sábado, 6 de septiembre de 2008

...y toda esta agua?

El mar, el agua, H2O, hidrógeno y oxígeno…
Hace ya algún tiempo, unos 300.000 años después del Big Bang (15.000 millones de años, año arriba, año abajo...como pasa el tiempo), la bola de fuego original ya había conseguido bajar su temperatura de unos 100.000 millones de grados centígrados a unos templados 5.000 grados, entonces los electrones se pusieron a orbitar alrededor de los protones, así porque sí. ¿Y que tenemos si se une un electrón a un protón?…pues de toda la vida un átomo de Hidrógeno. Y así durante eones (tiempo indefinido pero mucho) a base de golpes, uniones y separaciones el universo fue acumulando hidrógeno como para comenzar a agregarse y formar nubes cada vez mayores hasta llegar a colapsarse bajo su propia gravedad.
Dentro de estas nubes algunas zonas colapsaron para formar estrellas, entonces en los núcleos de las galaxias la temperatura volvió a subir hasta acercarse de nuevo a la que había justo después del Big Bang y la presión aumentó.
Durante millones de años las estrellas fueron evolucionando y los átomos de hidrógeno se unían en su interior para formar Helio (2 protones), 3 núcleos de helio se convertían en Carbono y si el carbono acoplaba otro de Helio ya teníamos Oxígeno.
Y así hasta llegar al hierro, pues entonces la fusión se detiene, la gravedad es mayor que la fuerza que emana del calor interno de la estrella y se desploma sobre sí misma, rebota, explota y escampa por doquier gas estelar caliente y todos los productos de su fusión a una velocidad de millones de kilómetros por hora. Toda esta nube se encuentra con las nubes de hidrógeno que todavía quedan por ahí y por primera vez fuera del núcleo de una estrella se encuentran el hidrógeno y el oxígeno.

Bajemos de las nubes y pongamos pies en la tierra. Posiblemente el los libros de texto seguirá explicándose (espero que no) la teoría de que el agua de la tierra proviene del interior de la misma expulsado por la actividad volcánica de las primera etapas terrestres. Bueno, pues en los 4.600 millones de años que tiene nuestro planeta no ha habido tanta actividad volcánica como para conseguir tal hazaña.
Vayamos a algo más serio. Cuando el sistema solar se formó condensándose a partir de una nube de polvo como Orión, la mayor parte se compactó para formar el Sol (unos 100.000 años tardó) y el resto empezó a girar formando un amplio disco plano constituido por granos de roca y hielo. A medida que fueron precipitando empezaron a colisionar y a pegarse, produciendo electricidad estática como para producir relámpagos y truenos, y en unos 10.000 años teníamos ya los primeros asteroides. Seguimos colisionando y empezamos a ver planetas girando alrededor del sol (unos 30). Pero había mucho planeta y poco sitio así que siguieron chocando a velocidades de miles de kilómetros por hora. Esto continuó durante unos 100 millones de años y al final quedaron 4 ganadores en la parte más cercana al sol: Mercurio, Venus, Tierra y Marte.
Así que la Tierra se formó a base de ganar en las peleas y atraer hacía sí a otros planetoides y absorberlos, en estos golpes inmensos e inimaginables la roca se fundía y vaporizaba liberando toda el agua atrapada en las rocas. Tanto vapor habría formado una gruesa capa sobre la Tierra produciendo un aumento de la temperatura, tanto como para vaporizar totalmente el agua. La temperatura subió tanto que al final la tierra se fundió. Toda la tierra era roca líquida. A uno 1260 grados todo esto se equilibró, el vapor que salía era el mismo que entraba.
Poco a poco la lluvia de planetoides cesó y la tierra comenzó a enfriarse, al fin empezó a caer agua en forma líquida, aunque no demasiado refrescante para lo que acostumbramos hoy pues las gotas estarían a unos 315 grados (la presión atmosférica era de unas 100 atmósferas, por eso el agua a 315 grados continuaba líquida). Esta lluvia pudo durar milenios hasta que prácticamente toda el agua de la atmósfera cayó sobre la tierra. Según cálculos el máximo de agua que una atmósfera de vapor puede soportar es aproximadamente el agua que existe en los océanos en la actualidad: 1’4 trillones de toneladas.
El choque tardío de una planetoide del tamaño de Marte, que acabó rebotando hacia el espacio después de dejarnos parte de su material, formó la Luna que conocemos y debido a este choque posiblemente si había alguna atmósfera u océano ya formado se fue al traste.
Así que volvemos a estar sin agua en la tierra…¿entonces de dónde viene tanta agua? Y no vale lo de los angelitos meando porque no hay pruebas concluyentes sobre eso.
Los planetas que más agua presentan entre sus partículas son los gigantes exteriores (Júpiter, Saturno y Urano), estos planetas se formaron a base de partículas heladas debido a la distancia al sol, entonces ¿Por qué la tierra tiene agua si no tiene nada que ver con estos grandes planetas? El punto de unión se encuentra en los cometas. Inmensos contenedores de hielo formados entre Júpiter y Saturno. Un cometa como el Halley contiene cientos de miles de millones de toneladas de agua, sólo unos cuantos de estos cuerpos helados golpeando la tierra la podían haber llenado de agua. Pero no toda el agua de la tierra proviene de los cometas (el agua de estos es químicamente distinta al agua de la tierra, pues contiene el doble de deuterio (isótopo más pesado del agua). Una posibilidad del origen para esta agua más ligera se encuentra en los meteoritos húmedos procedentes del cinturón de asteroides que existe entre Marte y Júpiter, que también pudieron chocar continuamente contra la Tierra.

