estrellado. Así que el objetivo lógico para la determinación de la paralaje más allá de la Luna era Marte. Sin embargo, tales mediciones resultarían imposibles de hacer sin la inclusión en la astronomía del telescopio en 1608 por parte el eminente científico italiano Galileo Galilei (1564-1642). El telescopio permitió aumentar la exactitud de las mediciones angulares de los pequeños desplazamientos propios de la paralaje. El siguiente paso para hacer posible tales mediciones vendrá cuando sean posibles las observaciones simultáneas en observatorios distantes.
Luego de decepcionantes intentos dentro de Europa, donde se vio que la paralaje observada en Marte era prácticamente nula, llegó 1671, y con él la primera medición de calidad de una paralaje planetaria. Uno de los observadores era Jean Richer (1630-1696), astrónomo francés al frente de una expedición científica en Cayenne, ciudad de la Guyana francesa. El otro, el italo-francés Giovanni Domenico Cassini (1625- 1712), que permaneció en París. Ambos observaron el planeta Marte con la máxima simultaneidad posible y anotaron, cada uno desde su ciudad de trabajo, la posición del planeta con respecto a las estrellas. Conociendo la distancia Cayenne-París y la diferencia angular en las observaciones fue posible llegar a conclusiones importantísimas. Basándose en estas observaciones, Cassini estimó la distancia Tierra-Sol en 140.000.000 kilómetros, apenas 9 millones de kilómetros menos que la cifra real (¡solo un 6% de error!). Tal cifra puede considerarse la primera determinación útil de las dimensiones del sistema solar.
Siguiendo la línea, casi dos siglos después (1835), en observaciones de la paralaje de Venus, el astrónomo alemán Johann Franz Encke (1791-1865) calculó la distancia al Sol, que resultó ser de 153.450.000 km, unos tres millones de kilómetros mayor que la cifra aceptada actualmente (un 2% de error). Ya conocida la distancia de la Tierra al Sol y la magnitud aparente de éste, fue posible calcular su tamaño. Cassini, por ejemplo, se dio cuenta de que el Sol debía tener un diámetro de 1.200.000 km (un 15% de error), unas cien veces el de la Tierra (!), ocupando, por lo tanto, un volumen un millón de veces mayor. Comparar el tamaño de la Tierra con el del Sol sería como comparar el diminuto país de Andorra con la magnitud total del planeta Tierra. Si yo hubiese sido Cassini, seguro que hubiera dejado caer mi telescopio del asombro.

El asteroide Eros en la visita a este por la misión NEAR-Shoemaker en Febrero de 2000

A pesar de la admirable precisión que se consiguió con el método de la paralaje, los astrónomos chocaron con otra dificultad para obtener datos más exactos. Principalmente, esto se debía a que tanto Marte como Venus frente al telescopio se muestran como esferas diminutas (ocupando cierta área), ligeramente distorsionadas debido a la atmósfera, con lo que resulta muy complicado determinar su posición con la exactitud necesaria para unos mejores resultados. Sin embargo, la astronomía contó con un golpe de suerte. En 1801 el italiano Giuseppe Piazi (1746-1826) descubrió un pequeño planeta entre la órbita de Marte y Júpiter y lo bautizó Ceres. Posteriormente, se logró ver que este planetita resultó tener un diámetro de unos 950 Km. Mientras avanzaba el siglo, se fueron descubriendo cada vez más planetitas aún menores, todos ellos entre la órbita de Jupiter y Marte, hoy conocidos como “asteroides”. El 13 de Agosto de 1898 dos astrónomos, el alemán Karl Witt (1866-1946) y el Francés Auguste Charlois (1864-1910) descubrieron al asteroide Eros, de un tamaño de unos 17 Km, cuya trayectoria, una elipse aplanada, se encontraba entre la órbita de Marte y la de Tierra. Según las observaciones de su órbita se pudo prever que en 1901 y nuevamente en 1931 Eros se acercara a la Tierra a una distancia de unos 2/3 la de Venus . Este acercamiento significaba una paralaje fácilmente medible. Dado el ínfimo tamaño de Eros, no existía atmósfera que difuminara su contorno y aunque se encontraba muy próximo, este asteroide se vería simplemente como un punto luminoso en el telescopio. La paralaje, además de ser sumamente exacta, sería muy fácil de medir.

Órbita de Eros (aguamarina) con respecto a las órbitas de Marte y la Tierra. (Intergalactic Beacon)

Inmediatamente se realizó un proyecto de escala internacional. En 1901 se realizaron algunas medidas, pero en 1931 el proyecto creció impresionantemente, lográndose varias fotografías tomadas alrededor de toda la Tierra. Así, se determinó con una excelente exactitud la paralaje de Eros, y con ella se concluyó que el Sol se encontraba a un poco menos de 150.000.000 km de la Tierra.^[6] Tal medición permaneció la oficial hasta 1968, cuando se desarrollaron métodos basados en la emisión de microondas al planeta u objeto en cuestión, midiendo el tiempo que se demoran en rebotar en él y regresar. Este método, permitió fijar la distancia media Tierra-Sol en unos 149.570.000 km.
Hemos visto que las mediciones de Cassini-Richer mostraron un Sistema Solar realmente enorme. Tal escala sería aumentada posteriormente con el descubrimiento de Urano en 1781 por el alemán William Herschel (1738-1822) y el de Neptuno (unas treinta veces más lejano del Sol de lo que lo es la Tierra) en 1846 por el francés Jean Joseph Leverrier (1811-1877). Indudablemente la magnitud del Universo era mucho más vasta que lo imaginado por los griegos. Me gustaría ver la cara de Hiparco si supiera que un rayo de luz, que atravesaría la distancia Tierra-Luna (que él midió, dejando asombrados a sus contemporáneos) en solamente 1,25 s, se demoraría algo más de ocho horas en atravesar, de lado a lado, la órbita de Neptuno.
Inevitablemente, el éxito de la paralaje como método de medición de distancias causó gran excitación en la comunidad astronómica durante los años siguientes. Este método amplió las perspectivas en la astronomía y permitió el abordaje de nuevos problemas. Si el universo se limitara únicamente al Sistema Solar, seguro que el problema de su tamaño se hubiera resuelto hacia el año 1700. Pero el universo no se limita al Sistema Solar, todavía quedan las estrellas. Entonces, ¿cómo fue posible saber la distancia a las estrellas, si la paralaje de cualquiera de estas es prácticamente nula? Precisamente de eso hablaremos en el siguiente artículo.

1. La aproximación de Hiparco, aunque muy buena para calcular la distancia a la Luna, produjo resultados muy malos en la medición de la distancia media al Sol [↩]
2. Siendo más concretos, la longitud del semieje mayor de la elipse que describe el planeta, aunque para órbitas circulares, la aproximación es válida. [↩]
3. Estos tiempos se medían incluso con anterioridad a la época griega [↩]
4. El primer observatorio astronómico moderno construido en toda América, por ejemplo, fue erigido apenas en 1803 en Santafé de Bogotá por iniciativa del naturalista español José Celestino Mutis, y sus primeras observaciones hechas por el científico neogranadino Francisco José de Caldas en 1805 [↩]
5. La sincronía sólo sería posible con la invención del primer reloj portátil por el científico holandés Christiaan Huygens en 1665 [↩]
6. Los astrónomos no se olvidaron de Eros: este asteroide fue el primero en su clase en ser explorado por una misión espacial en el año 2000 [↩]

El texto de Midiendo el sistema solar. La astronomía de los siglos dieciséis y diecisiete. , por César Augusto Nieto, salvo donde se mencione explícitamente, está publicado bajo Creative Commons Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 2.5 Spain License.

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Stephen Hawking ¿Juega Dios a Los Dados?

Stephen Hawking ¿Juega Dios a Los Dados?

Por : Emilio Gonzalez 21-09-2010
Esta conferencia de Stephen Hawking trata sobre si el futuro es aleatorio, y por tanto predecible o no.

Traductores : José Luis Acuña / Ariadna Martínez
Esta conferencia versa sobre si podemos predecir el futuro o bien éste es arbitrario y aleatorio. En la antigüedad, el mundo debía de haber parecido bastante arbitrario. Desastres como las inundaciones o las enfermedades debían de haber parecido producirse sin aviso o razón aparente. La gente primitiva atribuía esos fenómenos naturales a un panteón de dioses y diosas que se comportaban de una forma caprichosa e impulsiva. No había forma de predecir lo que harían, y la única esperanza era ganarse su favor mediante regalos o conductas. Mucha gente todavía suscribe parcialmente esta creencia, y tratan de firmar un pacto con la fortuna. Se ofrecen para hacer ciertas cosas a cambio de un sobresaliente en una asignatura, o de aprobar el examen de conducir.

