CAPÍTULO 14 / TEMA 2

Componentes del universo

Por definición, el universo es todo lo que existe como materia y energía. En consecuencia, el espacio es casi tan basto como su diversidad. Esto incluye una complejidad de componentes que resultaron del Big Bang: punto de partida a la expansión espacio-tiempo del universo.

MATERIA Y MATERIA OSCURA

La materia es todo aquello que tiene masa, ocupa un volumen en el espacio y tiene cierta cantidad de energía asociada. También es llamada materia ordinaria porque conforma todos los cuerpos con vida y todo lo que los rodea. Está constituida internamente de átomos que en su estructura tienen protones, neutrones y electrones.

¿Sabías qué?
Las propiedades de la materia pueden ser extensivas cuando dependen de la cantidad de materia, o intensivas cuando no dependen de su cantidad.
Aunque la materia ordinaria compone el gas, las nubes, las estrellas y las radiaciones del universo, también existe un tipo de materia que no emite luz: la materia oscura.

La materia oscura es llamada de ese modo porque no emite radiación electromagnética y por el momento no se ha podido ver ni registrar. No obstante, los efectos gravitatorios de este tipo de materia que ocupa casi el 25 % del universo sí han podido demostrarse.

Composición del universo.
¿Qué es la antimateria?

 

Es la materia formada por antipartículas. Se cree que en durante el origen del universo la materia y la antimateria estaban en iguales proporciones.

NEBULOSAS

VER INFOGRAFÍA

Las nebulosas son nubes de materia constituidas principalmente por hidrógeno que se distribuyen por todo el plano galáctico y se hacen visibles únicamente cuando las alcanza la luz de las estrellas cercanas o contenidas en su interior.

¿Sabías qué?
Las nebulosas no emiten luz propia, sino que absorben o reflejan la luz que emiten las estrellas más cercanas.

CLASIFICACIÓN DE LAS NEBULOSAS

Nebulosas planetarias

 

De forma generalmente circular con una estrella en el centro.

Nebulosas difusas

 

De forma irregular.

Nebulosas de reflexión

 

Reflejan la luz de las estrellas próximas.

ESTRELLAS

VER INFOGRAFÍA

Son masas de gases que producen calor, luz, rayos ultravioletas, rayos X y otras formas de radiación electromagnética como consecuencia de las reacciones nucleares que ocurren en su interior. Al igual que los seres vivos, nacen, crecen y mueren.

¿Sabías qué?
Durante la evolución de todas las estrellas, los núcleos de hidrógeno se fusionan y forman núcleos de helio, como en el caso del Sol.
¿Cómo se forma una estrella?

 

  1. La estrella comienza muy pequeña, como simples partículas de polvo y gas.
  2. A causa de algunas perturbaciones, las partículas empiezan a chocar y formar grumos, los cuales adquieren mayor masa y atraen más partículas.
  3. A medida de que el grupo de partículas adquiere masa se vuelve más denso y caliente. Comienza la formación de una protoestrella.
  4. Cuando la protoestrella se calienta lo suficiente, sus átomos de hidrógeno comienzan a fundirse y se produce helio, esto se conoce como fusión nuclear.
  5. Después de millones de años, en la protoestrella se produce un flujo bipolar que expulsa lejos de su superficie ardiente el gas y el polvo remanente.
  6. La estrella se estabiliza y se conoce ahora como estrella de secuencia principal o enana. La estrella continuará con la transformación de hidrogeno en helio y será una estrella de secuencia principal el 90 % de su vida.

Características de una estrella

Brillo

 

Cantidad de luz que percibimos. Depende de la distancia en la que se ubique.

Color

 

Según su temperatura puede ser azul, blanca, amarilla, naranja o roja.

Tamaño

 

En relación al tamaño del Sol pueden ser supergigantes, gigantes, medianas o enanas.

GALAXIAS

VER INFOGRAFÍA

Las galaxias son conjuntos o agrupaciones de estrellas, gas y polvo. Se las conoce también como universos islas. Contienen más de mil estrellas y el diámetro varía de los 1.500 a 3.000 años luz. Las galaxias tienen un movimiento de rotación en torno a su eje.

La Vía Láctea: nuestra galaxia

 

Es una galaxia grande con forma de espiral donde se concentran entre 200 mil y 400 mil millones de estrellas, entre ellas, el Sol. También dentro de esta galaxia se encuentra la Tierra. La Vía Láctea tiene un diámetro aproximado de 100 mil años luz y cuenta con más de 300 mil millones de estrellas.

En buenas condiciones de cielo nocturno, dentro de la constelación de Pegaso podemos ver a simple vista la galaxia de Andrómeda.

Clasificación de las galaxias

Galaxias elípticas

Son las que tienen forma ovalada o de esfera achatada. Aproximadamente el 17 % de las galaxias son así, en su mayoría se conforman de estrellas viejas.

Galaxias espirales

El 80 % de las galaxias tienen esta forma, similar a un disco achatado; se distingue un núcleo que es atravesado por varios brazos. Se constituye por estrellas viejas, jóvenes, gas y polvo.

Galaxias irregulares

No tienen un formato específico porque los agregados están revueltos y rodeados por nebulosas. Están constituidas de gas, polvo y estrellas jóvenes. Representan el 3 % de las galaxias.