Y porqué no hay agua en Venus o en Marte?

Lo fácil sería contestar con el principio antrópico, “las cosas son así porque si no fueran así no estaríamos aquí para verlo”, que me libró una vez de una pregunta comprometida en clase de filosofía.
Pero para los lectores del blog sedientos de conocimientos diré rápidamente que Venus está demasiado cerca del sol como para poder mantener el agua en forma líquida, y Marte es demasiado pequeño por lo que absorbió poco calor de las colisiones que lo formaron, así que el vapor se le acabó pronto. La tierra en su interior todavía esta caliente lo que hace funcionar los volcanes, que devuelven el dióxido de carbono a la atmósfera manteniendo nuestra atmósfera en una agradable temperatura. Hasta que llegamos nosotros y vamos a dar al traste con 4.600 millones de años de construcción planetaria.
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miércoles, 3 de septiembre de 2008

Matemáticas y naturaleza (I)

En lo más profundo de cada una de las criaturas y fenómenos  que pueblan este universo podemos encontrar una base matemática que gobierna su funcionamiento y su estructura, hoy vamos a hablar, sin profundizar demasiado para no aburrir al personal, de Phi. La letra griega Phi (no confundir con Pi) se eligió para designar la Proporción áurea, dejando aquí aparte su significado en el mundo del arte, así puramente Phi es 1'6180339887...ad infinitum. Es como el número Pi, no tiene final No es posible encontrar una fracción que represente tal número. Son números irracionales. El valor de Phi aparece de la fórmula (1+raíz de 5) / 2
o de la más intrigante 1 + (1/(1+(1/(1+....), entre otras.
Gráficamente se puede definir viendo el dibujo contiguo como: Si la proporción de la longitud de AC con relación a la de CB es la misma que la que existe entre AB y AC, entonces la linea ha sido cortada en proporción áurea.

Vamos a dejar la parte matemática por el momento, aunque volveremos a ella para poder entender su relación con la naturaleza.

Por ejemplo, si cortamos una manzana por su ecuador, podremos ver que sus semillas se encuentran forman
do una estrella de 5 puntas (pentagrama). Cada uno de los triángulos isosceles que forman las esquinas de 1 pentagrama tiene la propiedad siguiente: la proporción de la longitud de su lado mayor con relación a su lado más corto es de 1'618... o sea Phi.

en una planta de girasol podemos observar que sus semillas forman espirales en dos direcciones para permitir el reparto más eficiente del espacio, por regla general presentan 55 espirales en una dirección y 34 en la otra, a mayor tamaño de la inflorescencia la relación pasa a 89 y 55 o a 144 y 89...si dividimos alguna de estas combinaciones, ¿adivináis a que número se acerca muchísimo? Exact,o a Phi. (ya hemos dicho que Phi no se puede formar con una fración de números enteros, por lo tanto esta relación sólo puede acercarse)

Ahora volvemos un poco a las matemáticas. ¿Que tienen en común los números que hemos visto en el girasol? 34, 55, 89, 144...son números de la secuencia de Fibonacci. ¿Y que es esto? pues la secuencia surge de sumar a al último número su número anterior de la secuencia, veamos: 1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233, etc. vale ¿y? pues como hemos visto antes al dividir dos números consecutivos de la secuencia nos acercamos a Phi, y cuanto más grandes son los números más se acota Phi. 144/89 = 1,617978    987/610 = 1,618033.