Sin embargo, la gente se debió de dar cuenta gradualmente de ciertas regularidades en el comportamiento de la naturaleza. Estas regularidades eran más obvias en el movimiento de los cuerpos celestes a través del firmamento. Por eso la Astronomía fue la primera ciencia en desarrollarse. Fue puesta sobre una firme base matemática por Newton hace más de 300 años, y todavía usamos su teoría de la gravedad para predecir el movimiento de casi todos los cuerpos celestes. Siguiendo el ejemplo de la Astronomía, se encontró que otros fenómenos naturales también obedecían leyes científicas definidas. Esto llevó a la idea del determinismo científico, que parece haber sido expresada públicamente por primera vez por el científico francés Laplace. Me pareció que me gustaría citar literalmente las palabras de Laplace. y le pedí a un amigo que me las buscara. Por supuesto que están en francés, aunque no esperaba que la audiencia tuviera ningún problema con esto. El problema es que Laplace, como Prewst [N. del T.: Hawking probablemente se refiere a Proust], escribía frases de una longitud y complejidad exageradas. Por eso he decidido parafrasear la cita. En efecto, lo que él dijo era que, si en un instante determinado conociéramos las posiciones y velocidades de todas las partículas en el Universo, podríamos calcular su comportamiento en cualquier otro momento del pasado o del futuro. Hay una historia probablemente apócrifa según la cual Napoleón le preguntó a Laplace sobre el lugar de Dios en este sistema, a lo que él replicó "Caballero, yo no he necesitado esa hipótesis". No creo que Laplace estuviera reclamando que Dios no existe. Es simplemente que El no interviene para romper las leyes de la Ciencia. Esa debe ser la postura de todo científico. Una ley científica no lo es si solo se cumple cuando algún ser sobrenatural lo permite y no interviene.
La idea de que el estado del universo en un instante dado determina el estado en cualquier otro momento ha sido uno de los dogmas centrales de la ciencia desde los tiempos de Laplace. Eso implica que podemos predecir el futuro, al menos en principio. Sin embargo, en la práctica nuestra capacidad para predecir el futuro está severamente limitada por la complejidad de las ecuaciones, y por el hecho de que a menudo exhiben una propiedad denominada caos. Como sabrán bien todos los que han visto Parque Jurásico, esto significa que una pequeña perturbación en un lugar puede producir un gran cambio en otro. Una mariposa que bate sus alas puede hacer que llueva en Central Park, Nueva York. El problema es que eso no se puede repetir. La siguiente vez que una mariposa bata sus alas, una multitud de otras cosas serán diferentes, lo que también tendrá influencia sobre la meteorología. Por eso las predicciones meteorológicas son tan poco fiables.
A pesar de estas dificultades prácticas, el determinismo científico permaneció como dogma durante el siglo 19. Sin embargo, en el siglo 20 ha habido dos desarrollos que muestran que la visión de Laplace sobre una predicción completa del futuro no puede ser llevada a cabo. El primero de esos desarrollos es lo que se denomina mecánica cuántica. Fue propuesta por primera vez en 1900, por el físico alemán Max Planck, como hipótesis ad hoc para resolver una paradoja destacada. De acuerdo con las ideas clásicas del siglo 19, que se remontan a los tiempos de Laplace, un cuerpo caliente, como una pieza de metal al rojo, debería emitir radiación. Perdería energía en forma de ondas de radio, infrarrojos, luz visible, ultravioleta, rayos x, y rayos gamma, todos a la misma tasa. Esto no sólo significaría que todos moriríamos de cáncer de piel, sino que además todo en el universo estaría a la misma temperatura, lo que claramente no es así. Sin embargo, Planck mostró que se puede evitar este desastre si se abandonara la idea de que la cantidad de radiación puede tener cualquier valor, y se dijera en su lugar que la radiación llega únicamente en paquetes o cuantos de un cierto tamaño. Es un poco como decir que en el supermercado no se puede comprar azúcar a granel, sino sólo en bolsas de un kilo. La energía en los paquetes o cuantos es mayor para los rayos x y ultravioleta, que para la luz infrarroja o visible. Esto significa que a menos que un cuerpo esté muy caliente, como el Sol, no tendrá suficiente energía para producir ni siquiera un único cuanto de rayos x o ultravioleta. Por eso no nos quemamos por insolación con una taza de café.
Para Planck los cuantos no eran más que un truco matemático que no tenía una realidad física, lo que quiera que eso signifique. Sin embargo, los físicos empezaron a encontrar otro comportamiento, que sólo podía ser explicado en términos de cantidades con valores discretos o cuantizados, más que variables continuas. Por ejemplo, se encontró que las partículas elementales se comportaban más bien como pequeñas peonzas girando sobre un eje. Pero la cantidad de giro no podía tener cualquier valor. Tenía que ser algún múltiplo de una unidad básica. Debido a que esa unidad es muy pequeña, uno no se da cuenta de que una peonza normal decelera mediante una rápida secuencia de pequeños pasos, más que mediante un proceso continuo. Pero para peonzas tan pequeñas como los átomos, la naturaleza discreta del giro es muy importante.
Pasó algún tiempo antes de que la gente se diera cuenta de las implicaciones que tenía este comportamiento cuántico para el determinismo. No sería hasta 1926, cuando Werner Heisenberg, otro físico alemán, indicó que no podrías medir exactamente la posición y la velocidad de una partícula a la vez. Para ver dónde está una partícula hay que iluminarla. Pero de acuerdo con el trabajo de Planck, uno no puede usar una cantidad de luz arbitrariamente pequeña. Uno tiene que usar al menos un cuanto. Esto perturbará la partícula, y cambiará su velocidad de una forma que no puede ser predicha. Para medir la posición de la partícula con exactitud, deberás usar luz de una longitud de onda muy corta, como la ultravioleta, rayos x o rayos gamma. Pero nuevamente, por el trabajo de Planck, los cuantos de esas formas de luz tienen energías más altas que las de la luz visible. Por eso perturbarán aún más la velocidad de la partícula. Es un callejón sin salida: cuanto más exactamente quieres medir la posición de la partícula, con menos exactitud puedes conocer la velocidad, y viceversa. Esto queda resumido en el Principio de Incertidumbre formulado por Heisenberg; la incertidumbre en la posición de una partícula, multiplicada por la incertidumbre en su velocidad, es siempre mayor que una cantidad llamada la constante de Planck, dividida por la masa de la partícula.
La visión de Laplace del determinismo científico implicaba conocer las posiciones y velocidades de las partículas en el universo en un instante dado del tiempo. Por lo tanto, fue seriamente socavado por el Principio de Incertidumbre de Heisenberg. ¿Cómo puede uno predecir el futuro, cuando uno no puede medir exactamente las posiciones ni las velocidades de las partículas en el instante actual? No importa lo potente que sea el ordenador de que dispongas, si lo alimentas con datos deplorables, obtendrás predicciones deplorables.
Einstein estaba muy descontento por esta aparente aleatoriedad en la naturaleza. Su opinión se resumía en su famosa frase 'Dios no juega a los dados'. Parecía que había presentido que la incertidumbre era sólo provisional, y que existía una realidad subyacente en la que las partículas tendrían posiciones y velocidades bien definidas y se comportarían de acuerdo con leyes deterministas, en consonancia con Laplace. Esta realidad podría ser conocida por Dios, pero la naturaleza cuántica de la luz nos impediría verla, excepto tenuemente a través de un cristal.
La visión de Einstein era lo que ahora se llamaría una teoría de variable oculta. Las teorías de variable oculta podrían parecer ser la forma más obvia de incorporar el Principio de Incertidumbre en la física. Forman la base de la imagen mental del universo, sostenida por muchos científicos, y prácticamente por todos los filósofos de la ciencia. Pero esas teorías de variable oculta están equivocadas. El físico británico John Bell, que murió recientemente, ideó una comprobación experimental que distinguiría teorías de variable oculta. Cuando el experimento se llevaba a cabo cuidadosamente, los resultados eran inconsistentes con las variables ocultas. Por lo tanto parece que incluso Dios está limitado por el Principio de Incertidumbre y no puede conocer la posición y la velocidad de una partícula al mismo tiempo. O sea que Dios juega a los dados con el universo. Toda la evidencia lo señala como un jugador empedernido, que tira los dados siempre que tiene ocasión.