Galaxias lenticulares

Tienen forma de disco, sin embargo, son una clasificación intermedia entre las galaxias espirales y elípticas. Tienen en su centro una zona condensada y en su exterior una envoltura.

CONSTELACIONES

Son figuras en el cielo que los antiguos astrónomos formaron con las estrellas más brillantes de cielo nocturno a partir de su imaginación. Diferentes culturas han concebido ideas sobre diversas constelaciones.

¿Qué son las constelaciones zodiacales?

 

El zodiaco está basado en la división de 12 partes iguales de la banda zodiacal, cada división alberga una constelación de la que deriva el nombre; al mismo tiempo, definen que el recorrido del Sol por cada una de las divisiones se realiza en un mes exacto, por lo cual cada mes del año tiene una constelación del zodiaco asociada.

 

VER INFOGRAFÍA

 

SATÉLITES NATURALES

VER INFOGRAFÍA

Los satélites naturales son objetos que orbitan un planeta u otro cuerpo más grande. El término se usa generalmente para identificar satélites no artificiales de planetas o planetas enanos.

Nuestra Luna fue el primer satélite natural conocido.

Dentro del sistema solar hay 240 lunas: 163 orbitan los planetas, 4 orbitan los planetas enanos y docenas más que orbitan cuerpos pequeños del sistema solar.

¿Sabías qué?
La Red de Vigilancia Espacial detectó más de 26.000 objetos que orbitan la Tierra. Unos pocos son satélites en funcionamiento y el resto son diversos objetos, muchos de ellos convertidos en chatarra espacial.
¿Qué son los satélites artificiales?

 

Son satélites fabricados por el hombre y para ello fueron necesarias diversas tecnologías, la comprensión de leyes físicas y la inspiración de los propios astros. Pueden ser tripulados o automáticos. Luego de ser construidos, son lanzados al espacio y puestos en órbita.

AGUJEROS NEGROS

Los núcleos de las estrellas de mayor masa colapsan ya que consumen su combustible de hidrógeno relativamente rápido. Este proceso da lugar a una violenta explosión de supernova, mientras que sus capas externas son expulsadas al espacio. Si un núcleo es lo suficientemente masivo, la gravedad hará que colapse sobre sí mismo hasta convertirlo en un objeto extremadamente denso y compacto, con un campo gravitacional tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de él: un agujero negro.

Cualquier tipo de material que sea capturado por la fuerte gravedad que poseen los agujeros negros se precipitará en una trayectoria en espiral sobre ellos para ser asimilado sin remedio.
¿Cuáles son las partes de un agujero negro?
¿Sabías qué?
Los materiales capturados por el agujero negro pueden alcanzar velocidades de hasta la mitad de la velocidad de la luz y transformar una parte de la inmensa energía gravitatoria que experimenta en emisiones de rayos X.

SISTEMAS PLANETARIOS

Los planetas son cuerpos celestes de forma casi esférica y aplanada en los polos. Se caracterizan porque:

  • Orbitan alrededor de una estrella.
  • Tienen cierta dominación de su órbita, por lo que no existen otros cuerpos que se ocupen o invadan su recorrido.
  • Su masa permite mantener el equilibrio hidrostático y la gravedad en su atmósfera.

Todo sistema planetario se conforma de una o varias estrellas centrales con objetos que giran alrededor. Se asume que estos sistemas se originan de la misma forma que se forman las estrellas.

Nuestro sistema solar está constituido por el Sol, los planetas y otros cuerpos celestes.
Sistema solar

 

Se denomina sistema solar al sistema planetario en el que los planetas y demás objetos astronómicos giran alrededor de una única estrella denominada Sol. Nuestro planeta forma parte de este sistema y, en conjunto con Mercurio, Venus y Marte, forman los llamados planetas terrestres y se encuentran constituidos por material rocoso y metal.

 

VER INFOGRAFÍA

Plutón fue descubierto en el año 1930 y se lo consideró un planeta del sistema solar hasta el año 2006, fecha en la que fue reasignado en la categoría de planeta enano.

ASTEROIDES, COMETAS Y METEOROS

Un asteroide es un cuerpo celeste conformado por trozos de roca, metal o una mezcla de ambos que orbita alrededor del Sol. Hay asteroides de roca sólida y otros de roca fragmentada; y la mayoría de ellos gira alrededor del Sol en una agrupación que se conoce con el nombre de cinturón de asteroides que se encuentra entre Marte y Júpiter. De ellos, Ceres, el más grande, fue clasificado como planeta enano en el 2006.

Clasificación de los asteroides

Tipo C         

Composición carbonosa. Refleja poca luz. Color gris. Corresponden al 75 % de los asteroides.

Tipo S

Composición de silicatos. Refleja luz. Color rojizo. Corresponden al 17 % de los asteroides.

Tipo M

Composición metálica. Hay escasos registros de este tipo de asteroides.

Se estima que la Tierra está en una trayectoria que podría colocarla en la ruta de colisión con varios asteroides de más de un kilómetro de diámetro.
Extinción de los dinosaurios

 

Un equipo internacional de 41 científicos confirmó que la extinción masiva producida hace 65,5 millones de años, que acabó con la era de los dinosaurios, fue provocada por el impacto de un asteroide de 12 kilómetros de diámetro en la península de Yucatán (México).