Por ejemplo, los ángulos que definen las posiciones de los pétalos de una rosa son la parte fraccionada de simples múltiplos de Phi. El pétalo 1 es 0'618 (1xPhi)de un giro desde el pétalo 0. El pétalo 2 es 0'236 (2xPhi) de 1 giro d
desde el pétalo 1, lo que no da hablando más claramente un ángulo entre las posición de los pétalos de 137'5 º. A esto se le denomina espiral generativa.

Los moluscos crecen formando su concha mediante una espiral logarítmica, que se puede crear a partir de rectángulos áureos anidados.

Y podemos encontrar estas espirales desde la trayectoria de vuelo de ataque de un halcón hasta la forma de las galaxias, pasando por los ciclones tropicales.

Encontramos también la relación de Phi entre el número de abejas macho y hembras en las colmenas, en la distribución de las hojas en los tallos de las plantas (la relación angular alrededor del tallo que proporciona más luz y humedad a todas las hojas corresponde a Phi).
En el número de espirales que forman la superfice de las piñas... podemos ver que cada escama de la superficie forma parte de tres espirales diferentes. La mayoría de las piñas tienen 5, 8, 13 o 21 espirales...todos ellos números de Fibonacci.

Dentro del cuerpo humano podemos encontrar las siguientes relaciones que dan como resultado aproximaciones de Phi:

La relación entre la altura de un ser humano y la altura de su ombligo.
La relación entre la distancia del hombro a los dedos y la distancia del codo a los dedos.
La relación entre la altura de la cadera y la altura de la rodilla.
Cuando la tráquea se divide en sus bronquios, si se mide el diámetro de los bronquios por el de la tráquea se obtiene phi

entre otras...

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domingo, 31 de agosto de 2008

Records olímpicos vegetales

También en el mundo vegetal se baten records, siempre existirá el mas grande, el más alto, el más venenoso... Os dejo aquí una curiosa lista de las medallas de oro en las diferentes modalidades.


Las hojas más longevas: podríamos decir que seguramente el ganador sería también el árbol más longevo, pero no. Aunque un abeto pueda vivir cientos de años, no así sus hojas que mueren, y son reemplazadas por otras continuamente, provocando esa sensación falsa de árbol de hoja perenne. Aquí la ganadora es la Welwitschia mirabilis pues sus hojas nunca mueren (sólo cuando muere la planta claro). Esta especie vive en los desiertos de Namibia, puede llegar a vivir alrededor de 2000 años y sus hojas alcanzan los 9 metros de longitud.

El árbol más alto del mundo: aquí si que seguramente habréis acertado. Se trata de una sequoya, más concretamente de la Sequoia sempervirens, localizada en América y que ostenta el récord de 112 metros de altura. Esto si nos atenemos a una especie viva, porque el récord permanente lo ostenta un eucalipto australiano (Eucalyptus regnans) que llegó a los 133 metros, aunque ya murió hace algo más de un centenar de años.

El árbol más ancho y voluminoso: la cosa se complica y estamos a la espera de la foto finish. Los aspirantes a medalla son: el baobad africano (Adansonia digitata), el bayan indio (Ficus bengalensis) y el eucalipto gigante australiano (Eucalyptus regnans).


Así a simple vista parece que el baobad es el gnador pues puede contener alrededor de 100 toneladas de agua en su voluminoso interior y llegar hasta los 300 metros de cinrcunferencia de copa...realmente es mucha sombra para un sólo árbol.

En la modalidad de peso tenemos medalla para la madera más pesada: Aquí tambien está muy reñida la competición. El peso de una madera está en relación con el contenido de celulosa y lignina de sus paredes celulares. También influye la parte interior de las células, llamda lumen, pues cuanto más vacia más grosor pueden tener las paredes y por lo tanto mas celulosa y lignina. Los dos finalistas son un árbol caribeño llamado Lignum vitae y un olivo sudafricano Olea laurifolia. Parece que la medida de fuerza gravitatoria utilizada para deshacer la duda tiene un valor extremadamente alto y dudoso para el olivo (1.49), el máximo sería de 1.50 (o sea una composición celular máxima hipotética de sólo de lignina y celulosa), mientras que el valor es de 1.37 para el Lignum vitae.

En peso pluma de maderas, la madera más ligera podríamos pensar que corresponde a nuestro conocido alcornoque, con un valor gravitatorio de 0.24 (valor menor que 1 indica que flota en el agua), pero no, existe un árbol con una corteza con un valor de 0.19 el Ochroma pyramidale, utilizado para construir balsas en América.