Otros científicos estaban mucho más dispuestos que Einstein a modificar la visión clásica del determinismo del siglo 19. Una nueva teoría, denominada la mecánica cuántica, fue propuesta por Heisenberg, el austríaco Erwin Schroedinger, y el físico británico Paul Dirac. Dirac fue mi penúltimo predecesor en la cátedra Lucasiana de Cambridge. Aunque la mecánica cuántica ha estado entre nosotros durante cerca de 70 años, todavía no es generalmente entendida o apreciada, incluso por aquellos que la usan para hacer cálculos. Sin embargo, debería preocuparnos a todos, puesto que es una imagen completamente diferente del universo físico y de la misma realidad. En la mecánica cuántica, las partículas no tienen posiciones ni velocidades bien definidas. En su lugar, son representadas por lo que se llama una función de onda. Esta es un número en cada punto del espacio. El tamaño de la función de onda indica la probabilidad de que la partícula sea encontrada en esa posición. La tasa con la que la función de onda cambia de punto a punto, proporciona la velocidad de la partícula. Uno puede tener una función de onda con un gran pico en una región muy pequeña. Esto significará que la incertidumbre en la posición es muy pequeña. Pero la función de onda variará muy rápidamente cerca del pico, hacia arriba en un lado, hacia abajo en el otro. Por lo tanto la incertidumbre en la velocidad será grande. De la misma manera, uno puede tener funciones de onda en las que la incertidumbre en la velocidad es pequeña, pero la incertidumbre en la posición es grande.
La función de onda contiene todo lo que uno puede saber de la partícula, tanto su posición como su velocidad. Si sabes la función de onda en un momento dado, entonces sus valores en otros momentos son determinados por lo que se llama la ecuación de Schroedinger. Por lo tanto uno tiene aún un cierto determinismo, pero no del tipo que Laplace imaginaba. En lugar de ser capaces de predecir las posiciones y las velocidades de las partículas, todo lo que podemos predecir es la función de onda. Esto significa que podemos predecir sólo la mitad de lo que podríamos de acuerdo con la visión clásica del siglo 19.
Aunque la mecánica cuántica lleva a la incertidumbre cuando tratamos de predecir la posición y la velocidad a un mismo tiempo, todavía nos permite predecir con certidumbre una combinación de posición y velocidad. Sin embargo, incluso este grado de certidumbre parece estar amenazado por desarrollos más recientes. El problema surge porque la gravedad puede torcer el espacio-tiempo tanto que puede haber regiones que no observamos.
Curiosamente, el mismo Laplace escribió un artículo en 1799 sobre cómo algunas estrellas pueden tener un campo gravitatorio tan fuerte que la luz no podría escapar, siendo por tanto arrastrada de vuelta a la estrella. Incluso calculó que una estrella de la misma densidad que el Sol, pero doscientas cincuenta veces más pequeña, tendría esta propiedad. Pero aunque Laplace podría no haberse dado cuenta, la misma idea había sido propuesta 16 años antes por un hombre de Cambridge, John Mitchell, en un artículo en Phylosophical Transactions of the Royal Society. Tanto Mitchel como Laplace concebían a la luz como formada por partículas, más bien como bolas de cañón, que podían ser deceleradas por la gravedad, y hechas caer de vuelta a la estrella. Pero un famoso experimento llevado a cabo por dos americanos, Michelson y Morley, en 1887, mostraron que la luz siempre viajaba a una velocidad de ciento ochenta y seis mil millas por segundo, no importa de dónde viniera. Cómo podía entonces la gravedad decelerarla, y hacerla caer de nuevo.
De acuerdo con las ideas sobre el espacio y el tiempo vigentes en aquel momento esto era imposible. Sin embargo, en 1915 Einstein presentó al mundo su revolucionaria Teoría General de la Relatividad en la cual espacio y tiempo dejaban de ser entidades separadas e independientes. Por el contrario, eran meramente diferentes direcciones de una única noción llamada espacio-tiempo. Esta noción espacio-tiempo no era uniforme sino deformada y curvada debido a su energía inherente. Para que se entienda mejor, imagínese que colocamos un peso (que hará las veces de estrella) sobre una lámina de goma. El peso (estrella) formará una depresión en la goma curvándose la zona alrededor del mismo en contraposición a la planicie anterior. Si hacemos rodar canicas sobre la lámina de goma, sus rastros serán espirales más que líneas rectas. En 1919, una expedición británica en el Oeste de África observaba la luz de estrellas lejanas que cruzaba cerca del sol durante un eclipse. Descubrieron que las imágenes de las estrellas variaban ligeramente de sus posiciones habituales; esto revelaba que las trayectorias de la luz de las estrellas habían sido curvadas por el influjo del espacio-tiempo que rodea al sol. La Relatividad General había sido confirmada.
Imagínese ahora que colocamos pesos sobre la lámina de goma cada vez más cuantiosos y de manera más intensiva hundirán la plancha cada vez más. Con el tiempo, alcanzado el peso y la masa crítica se hará un agujero en la lámina por el que podrán caer las partículas pero del que no podrá salir nada.
Según la Teoría General de la Relatividad lo que sucede con el espacio-tiempo es bastante similar. Cuanto más ingente y más densa sea una estrella, tanto más se curvará y distorsionará el espacio-tiempo alrededor de la misma. Si una estrella inmensa que ha consumido ya su energía nuclear se enfría encogiéndose por debajo de su masa crítica, formará literalmente un agujero sin fondo en el espacio-tiempo por el que no puede pasar la luz. El físico americano John Wheeler llamó a estos objetos “agujeros negros” siendo el primero en destacar su importancia y los enigmas que encierran. El término se hizo popular rápidamente. Para los americanos sugería algo oscuro y misterioso mientras que para los británicos existía además la amplia difusión del Agujero Negro de Calcuta. Sin embargo los franceses, muy franceses ellos, percibieron algo indecente en el vocablo. Durante años se resistieron a utilizar el término, demasiado negro, arguyendo que era obsceno; pero era parecido a intentar luchar contra préstamos lingüísticos como “le weekend” y otras mezcolanzas del “franglés”. Al final tuvieron que claudicar. ¿Quién puede resistirse a una expresión así de conquistadora?
Ahora tenemos evidencias de la existencia de agujeros negros en diferentes tipos de entidades, desde sistemas de estrellas binarios al centro de las galaxias. Por lo tanto, la existencia de agujeros negros está ampliamente aceptada hoy en día. Con todo y al margen de su potencial para la ciencia ficción, ¿cuál sería su relevancia para el determinismo? La respuesta reside en una pegatina de parachoques que tenía en la puerta de mi despacho: “los agujeros negros son invisibles”. No sólo ocurre que las partículas y los astronautas desafortunados que caen en un agujero negro no vuelven nunca, sino que la información que estos portan se pierde para siempre, al menos en nuestra demarcación del universo. Puede lanzar al agujero negro aparatos de televisión, sortijas de diamantes e incluso a sus peores enemigos y todo lo que recordará el agujero negro será su masa total y su estado de rotación. John Wheeler llamó a esto “un agujero negro no tiene pelo”. Esto confirma las sospechas de los franceses.
Mientras hubo el convencimiento de que los agujeros negros existirían siempre, esta pérdida de información pareció no importar demasiado. Se podía pensar que la información seguía existiendo dentro de los agujeros negros. Simplemente es que no podemos saber lo que hay desde fuera de ellos pero la situación cambió cuando descubrí que los agujeros negros no son del todo negros. La Mecánica Cuántica hace que estos emitan partículas y radiaciones a un ritmo constante. Estos hallazgos me asombraron no sólo a mí si no al resto del mundo pero con la perspectiva del tiempo esto habría resultado obvio. Lo que se entiende comúnmente como “el vacío” no está realmente vacío ya que está formado por pares de partículas y antipartículas. Estas permanecen juntas en cierto momento del espacio-tiempo, en otro se separan para después volver a unirse y finalmente aniquilarse la una a las otra. Estas partículas y antipartículas existen porque un campo, tal como los campos que transportan la luz y la gravedad no puede valer exactamente cero. Esto denotaría que el valor del campo tendría tanto una posición exacta (en cero) como una velocidad o ritmo de cambio exacto (también cero). Esto violaría el Principio de Incertidumbre porque una partícula no puede tener al tiempo una posición y una velocidad constantes. Por lo tanto, todos los campos deben tener lo que se denomina fluctuaciones del vacío. Debido al comportamiento cuántico de la naturaleza se puede interpretar estas fluctuaciones del vacío como partículas y antipartículas como he descrito anteriormente.