Los cometas son cuerpos celestes de formas irregulares que se encuentran formados por una mezcla de granos no volátiles y gases congelados con apariencia nebulosa. Sus órbitas son elípticas, y esto los lleva muy cerca del Sol y los devuelve al espacio profundo.

Un rasgo distintivo de los cometas es la cola larga y luminosa que se produce cuando está en las cercanías del Sol.

Los cometas tienen estructuras diversas y dinámicas, pero todos desarrollan una nube de material difuso que los rodea. Esa nube se denomina cabellera, y su tamaño y su brillo crecen con la aproximación al Sol. Por lo general, lo que se ve es el pequeño núcleo brillante que tiene menos de 10 kilómetros de diámetro.

Cometa Halley

 

El cometa Halley es probablemente el más famoso de todos los cometas. Edmund Halley fue el primero en calcular que la aparición de tres cometas distintos a lo largo de los años constituía en realidad, el retorno de un solo cometa cada 76 años.

Los planetas y satélites naturales del sistema solar suelen ser bombardeados por rocas o minerales de diversos tamaños. Son fragmentos de planetas, satélites, asteroides y cometas que son atraídos hacia los cuerpos celestes de mayor tamaño. Cuando el objeto se encuentra en el espacio fuera de la atmósfera de la Tierra se denomina meteroide, por su parte, si entra en la atmósfera terrestre se conoce como meteoro, y si llega a alcanzar el suelo sin desintegrarse se denomina meteorito.

RECURSOS PARA DOCENTES

Artículo destacado “¿Cómo se forman los planetas?”

Este artículo describe el origen de los planetas rocosos y de los gigantes gaseosos.

http://elbibliote.com/resources/Temas/html/909.php

Artículo destacado “Galaxias: Vía Láctea”

Apartado que explica los aspectos fundamentales de las galaxias y especifica los componentes de nuestra galaxia: la Vía Láctea.

http://elbibliote.com/resources/articulosdestacados/?p=7216

Artículo destacado “Al espacio y más allá: un océano desconocido”

Recurso explicativo de los avances más significativos que se hicieron para conocer qué hay más allá de nuestra galaxia y la posibilidad de explorar su inmensidad.

http://elbibliote.com/resources/Temas/html/1105.php

Satélites naturales y satélites artificiales

Cualquier objeto que gire alrededor de otro en un camino llamado órbita se considera un satélite. Los satélites pueden ser naturales o artificiales. Nuestra Luna es un ejemplo de un satélite natural, así como lo son todas las lunas de los otros planetas. La Tierra también puede considerarse un satélite del Sol.

Satélites naturales Satélites artificiales
Definición Objeto que gira alrededor de otro en una órbita. Objeto que gira alrededor de otro en una órbita.
Creado Por la naturaleza. Por el hombre.
¿El hombre los puede manipular? No. Sí.
Permanencia Son permanentes. Son temporales.
¿Se emplean para la comunicación? No. Algunos.
Tipos Regulares e irregulares. Militares, geográficos, climatológicos, comunicacionales, científicos y de limpieza.
Ejemplos

La Luna, Io, Europa, Calisto y Fobos, entre otros.

 

Sputnik 1, Explorer 1 y Vanguard 1, entre otros.

 

Derivados de la investigación espacial

¿Conoces con qué fin se inventó el código de barras, los pañales desechables, las lentes de contacto y los alimentos deshidratados? Éstos y otros productos se inventaron para llevar a cabo investigaciones espaciales y luego se adaptaron para la vida en la Tierra.

Existen miles de personas en todo el mundo comprometidas con la exploración espacial. Se capacitan e investigan para dar respuesta a muchísimos interrogantes, tales como ¿hay vida en otros planetas?, ¿cuáles son sus características?, ¿cuál es la composición de la materia interestelar?… Sorprendentemente, en el camino que los científicos deben transitar para responder a estos cuestionamientos, desarrollan tecnología o conocimientos que luego se aplican en la vida cotidiana.

Antes de descubrir los derivados, hagamos un poquito de historia.

Tras la invención del telescopio se pudo conocer la verdadera naturaleza de los cuerpos celestes que nos rodean y nuestra ubicación en el universo.

El interés por el espacio no es de este siglo, ya los griegos y otras grandes civilizaciones como los aztecas, chinos e hindúes realizaron investigaciones observacionales sobre los astros. Registraron datos y diseñaron calendarios precisos.

Más tarde, hacia el siglo XVII, con la invención del telescopio la investigación espacial dio un gran paso ya que las observaciones se volvieron más precisas. En esta etapa Galileo Galilei se destacó tras presentar uno de los primeros telescopios, proponer el sistema heliocéntrico, descubrir las manchas solares, el relieve lunar, entre otros hallazgos.

El siguiente invento que impulsó aún más a la investigación espacial fue el cohete, el cual permitió poner en órbita a satélites para recopilar información tanto de la Tierra como del espacio exterior. A su vez hizo posible la llegada del hombre al espacio exterior, los astronautas.