La especie más explosiva: medalla al lanzamiento de semillas. el árbol brasileño de la especie Hura llega a lanzar hasta una distancia de 12 metros sus semillas cuando el fruto está seco y explota. Tenemos un representante mediterráneo bastante común en nuestros campos llamado pepinillo del diablo (Ecballium elaterium), que consigue lanzar sus semillas a unos 6 metros. Es una pequeña yerba rastrera muy parecida al pepino y simplemente moviendo la planta un poco y si el fruto está a punto podremos verla disparar. Cuidado con los ojos !

La planta más longeva: de todos es conocida la longevidad del olivo (Olea europaea) o el castaño (Castanea sativa) pudiendo vivir más de 1000 años. El record lo ostentó durante mucho tiempo un pino americano Pinus longaeva que puede llegar hasta los 5000 años, pero hay alguien que lo supera, se trata de un arbusto, Larrea divaricata que crece en el desierto de Mojave. Se estima que el arbusto más viejo podría tener alrededor de 12000 años. Su longevidad se debe a su forma de crecimiento, el cual produce esquejes contínuos en su tronco, y aunque el tronco es único presenta multiples yemas con el mismo material genético durante toda su vida.

El fosil viviente más antiguo conocido es el Ginkgo biloba. Se han encontrado hojas fósiles de esta especie en rocas de entre 135 y 210 millones de años de antiguedad. Esta adaptación le ha permitido superar una explosión atómica (hiroshima) a menos de 1 km del epicentro y ser un árbol que no tiene plagas, pues no existe ninguna especie que actualmente pueda sacar provecho de él. Podemos verlo en muchos lugares de España en parques públicos (Parque de la estación de Nules, por ejemplo).


La flor más grande del mundo corresponde a la Rafflesia arnoldii (Indonesia) que supera el metro de diámetro y la medalla a la inflorescencia más grande (conjuto de flores) se la lleva la Puya raimondii capaz de llegar hasta los 11 metros de altura.


Por el contrario la planta y la flor más pequeñas del mundo es la Wolffia sp, es de la famila de las lentejas de agua, esas minúsculas plantitas como mini nenúfares que podemos ver en estanques y acequias. Las wolffias mas pqueñas miden aproximadamente unos 0'6 mm y sus flors son microscópicas. No se os ocurra regalar un ramillete de estas flores!! Y como no, esta planta una vez frutifica tambien obtiene la medalla de oro al fruto más pequeño (del tamaño de un grano de sal).


El fruto más grande no está del todo claro, aunque lo que está seguro es que pertenece a algún tipo de calabaza. La más grande conocida pesaba alrededor de 450 Kg.


La legumbre mas grande se otorga a Entada gigas. Puede llegar a medir cerca de 2 metros de longitud. La vaina se divide en 15 segmentos, cada uno conteniendo una semilla con forma de corazón negro.


Pasamos ahora a la planta que crece más rápido, y las especies mas rápidas son las conocidas como Bambú. Algunas espcies pueden llegar a crecer casi 1 metro al día. (se las puede "ver" crecer). Algunas algas pueden crecer a razón de 5 metros diarios.

La planta con el veneno más tóxico del mundo es el ricino (ricinus communis) . Sus semillas contienen ricina , que es 6000 veces más potente que el cianuro y 12000 veces más que la mordedura de una serpiente de cascabel. Pero no nos preocupemos, la semilla tiene tan insignificante cantidad de ricina que no pasaria nada si nos comieramos unas semillas. Por eso tenemos otra medalla para la planta más venenosa, y este orgullo se lo lleva el Aconitum ferox (Nepal) pues su consumo es prácticamente mortal, muy cerca le sigue el acónito (Aconitum napellus) que tiene el record de europa en esta modalidad.


La verdura más grande del mundo...¿que identificamos como verdura? pues podemos decir que es aquella planta, o parte de una planta, que se come, cruda o cocida, generalmente como entrada o ensalada pero nunca como postre. Es muy culinaria pero sirve. Se conocen nabos de 16 kilos, coles de brusela de 20, coliflores de 24, lechugas de 11...pero las plantas del genero Dioscorea se llevan la palma. Se conocen como batatas o ñames tropicales ypueden alcanzar los 3 metros de diámetro y uos 68 kg de peso.


La semilla más grande corresponde al coco de las maldivas, cuyo peso alcanza los 20 kilos.


Y la semilla más pequeña la tiene alguna de las orquídeas epífitas tropicales. Éstas semillas no pesan siquiera 1 milésima de gramo.


Las hojas más grandes cuelgan de una palmera tropical, Raphia fainifera (de la que se obtiene la fibra conocida como rafia)



Fuente: Botánica mágica y misteriosa (Jose A. López Sáez) Leer más...