Estos pares de partículas se dan en conjunción con todas las variedades de partículas elementarias. Se denominan partículas virtuales porque se producen incluso en el vacío y no pueden ser mostradas directamente por los detectores de partículas. Sin embargo, los efectos indirectos de las partículas virtuales o fluctuaciones del vacío han sido estudiados en diferentes experimentos, siendo confirmada su existencia.
Si hay un agujero negro cerca, uno de los componentes de un par de partículas y antipartículas podría deslizarse en dicho agujero dejando al otro componente sin compañero. La partícula abandonada puede caerse también en el agujero o bien desplazarse a larga distancia del mismo donde se convertirá en una verdadera partícula que podrá ser apreciada por un detector de partículas. A alguien muy alejado del agujero negro le parecerá que la partícula ha sido emitida por el mismo agujero.
Esta explicación de cómo los agujeros negros no son tan negros clarifica que la emisión dependerá de la magnitud del agujero negro y del ritmo al que esté rotando. Sin embargo, como un agujero negro no tiene pelo, citando a Wheeler, la radiación será por otra parte independiente de lo que se deslizó por el agujero. No importa lo que arroje a un agujero negro: aparatos de televisión, sortijas de diamantes o a sus peores enemigos. Lo que de allí sale es siempre lo mismo.
Pero ¿qué tiene esto que ver con el determinismo que es sobre lo que se supone que versa esta conferencia? Lo que esto demuestra es que hay muchos estados iniciales (incluyendo aparatos de televisión, sortijas de diamantes e incluso gente) que evolucionan hacia el mismo estado final, al menos fuera del agujero negro. Sin embargo, en la visión de Laplace sobre el determinismo había una correspondencia exacta entre los estados iniciales y los finales. Si usted supiera el estado del universo en algún momento del pasado podría predecirlo en el futuro. De manera similar, si lo supiera en el futuro, podría deducir lo que habría sido en el pasado. Con el advenimiento de la Teoría del Cuanto en los años 20 del siglo pasado se redujo a la mitad lo que uno podía predecir pero aún dejó una correspondencia directa entre los estados del universo en diferentes momentos. Si uno supiera la función de onda en un momento dado, podría calcularla en cualquier otro.
Sin embargo, la situación es bastante diferente con los agujeros negros. Uno se encontrará con el mismo estado fuera del agujero, independientemente de lo que haya lanzado dentro, a condición de que tenga la misma masa. Por lo tanto, no hay una correspondencia exacta entre el estado inicial y el estado final ya fuera del agujero negro. Habrá una correspondencia exacta entre el estado inicial y el final ambos fuera o ambos dentro del agujero negro. Sin embargo, lo importante es que la emisión de partículas y la radiación alrededor del agujero provocan una reducción en la masa del mismo y se empequeñece. Finalmente, parece que el agujero negro llega a la masa cero y desaparece del todo. Pero, ¿qué ocurre con todos los objetos que fueron lanzados al agujero y con toda la gente que o bien saltó o fue empujada? No pueden volver a salir porque no existe la suficiente masa o energía sobrante en el agujero negro para enviarlos fuera de nuevo. Puede que pasen a otro universo pero eso nos da lo mismo a los que somos lo suficientemente prudentes como para no saltar dentro de un agujero negro. Incluso la información de lo que cayó dentro del agujero no podría salir de nuevo cuando el agujero desaparezca por último. La información no se distribuye gratuitamente como bien sabrán aquellos de ustedes que paguen facturas telefónicas. La información necesita energía para transportarse, y no habrá suficiente energía de sobra cuando el agujero negro desaparezca.
Lo que todo esto significa es que la información se perderá de nuestra demarcación del universo cuando se formen los agujeros negros para después desvanecerse. Esta pérdida de información implica que podemos predecir incluso menos de lo pensamos, partiendo de la base de la teoría cuántica. En esta teoría puede no ser factible predecir con certidumbre la posición y la velocidad de una partícula al mismo tiempo. Hay sin embargo una combinación de posición y velocidad que sí puede ser predicha. En el caso de un agujero negro, esta predicción específica concierne a los dos miembros de un par de partículas-antipartículas pero únicamente podemos detectar la partícula expulsada. No hay modo alguno, incluso en un principio, de poner de manifiesto la partícula que se precipita al agujero. Por lo tanto, por lo que sabemos, podría estar en cualquier estado. Esto significa que no podemos hacer ninguna predicción concreta acerca de la partícula que expulsa el agujero. Podemos calcular la probabilidad de que la partícula tenga esta o aquella posición o velocidad pero no podemos predecir con precisión una combinación de la posición y velocidad de sólo una partícula porque su velocidad y posición van a depender de la otra partícula, la cual no está bajo nuestra observación. Así que Einstein estaba sin lugar a dudas equivocado cuando dijo, “Dios no juega a los dados”. No sólo Dios juega definitivamente a los dados sino que además a veces los lanza a donde no podemos verlos.
Muchos científicos son como Einstein en el sentido de que tienen un lazo emocional muy fuerte con el determinismo pero al contrario que Einstein han aceptado la reducción en nuestra capacidad para predecir que nos había traído consigo la teoría cuántica. Pero ya era mucho. A estos no les gustó la consiguiente reducción que los agujeros negros parecían implicar. Pensar que el universo es determinista, como creía Laplace, es simplemente inocente. Presiento que estos científicos no se han aprendido la lección de la historia. El universo no se comporta de acuerdo a nuestras preconcebidas ideas. Continúa sorprendiéndonos.
Podría pensarse que no importa demasiado si el determinismo hizo aguas cerca de los agujeros negros. Estamos casi seguros de estar al menos a unos pocos años luz de agujero negro de cualquier tamaño pero según el Principio de Incertidumbre, cada región del espacio debería estar llena de diminutos agujeros negros virtuales que aparecerían y desaparecerían una y otra vez. Uno pensaría que las partículas y la información podrían precipitarse en estos agujeros negros y perderse. Sin embargo, como estos agujeros negros virtuales son tan pequeños (cien billones de billones más pequeños que el núcleo de un átomo) el ritmo al cual se perdería la información sería muy bajo. Esto es por lo que las leyes de la ciencia parecen deterministas, observándolas con detenimiento. Sin embargo, en condiciones extremas, tales como las del universo temprano o las de la colisión de partículas de alta energía, podría haber una significativa pérdida de información. Esto conduce a la imprevisibilidad en la evolución del universo.
En resumen, de lo que he estado hablando es de si el universo evoluciona de manera arbitraria o de si es determinista. La visión clásica propuesta por Laplace estaba fundada en la idea de que el movimiento futuro de las partículas estaba determinado por completo, si su sabían sus posiciones y velocidades en un momento dado. Esta hipótesis tuvo que ser modificada cuando Heisenberg presentó su Principio de Incertidumbre el cual postulaba que no se podía saber al mismo tiempo y con precisión la posición y la velocidad. Sin embargo, sí que era posible predecir una combinación de posición y velocidad pero incluso esta limitada certidumbre desapareció cuando se tuvieron en cuenta los efectos de los agujeros negros: la pérdida de partículas e información dentro de los agujeros negros dio a entender que las partículas que salían eran fortuitas.
Se pueden calcular las probabilidades pero no hacer ninguna predicción en firme. Así, el futuro del universo no está del todo determinado por las leyes de la ciencia, ni su presente, en contra de lo que creía Laplace. Dios todavía se guarda algunos ases en su manga.
Es todo lo que tengo que decir por el momento. Gracias por escucharme