Otro episodio importante para la investigación espacial fue la llamada “Guerra Fría”, producto de un enfrentamiento político, económico, tecnológico, militar, ideológico, informativo que tuvo lugar al término de la Segunda Guerra Mundial (1945) entre los bloques occidental-capitalista liderado por Estados Unidos, y oriental-comunista liderado por la Unión Soviética.

Aristóteles (384-322 a.C.) fue un filósofo y científico griego. En el campo astronómico, adelantó los primeros argumentos sólidos contra la tradicional teoría de la Tierra plana.

Dado que ninguno de los dos bloques atacó directamente al otro, al enfrentamiento se lo denominó “Guerra Fría”. Lo que sí hubo fue tensión diplomática y cuando hubo conflictos armados (Guerra de Corea, Construcción del muro de Berlín, Guerra de Vietnam, etc.) el enfrentamiento fue indirecto a través de países y movimientos revolucionarios, contrarevolucionarios y guerrillas bajo la influencia de un país o el otro.

El Sputnik 1 lanzado el 4 de octubre de 1957 por la Unión Soviética fue el primer satélite artificial de la historia.

En este marco comienza la denominada “Carrera Espacial” que se la suele definir como una subdivisión del conflicto no declarado entre ambas potencias. Fue una carrera por el logro de avances tecnológicos que se justificaban por razones ideológicas y de seguridad nacional. Tuvo lugar entre 1957 y 1975; comenzó cuando los soviéticos lanzaron el Sputnik (artefacto capaz de alcanzar el espacio y orbitar el planeta) y finalizó, según el historiador espacial Carole Scott, cuando la Misión Conjunta soviético-norteamericana Apolo-Soyuz proclamó el fin de la carrera espacial.

Esta carrera significó, entre otras cuestiones, avances tecnológicos para la sociedad. Decimos “entre otras cuestiones” dado que el tema de la carrera espacial y la investigación espacial es centro de fuertes debates. Pero, en esta nota, nos queremos centrar en aquellos productos que empleamos en la vida cotidiana pero que fueron diseñados en el marco de la exploración espacial.

Por otro lado, cabe aclarar que la investigación espacial no finalizó con la llamada “Carrera Espacial”, sino que continuó y continuará.

Los bomberos usan trajes hechos de tela resistente al fuego, desarrollada para uso en trajes espaciales.

Actualmente existen numerosas agencias espaciales alrededor del mundo, muchas de las cuales trabajan juntas en proyectos internacionales como la Estación Espacial Internacional. Algunas de ellas son: la Agencia Espacial Canadiense (ASC), el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) de España, la Administración Nacional del Espacio y la Aeronáutica (NASA) de Estados Unidos, la Agencia Espacial Europea (ESA), el Centro Nacional de Estudios del Espacio (CNES) de Francia, la Agencia Espacial Italiana (ASI), la Agencia Nacional del Desarrollo Espacial y la Aeronáutica (NASDA) de Japón, la Comisión Nacional de Investigación y Desarrollo Aeroespacial (CONIDA) de Perú, la Agencia Rusa del Espacio y la Aviación, etc.

Ahora sí, conozcamos algunos de los derivados de la investigación espacial.

SATÉLITES ARTIFICIALES

Los satélites artificiales son naves, que mediante un vehículo de lanzamiento, se colocan en órbita con distintos objetivos; algunos son científicos, otros meteorológicos y otros de comunicaciones. Fueron creados durante la Guerra Fría.

El primero fue lanzado por la Unión Soviética durante la mañana del 4 de Octubre de 1957. Recibió el nombre de Sputnik I que quiere decir “Compañero de Viaje”. A partir de entonces, se enviaron más satélites y hoy en día existen más de 560 en funcionamiento.

Aunque no conozcamos en detalle cómo funcionan y jamás hayamos tenido uno en nuestras manos, los satélites forman parte de nuestra vida cotidiana: sin ellos sería imposible pronosticar el tiempo, llamar a través de cualquier dispositivo de telefonía móvil, utilizar dispositivos GPS de posicionamiento global en automóviles y aviones comerciales, disponer de atención médica por telemedicina, recibir educación a distancia o virtual, realizar transacciones comerciales en el mercado local y exterior entre países, desarrollar investigaciones, etc.

Las distancias se acortan con las nuevas tecnologías de comunicación. Ahora es posible participar de reuniones, eventos, clases o conferencias que se dan a miles de kilómetros de distancia gracias a los satélites de telecomunicaciones.
La información suministrada por los satélites sobre la Tierra ha permitido generar consciencia, en la sociedad, sobre el impacto de la actividad humana. Las imágenes que captan los satélites reflejan el cambio en el uso del terreno, las presiones demográficas y otros datos.
Los satélites toman imágenes de fenómenos naturales, como volcanes. De este modo, pueden detectar movimientos terrestres de pocos centímetros a una gran distancia y dar advertencia de una posible erupción. También este tipo de imágenes las pueden tomar astronautas que se encuentran a bordo de las naves.

SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS)

Es tan frecuente ver hoy en día a los viajeros utilizar un GPS para llegar a destino que parece ser un elemento esencial de la vida cotidiana; incluso, muchos automóviles ya incorporan GPS entre sus prestaciones, también hay celulares con GPS y para los barcos y aviones se ha vuelto imprescindible su uso. Lo que pocos saben es que este dispositivo, que permite ubicar con precisión un punto en cualquier lugar del planeta con la ayuda de satélites, fue posible gracias a un cúmulo enorme de conocimiento científico sobre el movimiento y los cambios que se registran en la Tierra.

El GPS tiene aplicaciones científicas muy importantes, sostiene la NASA, ya que permite localizar los movimientos de las placas tectónicas, medir el aumento de los niveles marinos y hacer mucho más segura la navegación aérea.

De orina a agua potable

Ya es posible convertir la orina en agua potable, es uno de los últimos avances que ya se utiliza en los transbordadores y en la Estación Espacial Internacional (EEI). Sin embargo, aún no se ha implementado en la vida diaria si bien se perfila como uno de los posibles hallazgos para popularizar.

EL VELCRO O ABROJO

El velcro tan utilizado en las zapatillas de niños, prendas y otros elementos se popularizó a partir del uso que le dio la NASA en sus investigaciones espaciales. De acuerdo, a la mayoría de los relatos históricos, el velcro habría sido creado en 1941 por un ingeniero suizo llamado George De Mestral. La historia cuenta que cuando paseaba a su perro se encontró con unos frutos que volaban de las plantas Arctium bardana; éstos tienen una textura rugosa producto de los pequeños ganchos en forma de espinas que se disponen en la superficie. Por esta característica se pegan fácilmente a la ropa y no son fáciles de quitar. A partir de ese episodio, el ingeniero creó un sistema de cierre con sólo dos cintas distintas y le llamó velcro (proviene del francés velours, terciopelo y crochet, gancho).

Paralelamente la NASA estaba trabajando para desarrollar un sistema similar. Por lo que decidió probar el velcro en sus primeros viajes espaciales. Lo incorporó en los trajes y las botas de los primeros astronautas que pisaron la Luna. También lo empleó dentro de los cascos, para que los astronautas puedan rascarse la nariz. Y en las naves lo dispuso para crear cierres herméticos y para sostener distintos objetos aferrados a componentes en el momento de la falta de gravedad. A partir de entonces el velcro se popularizó.

BOMBA DE AYUDA VENTRICULAR

Es un dispositivo que ayuda al corazón a bombear sangre. Se implementa en personas con insuficiencia cardíaca ya que les permite mejorar notablemente la calidad de vida. El actual dispositivo, diez veces más pequeño que los modelos anteriores, es producto de los sistemas de supervisión de los carburantes en los motores de las naves espaciales.

BRACKETS

Son elementos metálicos o cerámicos que se aplican sobre los dientes con el objetivo de guiarlos hacia su posicionamiento correcto. Niños y adultos los utilizan cada vez con más frecuencia quizás desconociendo que el material utilizado se deriva de la investigación avanzada sobre cerámicas, cuyo propósito es desarrollar materiales nuevos y resistentes para naves espaciales y aviones.

JOYSTICK

Es una palanca de mando que tiene múltiples usos: quizás el más conocido sea para los videojuegos, pero también se lo emplea en vehículos para personas discapacitadas, grúas, aviones de caza, etc. Ha evolucionado a partir de la investigación efectuada para desarrollar un controlador para el Vehículo Todoterreno Lunar de la nave Apolo, y de otros estudios de la NASA con respecto a cómo los seres humanos realmente funcionan (denominados “factores humanos”).

PATATAS O PAPAS FRITAS

Todos sabemos que las papas fritas de paquete son tan crujientes que se rompen fácilmente. Pues bien, esto resulta un problema a la hora de empaquetarlas a alta velocidad ya que una maniobra brusca podría transformarlas en migas. Con este inconveniente se enfrentó una empresa alemana empaquetadora de alimento, la cual decidió solicitar ayuda al Programa de Transferencia Tecnológica de la ESA.

Se llegó a la conclusión de que dejar caer una papa frita en una bolsa es una situación muy parecida a aterrizar una nave espacial en otro planeta. Por lo que se estudió el comportamiento de las papas durante la caída y así se logró diseñar un nuevo sistema de empaquetamiento de alimentos que se incorporó a una ultramoderna máquina empaquetadora. Actualmente esta nueva máquina de la era espacial se está distribuyendo por todo el mundo.

BEBÉS SEGUROS

Muchos bebés mueren mientras se encuentran durmiendo como consecuencia del Síndrome de Muerte Súbita que se define como “la muerte repentina e inesperada de un niño menor de un año aparentemente sano.”

Ante esta situación, los científicos han desarrollado un pijama especial, denominado “Mamagoose”, que tiene la particularidad de trasmitir una señal de alarma si el bebé deja de respirar. Se compone de cinco sensores que vigilan continuamente el estado del bebé mientras duerme: tres de ellos comprueban los latidos del corazón y los otros dos controlan su respiración.

La tecnología de estos pijamas se basa en un traje inteligente que fue creado para supervisar los movimientos de los astronautas a principios de la década de los noventa. Actualmente se está desarrollando en Bélgica una versión económica denominada “Babyguard” con el objetivo de popularizarla.

GAFAS DE SOL

Producto de las investigaciones realizadas con materiales empleados para fabricar herramientas que protejan los ojos de los soldadores de las naves espaciales, se desarrollaron lentes protectores que tienen la capacidad de bloquear la casi totalidad de las longitudes de onda de radiación que generan daños en la visión.