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Escala de temperaturas

Escala de temperaturas

Curioseando por Internet he dado con esta curiosa tabla que nos muestra una escala que va de lo mas caliente a lo mas frío de nuestro Universo, tabla que traduzco a continuación.

Las temperaturas están expresadas en grados Kelvin. 0 grados centígrados (la temperatura de congelación del agua) son 273,15 grados Kelvin.

• 1,41679 × 10³²K: Temperatura de Plank. Es la temperatura a la que se encontraba el Universo 10^-43 segundos después de Big Bang.
• 13×10¹⁸K: Temperatura que alcanzan las colisiones en el LHC.
• 10¹³K: Temperatura del Universo 100 microsegundos después del Big Bang.
• 4×10¹²K: Temperatura que alcanza una reacción protón/antiprotón.
• 10¹¹K: Temperatura de una supernova de tipo II. Si una supernova de este tipo destruiría la capa de ozono de nuestro planeta si explotara a 26 años luz de distancia.
• 10¹⁰K: Temperatura del Universo un segundo después del Big Bang.
• 10⁹K (1.000.000.000K): Temperatura del Universo 100 segundos después del Big Bang.
• 5,1×10⁸K (510.000.000K): Temperatura en un reactor de fusión Tokamak.
• 10⁸K (100.000.000K): Fusión nuclear controlada.
• 13.600.000K: Temperatura en el centro del Sol.
• 30.000K: Temperatura de una explosión nuclear.
• 28.000K: Temperatura de un rayo.
• 15.000K: Punto crítico del tungsteno.
• 9.940K: Temperatura en la superficie de Sirio.
• 5.778K: Temperatura en la superficie del Sol.
• 5.650K: Temperatura en el centro de la Tierra.
• 3.823K: Temperatura de fusión del diamante.
• 3.683K: Temperatura de fusión del tungsteno.
• 2.022K: Temperatura de ebullición del plomo.
• 1.923K (1.650C): Temperatura que alcanza la lanzadera espacial durante la reentrada en la atmósfera.
• 1.830K (1.557C): Temperatura de la llama de un mechero Bunsen.
• 1.811K (1.538C): Temperatura de fusión del hierro.
• 1.670K (1.397C): Temperatura de una llama de color azul.
• 1.337K (1.064C): Temperatura de fusión del oro.
• 1.300K (1.027C): Temperatura de la lava volcánica.
• 933K (660C): Temperatura de fusión del aluminio.
• 755K (482C): Temperatura de un horno eléctrico durante el ciclo de auto-limpieza.
• 737K (464C): Temperatura en la superficie de Venus.
• 601K (326C): Temperatura de fusión del plomo.
• 506K (233C): Temperatura a la que arde el papel.
• 436K (163C): Temperatura a la que arde una cerilla.
• 373K (100C): Temperatura de ebullición del agua.
• 353K (80C): Temperatura de las aguas hidrotermales donde vive el gusano Pompeya. Este gusano es el ser pluricelular que soporta temperaturas mas altas.
• 331K (58C): Temperatura del aire mas alta jamás registrada. Fue en Azizia, Libia, el 13 de septiembre de 1922.
• 321K (48C): Temperatura del aire mas alta jamás registrada en Europa. Fue en Atenas, el 10 de julio de 1977.
• 315K (42C): Temperatura a la que la fiebre resulta mortal en los humanos.
• 310K (37C): Temperatura del cuerpo humano.
• 308K (35C): Temperatura del Mar Rojo, el mas cálido del mundo.
• 306K (33C): Temperatura de fusión de la mantequilla.
• 288K (15C): Temperatura del aire mas alta jamás registrada en la Antártida. Fue el 5 de enero de 1974.
• 275K (2C): Temperatura recomendada para las neveras domésticas.
• 273K (0C): Temperatura de fusión del agua.
• 258K (-15C): Temperatura de fusión de un helado.
• 255K (-18C): Temperatura recomendada para los congeladores domésticos.
• 234K (-39C): Temperatura de fusión del mercurio.
• 202K (-71C): Temperatura mas baja registrada en un lugar habitado de forma permanente. Fue en Oymyakon, Rusia, el 26 de enero de 1926.
• 184K (-89C): Temperatura del aire mas baja jamás registrada. Fue en la estación Vostok, en la Antártida, el 21 de julio de 1983.
• 77K (-196C): Temperatura de ebullición del nitrógeno.
• 68K (-205C): Temperatura promedio en Urano.
• 63K (-210C): Temperatura de fusión del nitrógeno.
• 53K (-220C): Temperatura promedio en Neptuno.
• 44K (-229C): Temperatura promedio en Plutón.
• 20,3K: Temperatura de ebullición del hidrógeno.
• 14,01K: Temperatura de fusión del hidrógeno.
• 4,22K: Temperatura de ebullición del helio.
• 2,73K: Temperatura de la radiación de fondo del Universo.
• 1K: Temperatura de la Nebulosa Boomerang, el objeto natural mas frío conocido.
• 0,95K: Temperatura de fusión del helio.
• 10^-10K: Temperatura mas baja jamás obtenida. Conseguida por Juha Tuoriniemi, de la Universidad de Helsinki el año 1999.
• 0K: Cero absoluto. Es la temperatura a la que la entropía alcanza su valor mínimo. En el mundo real es imposible de alcanzar.

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Como ahorrar agua en el hogar

Como bien sabemos, este 22 de Marzo es el Día Mundial del Agua y deberíamos celebrarlo en todos los países del mundo. Porque el planeta Tierra se lo merece, porque todos los seres vivos se lo merecen, porque agua es vida. ¿Cómo celebrarlo? ¡Qué mejor que comenzar por casa! ¿Cómo ahorrar agua en el hogar?

Imagen: GonchoA

En efecto, el 22 de Marzo es el Día Mundial del Agua y sí que es posible celebrarlo ahorrando agua en el hogar. Por supuesto, que el ahorro del agua en nuestro hogar no deberíamos hacerlo solamente porque sea 22 de Marzo; el ahorro de agua podemos hacerlo todos los días del año ya que no nos cuesta nada y nos beneficia mucho.

Imagen: * Cati Kaoe *

Ahora bien, ¿cómo ahorrar agua en el hogar?

Imagen: Google

• Regular la presión: Los aparatos sanitarios están concebidos para recibir una determinada cantidad de agua. En algunos hogares, el agua fluye a una presión mucho mayor a la necesaria. Consecuencia: dejar los grifos abiertos significa gastar unos 7 litros de agua por minuto demás. Es posible instalar un reductor de presión entre el medidor y el equipo sanitario. Es posible y no es caro. De todos modos, será mejor que la instalación la realice personal especializado.
• Aireador para reducir el flujo de agua: El aireador se fija entre la junta y el grifo cromado. Es un dispositivo de muy bajo coste, dependiendo de la marca, y el flujo del grifo entre 6 y 8 litros e inclusive más, dependiendo de los modelos.La presión sigue siendo idéntica y con este sistema se puede ahorrar un 40% del consumo de agua.
• Válvulas termostáticas: El tiempo que dedicamos a ajustar la temperatura del agua hace que estemos perdiendo casi el 15% de consumo de agua para una ducha y un 5% para un baño. La instalación de una válvula termostática permite fijar la temperatura del agua gracias a las graduaciones y a los grados. Algunos dispositivos también ofrecen la posibilidad de fijar la velocidad en 8 litros por minuto.
• Duchas tónicas y económicas: Si nos gustan las duchas energizantes, optemos por los duchadores. Estas “mangueras” manuales se fijan con flexibilidad y fraccionan las gotas de agua. Son muy eficaces porque multiplican la superficie del agua en contacto con la piel.

Imagen: Google

Imagen: Google

Ahorrar agua a cada instante es factible. Si nos lo proponemos, estamos en condiciones de reducir nuestro consumo cotidiano de agua casi hasta en un 40%. Y, de este modo, estaremos contribuyendo a preservar un recurso tan vital y valioso. Cuidemos las energías limpias.

Vía| Geo Environement

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22 de Marzo: Día Mundial del Agua 2010

Este próximo 22 de Marzo es el “Día Mundial del Agua”. El agua no es un tema menor, el agua es vital para la supervivencia del hombre y de todo el planeta Tierra. Por ello, todos aquellos que defendemos las energías limpias y comprendemos la importancia del agua estaremos celebrando el Día Mundial del Agua 2010 en todos los países del mundo.

Tal como lo menciona esta nueva campaña 2010, el “agua limpia para un mundo más sano” es fundamental y así lo explica la ONU, que celebrará el Día Mundial de Agua 2010 tratando el tema de la importancia de la calidad y de la cantidad del agua en todo el mundo. La cita es este 22 de Marzo y que no sólo es una cita con el agua sino que es una cita con la vida misma. Todos deberíamos hacernos eco de esta celebración si queremos tener energías limpias y renovables. Los dos temas, tanto la calidad como la cantidad de agua, son temas importantísimos, que no se pueden dejar pasar por alto.

La campaña del Día Mundial del Agua 2010 estará coordinada por el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUE), en colaboración con la FAO, con el PNUD, la CEE de la ONU, UNICEF, UNESCO, ONU-Agua, la OMS y el Programa del Decenio de las Naciones Unidas sobre el Agua que se consagra a la promoción y a la comunicación, y con la participación de otras organizaciones asociadas como la Asociación Internacional del Agua, el Fondo Mundial para la Naturaleza y el Consejo Mundial del Agua.

Imagen: P. Medina

En el Día Mundial del Agua 2010 el objetivo será:

• Concienciar a la población acerca de la necesidad de mantener los ecosistemas sanos y de garantizar el bienestar de la humanidad frente a los crecientes desafíos que plantea la calidad del agua para la gestión de los recursos hídricos.
• Profundizar en el tema de la calidad del agua para animar a los gobiernos, a las organizaciones, a las comunidades y a los individuos de todo el mundo para que se involucren en este tema y para que participen en actividades tales como la prevención de la contaminación, la limpieza de ríos y de lagos y su restauración.

Imagen: JTRK

Tengamos muy presente este próximo 22 de Marzo: Día Mundial del Agua 2010. Recordemos que el agua es un tema que nos incumbe a todos. Recordemos que el agua, fuente de vida, es un bien preciado que la naturaleza pone a nuestro alcance. Y nosotros podemos hacer mucho para disfrutar de agua potable, limpia, libre de contaminación. No dejemos de proteger nuestro medio ambiente.

Y podemos comenzar por casa. En España se espera que, como mínimo, el 5% de la población pueda ahorrar un 5% de agua.

Vía e imagen 1 | un water

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“La Hora del Planeta 2010″ el 27 de marzo

Ya se ha definido la hora exacta y el día en que todo el planeta se compromete a celebrar un apagón general como campaña contra el calentamiento global. La WWF calcula que 1 billón de personas apagarán todas las luces como movilización de protesta.
El 27 de marzo a las 20:30 horas, millones de personas en todos los continentes, apagarán las luces durante 60 minutos, acontecimiento denominado La Hora del Planeta. Este parón mundial se motiva para luchar contra el calentamiento global.