DETECCIÓN DEL CÁNCER DE MAMA

En 1990 la NASA y la ESA pusieron en órbita el telescopio espacial Hubble a 593 kilómetros sobre el nivel del mar. Este hecho, que nada pareciera tener relación con el ámbito de la salud, significó un gran avance para el proceso de detección de cáncer de mama: los chips Dispositivo de Carga Acoplada (Charge Coupled Device – CCD) utilizados para fotografiar galaxias son tan avanzados que también pueden emplearse en el ámbito de la salud para detectar minúsculas diferencias entre tumores malignos y benignos. Actualmente están siendo aplicados en exámenes para diagnosticar dolencias de mama.

TECNOLOGÍA PARA PISTAS DE DESPEGUE

En el marco de las investigaciones que realiza la NASA se ha descubierto que realizando surcos finos a lo largo de las pistas de aterrizaje de concreto, se logra que la aeronave se mantenga más estable sobre la pista ya que el exceso de agua es drenado por los surcos. De este modo, se aumenta la fricción del neumático en los días de lluvia. Actualmente esta tecnología es utilizada por varios aeropuertos del mundo.

LA ESTACIÓN ESPACIAL INTERNACIONAL

La Estación Espacial Internacional (EEI), también conocida como ISS por sus siglas en inglés (International Space Station), es el objeto más grande que se envió al espacio. Se trata de una estación espacial tripulada que también funciona como un centro de investigación en la órbita terrestre. ¡Se la puede observar de noche! Tan sólo se desplaza a una altura de 320 km sobre nosotros.

Es uno de los logros más grandes de la ingeniería y, también, se presenta como una gran plataforma de investigación para diversos estudios científicos y tecnológicos. En el proyecto participan cinco agencias del espacio: la NASA, la Agencia Espacial Federal Rusa, la Agencia Japonesa de Exploración Espacial, la Agencia Espacial Canadiense y la Agencia Espacial Europea (ESA).

La EEI no sólo permite estudiar al medio espacial, sino que también, dadas las características propias del lugar donde se encuentra, los científicos pueden realizar más actividades. Allí, bajo la microgravedad, también llamada (inapropiadamente) gravedad cero, se pueden desarrollar materiales altamente sofisticados y procesos para el uso en estructuras y maquinaria electrónica avanzada, y otros productos. Además supone un punto de privilegio para la observación de la Tierra.

Desde allí, los astronautas llevan a cabo experimentos científicos en una variedad de campos diferentes, incluyendo ciencias humanas, biológicas, fisiología, ciencias físicas y materiales y ciencias de la Tierra y el espacio. Algunos de los derivados de estas investigaciones son:

• Filtro de aire: se desarrolló para una cámara para el crecimiento de plantas en un vuelo especial y, hoy en día, se ha popularizado porque elimina el 98% de los agentes patógenos del aire. Se utiliza en consultorios médicos, hogares y oficinas.

• Imágenes: desde aquella perspectiva global se obtienen imágenes reveladoras que proporcionan información sobre los efectos de la polución del aire y del agua, el smog sobre ciudades, la deforestación, etc.

• Vacunas: mediante el estudio de bacterias que provocan salmonella (intoxicación alimentaria), se desarrolló una posible vacuna.

• Equipos de ultrasonido: el Colegio de Cirujanos de los EE.UU. se sirvió de los métodos de capacitación en equipos de ultrasonido, desarrollados para los vuelos espaciales, para enseñar el uso del ultrasonido a los cirujanos. Los métodos pueden adaptarse para el diagnóstico de heridas y enfermedades en lugares remotos de la Tierra, como por ejemplo, zonas rurales, áreas de desastre y campos de batalla.

 

Los satélites meteorológicos

Gracias a la actividad de estos satélites artificiales, es posible visualizar el conjunto Tierra-Atmósfera y obtener una buena cantidad de información a través de técnicas y procesos basados en el análisis cuantitativo y cualitativo de las imágenes que proporcionan.

Las imágenes de los satélites meteorológicos se utilizan principalmente para la visualización de nubes, clasificación, observación del vapor de agua existente en la alta y media atmósfera, temperaturas de la superficie de la Tierra y temperatura superficial del mar, etc. Pero ven algo más. En sus imágenes aparecen las luces de las grandes ciudades, los fuegos, los efectos de la contaminación ambiental, las tormentas de arena y polvo, las corrientes oceánicas y tantísimos fenómenos más.

Clasificación de los satélites

Actualmente existen dos grandes grupos de satélites meteorológicos:

El primer grupo de satélites lo componen los de órbita polar o heliosincrónica (que significa que están sincronizados con el Sol) y que, como su nombre lo indica, orbitan la Tierra de polo a polo. Lo constituyen principalmente la serie TIROS, de la agencia estadounidense NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) y los METEOR, de la Agencia Espacial Rusa.

El segundo grupo se compone de los satélites geoestacionarios o geosincrónicos (que significa que están sincronizados con el movimiento de rotación de la Tierra), que orbitan a mayor altura y se encuentran sobre o muy cercanos a la línea del ecuador.