En el lanzamiento de la cuenta regresiva para la Hora del Planeta 2010, el oso panda se ha designado como Embajador Mundial de la Hora del Planeta. Durante el año internacional de la biodiversidad, el panda también representó el símbolo para proteger ecosistemas y especies de todo el mundo.

Los habitantes de Chengdu (China), se unen a otros incontables cuidadanos pertenecientes a más de 70 países de todo el mundo que ya se adherieron a la campaña de “apagar todas las luces”. Entre ellas destacan cuatro países distinguidos que participarán por primera vez en este evento: Paraguay, Madagascar, República Checa y Mongolia.

La Hora del Planeta 2010 evidencia un problema existente en la comunidad mundial y denuncia la necesidad de adaptarnos a un estilo de vida basado en el uso de energías más verdes y renovables. El objetivo es reducir el consumo de carbono demostrando el liderazgo ante el calentamiento global bajo la responsabilidad necesaria.

El director general de la red WWF, Jim Leape, afirma que el hecho de que la ciudad de Chengdu (una de las economías más crecientes del mundos) representa el compromiso y éxito con la iniciativa propuesta. Así se pronuncia diciendo: “Chengdu es el punto central de este llamamiento mundial a la acción para la adopción de una resolución sobre el clima, durante el lanzamiento de la Hora del Planeta 2010″, dice Leape.

Vía | Earth Hour

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[Electricidad I] Potencia y energía eléctricas | El Tamiz

En el anterior artículo de [Electricidad I] hablamos acerca de una de las maneras fundamentales en las que utilizamos la electricidad en la vida cotidiana, gracias al efecto Joule: aprovechando la disipación de energía en forma de calor debida a los choques de electrones con unas cosas y otras en un conductor, a pesar de que ese mismo efecto sea nuestro enemigo a la hora de transportar energía de unos lugares a otros a través de conductores. De energía y potencia seguiremos hablando hoy, ya que nuestro objetivo en este bloque introductorio es darte unos conocimientos básicos acerca de los fenómenos y aparatos eléctricos que te rodean. Desde luego, los conceptos teóricos para entender la entrada de hoy los has adquirido ya a lo largo de la serie, de modo que entremos en detalles acerca de cómo medimos la energía involucrada en las corrientes eléctricas –que es como aparecen, por ejemplo, en tu factura de electricidad–.

Entender el artículo de hoy será esencial, además, para comprender el siguiente y probablemente último del bloque, dedicado a la seguridad y riesgos eléctricos, ya que algunos de los conceptos de hoy son la base de la explicación que daremos entonces. Al fin y al cabo, la energía es una de esas cosas que aparece en Física por todas partes, y enlaza unos campos de la ciencia con otros de manera inevitable.

Factores que determinan la potencia eléctrica

Como tantas otras veces, antes de lanzarme al ataque con la potencia eléctrica tengo que pedirte un poco de paciencia: abordaremos el problema desde un ejemplo ligeramente diferente –la analogía hidráulica de la que hemos hablado anteriormente en el bloque– antes de hablar de magnitudes estrictamente eléctricas. De manera que, querido y pacientísimo lector, tratemos de construir juntos una noria de agua que haga la mayor cantidad de ruido posible, porque sin un ejemplo surrealista y absurdo, ¿dónde iríamos a parar?

Imagina, por tanto, que somos los propietarios de un artilugio infernal: una rueda de palas de gran tamaño, como las de los barcos de vapor del Mississippi. Eso sí, nuestra “rueda infernal” no se dedica a mover nada: las palas golpean, según pasan por ella, a una gran campana de bronce que hace un ruido estruendoso, como puedes ver en la figura a continuación. Nuestra rueda es impulsada por el agua que sale de una tubería situada estratégicamente de modo que el líquido impacte contra las palas:

Al primero que se ría del dibujo le cae una colleja, que me he tirado un par de horitas luchando con Inkscape para hacerlo.

Imagina, además, que nuestro objetivo es precisamente hacer la mayor cantidad de ruido posible con la campana, de modo que pueda oírse lo más lejos posible de la manera más continua que podamos. Dicho en términos energéticos, lo que estamos haciendo con nuestro estúpido e irritante invento es transformar energía: estamos convirtiendo la energía debida al movimiento del agua en energía sonora, es decir, en ruido infernal, por razones que sólo nosotros conocemos.

Pero lo que nos interesa en el artículo de hoy no son nuestras intenciones, sino la analogía hidráulica, es decir, el agua de la tubería. Para comprender el artículo de hoy, contestemos juntos a la siguiente pregunta: ¿qué dos características fundamentales debe tener el flujo de agua que sale de la tubería para que nuestra rueda haga la mayor cantidad de ruido posible? Piensa un momento antes de seguir.

Espero que tu respuesta haya sido algo parecido a lo siguiente: hacen falta dos características básicas. Por un lado, que haya mucha agua saliendo de la tubería, es decir, un gran flujo de líquido, porque si lo que sale es un chorrito finísimo, poco va a mover la rueda. Por otro lado, que el agua salga a una presión muy grande de la tubería, para que empuje las palas con gran fuerza, porque si sale moviéndose a una velocidad muy pequeña, poco conseguimos, ya que no empujaría nada.

Lo que estamos midiendo con este experimento mental, desde luego, es energía y potencia, aunque hablaremos más formalmente de ellas en un rato: si lo que sale de la tubería es una gran cantidad de agua con una presión muy grande, la energía que transporta cada segundo –y que nosotros convertimos en ruido– será muy grande. Nuestra rueda golpeará la campana muchas veces cada segundo, porque girará muy deprisa, y además lo hará con gran fuerza, haciéndola resonar con una violencia imposible de ignorar kilómetros a la redonda, como nosotros queríamos.

Pero traduzcamos este ejemplo absurdo a nuestros conductores y cargas móviles de artículos anteriores. Supongamos que en vez de nuestra rueda tenemos una bombilla, y que en vez de agua moviéndose por la tubería tenemos electrones fluyendo caóticamente por un conductor, como en el circuito del artículo anterior. Fíjate en que la situación es bastante similar: los electrones llegan a la bombilla, donde el conductor es muy fino, y los impactos continuos según pasan por ella calientan el filamento hasta que éste brilla. Igual que las palas que se mueven chocan con la campana y convierten su energía en una onda sonora, nuestros electrones en movimiento chocan unos con otros y con los átomos del metal y convierten su energía en calor y luz.

Si queremos, por tanto, que nuestra bombilla luzca lo más posible, las condiciones deben ser análogas a las que queríamos para que nuestra campana hiciera la mayor cantidad de ruido posible: queremos que se produzcan muchos impactos de electrones, y queremos que esos impactos sean lo más violentos posibles. Si has seguido el bloque hasta ahora, estoy convencido de que ya estás traduciendo esto a términos más técnicos que los míos: queremos que la intensidad y el voltaje sean lo más grandes que sea posible.

Ésas son las dos magnitudes fundamentales al estudiar energéticamente la corriente eléctrica. La energía que recorre el conductor cada segundo depende justamente de esos dos factores, la intensidad de corriente y la tensión. De hecho, aunque existen muchas maneras de definir la potencia y la energía, en este bloque lo haremos refiriéndonos justamente a ellas dos, ya que son la manera más directa de medir la potencia en un circuito eléctrico.

Potencia eléctrica

Desde luego, una discusión teórica general sobre el concepto de potencia en Física se escapa al alcance de este bloque, pero sí quiero hacerlo, aunque sea “dicho mal y pronto”, en el contexto de los circuitos eléctricos:

La potencia eléctrica en un circuito eléctrico es la energía generada, consumida o transportada cada segundo, y es igual al producto de intensidad de corriente por voltaje.

Fíjate en que pongo esa especie de tríada “generada, consumida o transportada” porque podemos mirar distintas situaciones a las que se aplica el mismo concepto; podríamos mirar una pila que genera una potencia eléctrica, un cable que la transporta o una bombilla que la disipa en forma de calor.

En primer lugar, recordemos nuestra pila y circuito del ejercicio anterior. El voltaje entre los electrodos de la pila es la medida de la “presión eléctrica” con que la pila empuja los electrones que la atraviesan. Si ese voltaje es gigantesco, los electrones sufren un impulso irresistible para moverse por el circuito, de modo que cada uno de ellos dispone de gran cantidad de energía que gastar, según se mueve por él –por ejemplo, en choques por el cable o en la bombilla–. Además, como vimos entonces, cada segundo atravesará la pila un número determinado de electrones, dependiendo de si la intensidad es grande o pequeña.

Como toda analogía o imagen mental, tiene sus limitaciones, pero permite que te dé una diferente de la hidráulica, por si te ayuda a visualizar el concepto de potencia eléctrica en función de intensidad y voltaje. Imagina que la energía que transporta el circuito es un líquido dorado y reluciente, y que ese líquido es transportado por los electrones que circulan por el conductor. Podemos seguir mirando la intensidad como siempre (como la cantidad de carga que recorre el circuito por segundo), pero miremos el voltaje en términos energéticos de fluido dorado: si el voltaje es pequeño, cada electrón dispone de poca energía, es decir, lleva consigo una pequeña cantidad de líquido. Podríamos mirarlo así:

Por el contrario, si la tensión es muy grande, cada electrón acarrea una cantidad muy grande de energía, con lo que va “muy lleno de líquido dorado”:

Como puedes ver, la cantidad de energía que transporta la corriente cada segundo –es decir, la potencia– es igual a la que lleva cada electrón multiplicada por la cantidad de electrones que se mueven por el cable cada segundo… intensidad y voltaje. Puede haber muchas y muy variadas posibilidades:

Pequeño voltaje, pequeña intensidad.

Pequeño voltaje, gran intensidad.

Gran voltaje, pequeña intensidad.

Gran voltaje, gran intensidad.

Evidentemente, el primer dibujo y el último son dos extremos: en el primer caso siempre habrá menos energía recorriendo el conductor cada segundo que en el último. Pero espero que veas que, dependiendo de los números, el segundo y el tercer caso (poco voltaje y mucha intensidad, mucho voltaje y poca intensidad) podrían transportar exactamente la misma cantidad de energía cada segundo. Si comprendes eso, verás por un lado el peligro relativo de las distintas corrientes en el artículo sobre seguridad, y en bloques superiores entenderás también bastante fácilmente el concepto de transformación de corriente.

Transformación de corriente

Hablaremos de esto en profundidad en un bloque superior, pero si te fijas en los dos dibujos intermedios, suponiendo que la potencia es la misma en ambos casos, podríamos intentar diseñar un sistema por el que el primer caso se convirtiera en el segundo, o al revés.

Por ejemplo, podríamos hacer que cada uno de los muchos electrones que recorren el primer circuito fueran “vertiendo su líquido” sobre un número reducido de electrones del segundo circuito. De ese modo, la cantidad total de líquido transportado sería la misma, pero en vez de estar repartido por muchos electrones, estaría “concentrado” en unos pocos. Eso –o justo lo contrario, según el caso– es lo que hace, dicho mal y pronto, un transformador, como el que alimenta tu ordenador portátil o el móvil, entre muchos otros.

Aunque la potencia sea la misma, el hecho de poder controlar intensidad y voltaje hace que podamos elegir cuándo tener unos valores y cuándo otros, dependiendo de lo que estemos haciendo en ese momento con la corriente eléctrica — la energía transportada es la misma, pero otros efectos relacionados con la corriente no lo son. Por ejemplo, cuando vimos el efecto Joule explicamos que es tanto más intenso cuanto mayor es la cantidad de electrones que se mueven por el cable: por tanto, si “concentramos el líquido” en unos pocos electrones, hay menos choques por el conductor y menos energía se perderá por efecto Joule. También hay otras razones por las que hacer justo lo contrario (”repartir el líquido”), pero de eso ya hablaremos cuando toque.

Pero ¿de dónde ha salido ese “líquido dorado” en nuestro circuito? Pues de la pila, por supuesto, a partir de la energía química convertida mediante las reacciones entre los distintos compuestos que contiene. Y, como viajeros caóticos que son, los electrones son absolutamente incapaces de transportar el líquido dorado sin derramar nada. Según avanzan por el circuito, los electrones se pasan el líquido unos a otros, lo pierden al chocar con átomos adyacentes, etc., de modo que la cantidad de líquido dorado que llega hasta la bombilla es más pequeña que la proporcionada inicialmente por la pila.

Finalmente, cuando los electrones atraviesan la bombilla, pierden una gran cantidad del líquido dorado, que se emplea en hacer vibrar violentamente los átomos del material, de modo que la bombilla se calienta mucho y brilla. Como digo, una analogía limitada, pero espero que reveladora. Podrías incluso imaginar que la pila contiene, en los reactivos, una cantidad determinada del líquido dorado –la energía–, y según pasan electrones por ella va vertiendo parte del líquido en cada uno de ellos hasta que, llegado un momento, no queda más líquido en la pila y ésta se gasta. ¿Cómo de rápido sucederá esto? Una vez más, depende de dos factores: el número de electrones que circulan cada segundo y la cantidad de energía que le proporciona a cada uno.

¡Ojo! La energía no la lleva cada electrón todo el tiempo

A veces, al ver analogías como la de arriba, o la que considera el voltaje como “gasolina” y los electrones como “coches”, es posible caer en un error común: pensar que cada electrón transporta una cantidad de energía desde la pila hasta la bombilla. Sin embargo, esto no es así, ya que el caos reinante en el interior del conductor es tremendo.

Cada electrón, como vimos hace unos cuantos artículos, recorre distancias muy cortas sin interferir con ninguna otra cosa dentro del conductor: se producen choques y transferencias de energía constantes. Puedes imaginar, por ejemplo, los electrones junto a la pila chocando con otros más adelantados, vertiendo el “líquido dorado” sobre ellos, y éstos sobre los siguientes, mientras parte de él se derrama calentando el cable. Lo que la bombilla utiliza al final no son los electrones, sino la energía que le llega mucho más rápido que el movimiento de los propios electrones, como vimos anteriormente.

Simplemente quédate con la copla de que la energía es transferida continuamente de unos elementos microscópicos del circuito a otros de manera caótica, pero que de forma neta esa energía avanza muy rápido por el cable hasta llegar al lugar en el que la utilizamos: la energía que tiene un electrón en un momento dado sólo es “suya” durante unos instantes.

Una vez entendido el concepto, como siempre, para poder utilizar la magnitud de verdad y comparar unas potencias con otras, debemos definir una unidad de medida, de modo que hagámoslo antes de seguir.

Unidad de potencia – El vatio

Dado que la potencia no es una unidad específica de electricidad –como tampoco es la energía, de la que hablaremos en un momento–, su definición en el Sistema Internacional de unidades no se basa en unidades eléctricas, sino en otras más generales. De manera que definámosla primero de manera oficial para luego, como varias veces en esta serie, dar una definición extraoficial pero tal vez más informativa, sobre todo en el contexto de este bloque.

La unidad de potencia recibe su nombre en honor al escocés James Watt, un ingeniero nacido en el siglo XVIII que, de una manera u otra –porque hay bastantes discusiones acerca de su mérito y el de otros inventores de la época– contribuyó de manera fundamental al desarrollo de la máquina de vapor y, con ella, a la llegada de la revolución industrial. Como ves, nada que ver con la electricidad. Aquí tienes su definición oficial, que probablemente te deje frío:

Un vatio o watt (W) es igual a un julio de energía cada segundo.

No dice mucho salvo que ya sepas Física, ¿verdad? Si te has quedado como estabas, no te preocupes, porque podemos dar una definición alternativa –extraoficial, ya que se basa en unidades que derivan oficialmente de ella, pero bueno– que probablemente tenga bastante más sentido si has entendido lo de la rueda, la pila, la gasolinera y la bombilla:

Un vatio (W) es la potencia generada, transportada o consumida cuando la intensidad de corriente es de un amperio y el voltaje es de un voltio.

Es de sentido común, ¿no? Dado que la potencia es proporcional a la tensión y la intensidad, la unidad de potencia eléctrica se da cuando tanto el voltaje como la intensidad de corriente tienen el valor unidad. De modo que si, por ejemplo, una pila proporciona una tensión entre sus electrodos de 1 V, y la intensidad de corriente es 1 A, la potencia que nos está dando la pila es de 1 W.

La nota pedante habitual: en los países angloparlantes utilizan directamente el nombre del ínclito James Watt, y también es aceptable su uso en castellano, watt, aunque –al menos en mi experiencia– no es demasiado habitual. Lo normal es llamarlo vatio, así, con una v, y no existe la palabra watio en castellano. Supongo que es porque, a pesar de que la pronunciación en español de la w es como una b, la influencia del inglés hace que casi cualquier persona que ve “watio” (y así lo hacen mis alumnos) lo lee como “uatio”, lo cual es incorrecto. Sospecho que por esa razón el término oficial es vatio.

Sólo tienes que mirar aparatos eléctricos a tu alrededor para darte una idea de algunas potencias típicas. Muchos te muestran directamente la potencia que consumen, pero ahora que sabes cómo calcularla, puedes hacerlo incluso para aquellos que sólo mencionan la intensidad y voltaje típicos. Una bombilla de poca potencia, por ejemplo, puede ser de 40 W, mientras que una halógena puede consumir 500 W. El interruptor automático de mi casa, por poner otro ejemplo, salta si estoy consumiendo una potencia más grande que 10 kW, es decir, 10 000 W.