Los más utilizados

Los satélites TIROS, cuyos nombres figuran como NOAA seguido de un número (NOAA-14, NOAA-15, etc.) y los METEOR (METEOR-2, METEOR 3-5, etc.) son los más utilizados. Actualmente se encuentran en operatividad el NOAA-14, NOAA-15 y el METEOR 3-5. Todos estos satélites obtienen la energía necesaria para su funcionamiento, mediante paneles solares que le suministran una potencia de 200 vatios.

Características más importantes

  • Órbita polar o heliosincrónica, es decir que orbitan de polo a polo, con frecuencia establecida o sincronizada.
    Orbitan a una altura entre 800 y 900 kilómetros.
  • Orbitan quietos (sin rotar sobre un eje) y poseen un radiómetro (sensor) llamado AVHRR que barre línea por línea la superficie de la Tierra a medida que el satélite avanza.
  • Pasan dos veces al día por el mismo punto.
  • Al ser de órbita baja permiten altas resoluciones.
  • Operan en dos modos, uno de baja resolución APT (Automatic Picture Transmition) y otro de alta HRPT (High Resolution Picture Transmition).
  • Transmiten sus datos en dos frecuencias diferentes, una para cada modo.
  • Los TIROS trabajan en cinco bandas, dos en visible y tres en IR (infrarrojo).
  • Tienen un tiempo de operatividad de aproximadamente dos años
Los satélites chinos

Son satélites de órbita polar y se los conoce como FY-1. Se encuentran a una altitud de 870 km y son operados por el Centro Meteorológico Nacional. A los FY-1 les lleva 100 minutos recorrer una órbita del planeta, y son 14 las que completa diariamente. Está equipado con un radiómetro MVISR (Multichannel Visible and IR Scan Radiometer), instrumento que explora una banda de hasta 3.000 km de ancho.

El objetivo de los TIROS-NOAA es el de medir la temperatura de la superficie terrestre, la temperatura en la superficie de los mares, identificando la nieve y el hielo, el estudio de la distribución de las nubes, y las características de las partículas atómicas emitidas por el Sol, midiendo la densidad del flujo de protones, electrones y otras partículas procedentes del planeta.

Para cumplir con sus tareas están equipados con un radiómetro (Advanced Very High Resolution Radiometer) de muy alta resolución (1.1 km en la vertical del satélite). La banda de exploración de este instrumento es de 3.000 km de ancho.

Los satélites METEOR son satélites rusos de órbita polar, operados por la Agencia Espacial Rusa – SRC. La altitud de estos satélites es de cerca de 1.200 km y su objetivo es el de tomar medidas de la temperatura del agua y de varios niveles de la atmósfera. Proporcionan, además, hasta dos veces al día, información sobre la distribución de las nubes y la nieve, utilizando imágenes en la banda visible y la de infrarrojo; información global acerca de la distribución de la temperatura, la altura de las nubes y la temperatura del agua de mar. Tres veces diarias envían imágenes de TV a las estaciones locales, valiéndose de un sistema análogo al de los satélites estadounidenses.

Los datos proporcionados por los satélites son recibidos y procesados en estaciones convenientemente equipadas para la tarea.

Sistemas de transmisión de datos

Por lo general, los satélites meteorológicos están equipados con sistemas similares que se adaptan a las distintas clases. En el caso de los polares y los geoestacionarios, los datos se obtienen a través de un barrido que se extiende hasta completar una imagen. Según el tipo de imagen que procese, que puede ser de mayor o menor resolución, será la forma en que se traten los datos que proporciona, pero el procesamiento fino y la calibración se hacen en las estaciones terrestres. En cuanto a los geoestacionarios, barren línea a línea, quedando éstas grabadas en cinta hasta completar la imagen que luego envían a la Tierra. Es un proceso que lleva tiempo, por tanto solo es posible obtener imágenes cada media hora. Los polares, al no grabar sus imágenes, emiten cada línea a medida que realizan el barrido por la superficie de la Tierra, por tanto sus imágenes se pueden obtener casi en tiempo real.

Vista de un satélite orbitando.

Tecnología para transmisión de datos

Los NOAA están equipados con un sensor llamado AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer). Se trata de un radiómetro avanzado de muy alta resolución. Lleva un APT (Automatic Picture Transmition) que trabaja en una banda de 137 Mhz. y emite en dos canales, VIS e IR, con resolución de 5 km y 255 tonos de gris. El modo HRPT (High Resolution Picture Transmition) trabaja en la banda de 1600 Mhz. en cinco bandas espectrales, dos para el modo visible y tres para el infrarrojo, con resoluciones entre 1 y 5 km.

Los satélites geoestacionarios están equipados con WEFAX Y HRI. El WEFAX (Weather Facsimile) es el modo de baja resolución con un máximo de 25 km. El HRI (High Resolution Image) es el modo de resolución 1,1 km para el GOES y de 5 km para el METEOSAT. Ambos modos operan en la banda de 1600 Mhz.

Recepción de datos

Se necesitan una antena omnidireccional, un preamplificador Gaas-Fet, una parabólica de no menos de metro y medio, un receptor de 1,6 Ghz. para geoestacionarios, un convertidor Down (1,6 Ghz.-137 Mhz.), un receptor de banda ancha de 137 Mhz., un demodulador-digitalizador, un ordenador y un programa adecuado. Para el caso de los polares, es necesaria la antena omnidireccional de alta ganancia, un receptor de la banda de 137 Mhz. Los geoestacionarios requieren de la antena parabólica porque trabajan en frecuencias de Ghz.