¡Ojo! Potencia ≠ energía

Aunque sea repetitivo, hay tal confusión entre mucha gente sobre la diferencia de potencia y energía que quiero hacer énfasis al respecto. 10 kW no es una energía: es una potencia. Es decir, 10 kW da una idea de cómo de grande es el flujo de energía que está entrando en mi casa cada segundo. La potencia es, en cierto sentido, análoga a la velocidad de un coche: un coche que se mueve a 200 km/h no ha recorrido una distancia grande o pequeña, simplemente va rápido. Al igual que la velocidad no es la distancia recorrida, sino el ritmo al que se recorre, la potencia no es la energía consumida (o generada, o transportada), sino el ritmo al que se consume, transporta o genera.

Espero que, tras hablar de energía, veas la diferencia y no cometas los errores que se oyen tan a menudo e incluso se leen en periódicos y revistas (la última vez que lo vi fue, desgraciadamente, en un libro de ciencia-ficción).

Energía eléctrica

Una vez más, dado que la energía es un concepto ubicuo en Física, no te preocupes demasiado por la definición oficial, que barre un campo muchísimo más amplio que el que centra nuestra atención en este bloque. De hecho, definir energía de un modo que realmente diga algo no es fácil, a pesar de que casi todo el mundo tiene una concepción intuitiva de qué es. Podríamos definirla, en general, así:

Energía es la capacidad de un cuerpo o sistema de realizar trabajo.

Si no conoces el concepto de trabajo en Física, puede que esta definición no te diga mucho y, como otras veces, la doy para que puedas volver aquí tras aprender de otros bloques publicados en el futuro. La manera más sencilla de asimilar el concepto es mediante ejemplos: en el caso de nuestra rueda infernal con campana, el trabajo que realizamos consiste en dar golpes a la campana; en el caso del motor de un coche eléctrico, el trabajo impulsa al coche hacia delante, etc.

En nuestros dibujos de arriba, desde luego, la energía era el líquido dorado que acarreaban, se pasaban unos a otros y derramaban los electrones. Como digo, el concepto de energía no es fácil de definir brevemente pero sí de comprender intuitivamente, de modo que permite que lo deje aquí y le dediquemos el tiempo que merece cuando dispongamos de las herramientas teóricas para hacerlo con rigor.

Lo que sí debemos hacer, desde luego, es hablar sobre sus unidades, ya que son fuente de confusión muy común.

Unidades de energía eléctrica — El julio y el kilovatio-hora

La unidad de energía en el Sistema Internacional recibe su nombre en honor al genial James Prescott Joule, del que ya hablamos en el artículo anterior de la serie. El nombre, como sucede en el caso del vatio, puede escribirse en su forma original, como joule, o castellanizado como julio. En primer lugar, la definición oficial:

Un julio (J) es el trabajo realizado por una fuerza constante de un newton en un desplazamiento de un metro en la dirección y sentido de la fuerza.

Si no has quedado impresionado –no te culpo–, tal vez esta otra extraoficial y sin el menor rigor de definición te sea más útil:

Un julio (J) es la energía transportada por un conductor cuando una corriente con intensidad de un amperio y voltaje de un voltio fluye durante un segundo.

Como puedes ver, energía y potencia están muy relacionadas, y por tanto también sus unidades: la energía es el “líquido dorado”, y la potencia es el “líquido dorado cada segundo”, es decir, el ritmo al que se produce, transporta o gasta ese preciado líquido imaginario.

El problema fundamental con el julio, sobre todo al utilizarlo en problemas prácticos de electricidad como el consumo mensual de una casa, es que una energía de 1 J es algo muy pequeño. La solución más razonable al problema, sin abandonar la coherencia y sencillez del Sistema Internacional, sería utilizar múltiplos, como kilojulios, megajulios, gigajulios, etc. Desgraciadamente, en vez de hacer eso se utiliza a menudo en electricidad una unidad alternativa, de la que hablaré brevemente porque es común y genera confusión: el kilovatio-hora (kWh).

Si piensas en la relación entre vatio y julio, dado que un vatio es el ritmo de consumo (o producción o transporte) de energía a 1 julio cada segundo, podríamos expresar el julio como la energía producida, transportada o consumida cuando una potencia de 1 W funciona durante 1 s. Pero, como una potencia de un vatio y un tiempo de un segundo son muy pequeños, la energía resultante es minúscula. Imagina, sin embargo, que la potencia que funciona no es de 1 W, sino de 1000 W, es decir, un kilovatio (1 kW). Y que el tiempo durante el cual funciona no es de un segundo, sino de una hora (3 600 segundos). Entonces, la energía resultante ya no sería de 1 J, sino de 3 600 000 julios (1000 W durante 3600 segundos). Esa energía es lo que se denomina kilovatio-hora (kWh), ya que representa la energía equivalente a una potencia de un kilovatio funcionando durante una hora.

Un kilovatio-hora (kWh) es la energía correspondiente a una potencia de 1 kW funcionando durante 1 h, y equivale a 3 600 000 J.

La ventaja fundamental del kWh es, por tanto, que una energía razonablemente realista, como la que consume una casa que usa una potencia de 5 kW durante un día (24 h) es un número aceptablemente pequeño (120, kWh en este caso), mientras que la misma cantidad en julios sería algo muy grande (432 000 000 J, en este caso). Sin embargo, como digo, sería mucho más sencillo y coherente decir que la casa consume, por ejemplo, 432 MJ. Al utilizar las horas, la ventaja principal del Sistema Internacional (la sencillez de conversión por múltiplos y submúltiplos de diez) se pierde, y acabamos en una situación parecida a la de las onzas y pulgadas. En fin.

¡Ojo! kWh ≠ kW/h

Con una frecuencia sorprendente confundimos los kilovatios-hora con algo así como “kilovatios cada hora”, algo absolutamente absurdo, y un error en el que espero que no caigas si has comprendido los conceptos de potencia y energía en este artículo. En los medios de comunicación, sin embargo, es algo muy común. Detengámonos un segundo en este asunto.

El problema, creo, es que al oír la palabra “xxxx-hora”, la gente piensa en “kilómetros hora”, es decir, km/h, y entonces traducen kilovatios-hora como kW/h. Sin embargo, una cosa y la otra no tienen absolutamente nada que ver.

En el coche, km/h es perfectamente correcto: un coche que viaja a 100 km/h recorre 100 km cada hora. km/h es una unidad de velocidad, es decir, del ritmo al que se recorre una distancia.

En el caso de una casa que durante un día ha consumido 120 kWh, sería absurdo decir que ha consumido 120 kW cada hora. Muy al contrario: 120 kWh es la energía total que ha consumido durante el día completo, no es una velocidad de ningún tipo ni indica ningún ritmo de consumo. El ritmo de consumo lo indica la potencia, por ejemplo, de 5 kW, es decir, 5000 julios cada segundo.

De modo que, si alguna vez ves algo como kW/h o dice que 100 kWh representan 100 kW “cada hora”, arquea la ceja. Alguien no ha hecho sus deberes.

Ideas clave

Para afrontar el resto del bloque con garantías, deben haberte quedado claros los siguientes conceptos:

• La potencia eléctrica indica el ritmo al que se produce, transporta o consume energía.

• La potencia es el resultado de multiplicar el voltaje (que indica la energía que transporta cada unidad de carga) por la intensidad (que indica la cantidad de carga que se mueve cada segundo).

• La unidad de potencia es el vatio (W), que en electricidad equivale a una corriente de 1 A y 1 V.

• La unidad de energía es el julio (J), que en electricidad equivale a una corriente de 1 A y 1 V que fluye durante 1 s.

• Una unidad alternativa de energía es el kilovatio-hora (kWh), que equivale a una potencia de 1 kW que funciona durante 1 h.

Hasta la próxima…

Como gran parte de lo discutido hoy se refiere a aparatos reales, los “deberes” para la siguiente entrada dentro de un par de semanas tienen que ver con mirar a tu alrededor y pensar un poco.

Desafío 6 – ¿Quién consume el máximo?

El desafío de hoy es muy concreto, pero no puedo darte una “respuesta correcta” en el siguiente artículo, porque la respuesta varía para cada cual. Eso sí, si tienes duda con alguna cosa, no dudes en preguntarnos y alguien –yo u otro lector– te responderá seguro.

La pregunta es la siguiente: de entre todos los aparatos eléctricos que hay en tu casa y que seas capaz de determinar, ¿cuál es el que puede consumir la potencia más grande?

En algunos casos, conocer la potencia que consume un aparato es fácil, ya que la indica el propio objeto o el manual de instrucciones. En otros casos no sucede directamente, pero si el aparato indica la intensidad y el voltaje que consume, te será posible calcularlo. Te recomiendo que hagas una tablita con unos cuantos, y la respuesta y las comparaciones tal vez te sorprendan.

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