Tecnología para una estación de recepción de datos

  • Antena parabólica de 1,5 metros y todos sus componentes (geoestacionarios).
  • Antena omnidireccional cuadrifilar de 20 dB. (polares).
  • Amplificador de antena (Gaas-Fet) de 18-20 dB.
  • Cable coaxil de 75 Ohms.
  • Convertidor de la banda de 1,6 Ghz. a la banda de 137 Mhz.
  • Conmutador (opcional).
  • Receptor de banda ancha, muy bajo ruido, para 137 Mhz.
  • Demodulador-digitalizador para PC.
  • Programa de obtención de imágenes para PC.
Las imágenes de menor resolución permiten hacer un análisis de las nubes.

Interpretación de las imágenes

La interpretación de las imágenes que proporcionan los satélites meteorológicos y, de forma especial, la relación que puede inferirse entre lo que se observa en las imágenes (en sus diferentes canales) y los procesos dinámicos y termodinámicos que tienen lugar en la atmósfera terrestre, se ha convertido, desde el lanzamiento de los primeros satélites meteorológicos, en una herramienta fundamental de todos los centros dedicados a la predicción meteorológica. Conforme se ha ido avanzando en el análisis e interpretación de los datos de los satélites, su uso se ha ido extendiendo rápidamente, sobre todo en lo que respecta a las tareas de vigilancia, diagnosis, ‘nowcasting’ y predicción a muy corto plazo. Esto se debe, básicamente, a que las imágenes de satélite proporcionan una ayuda inestimable en la identificación del estado de desarrollo de los distintos fenómenos meteorológicos.

Utilidad

Al ser las imágenes de los canales APT y WEFAX de menor resolución y de datos que carecen de precisas calibraciones, sólo son útiles a los fines observacionales y para la meteorología sinóptica. Análisis de nubes, formas, frentes, estimaciones globales, etc., son los productos posibles. Las imágenes cuantitativas, en cambio, contienen gran cantidad de información, debido a que son de alta resolución y los componentes de la imagen están sumamente procesados, por estos motivos pueden utilizarse para la observación, análisis y estudio más exacto de la atmósfera y el suelo.

Historia

En el año 1959 el satélite Explorer 8 fue el primero que llevó un instrumento para la observación de la atmósfera desde el espacio a través de un radiómetro de radiación global (ERBE). Los primeros satélites específicamente meteorológicos fueron los TIROS (Televisión Infra-Red Observation Sallite), en los comienzos de los años 60, que permitieron a los científicos una visión global de los sistemas nubosos. Desde entonces hasta hoy, se han convertido en una de las herramientas más prácticas que ha producido la tecnología espacial para la predicción del tiempo.

Características del sistema Tierra-Luna

La Tierra es el único planeta cuyo nombre en inglés no se deriva de la mitología griega o romana. El nombre deriva del inglés antiguo y germánico, hay, por supuesto, cientos de otros nombres para el planeta en otros idiomas.

La Tierra, como los demás planetas, recorre desde hace millones de años su órbita alrededor del Sol, y lo seguirá haciendo durante otros miles de millones de años sin cambios notables. Es el Sol, con un volumen 1.000 veces mayor que todos los planetas juntos, quien la retiene y regula, además, el sistema solar. Si existiese otra estrella cercana, es decir, si el Sol perteneciese a un sistema binario, o si los planetas tuviesen masas mucho mayores, las órbitas de sus componentes sufrirían variaciones continuas. En ningún planeta habría posibilidad de vida porque pasaría demasiado cerca o demasiado lejos de su estrella y, por tanto, no existiría una sucesión regular de las estaciones.

¿Sabías qué...?
La Luna es el cuerpo celeste más fácil de ubicar en el cielo y es el único sitio, más allá de la Tierra el cual el hombre ha sido capaz de pisar.

La Luna está dotada también de un movimiento de rotación y otro de traslación alrededor de la Tierra (que se cumplen en tiempos iguales); por consiguiente, las posiciones relativas de la Tierra y la Luna respecto al Sol varían periódicamente. Ello explica que la Luna presente a la Tierra siempre la misma cara y las fases lunares.

La superficie lunar, explorada por varias misiones del programa Apolo, y cartografiada con todo detalle por la sonda estadounidense Clementine, presenta un aspecto caracterizado por una gran cantidad de accidentes geográficos.

No es del todo exacto afirmar que la Luna gira alrededor de la Tierra. Ambas giran alrededor del punto de equilibrio del sistema Tierra-Luna, o sea el centro de gravedad o centro de masa. Y como la Tierra es 81 veces mayor que la Luna, este centro está situado a 1.600 km por debajo de la superficie terrestre, del lado más próximo a la Luna. De esto se deduce que no es la Tierra la que sigue una verdadera órbita elíptica alrededor del Sol, sino que es el centro de gravedad del sistema el que lo hace, mientras que la Tierra oscila ligeramente de un lado a otro.

Fases de la Luna.

¿Por qué la Tierra no se cae?

La fuerza de la gravedad es la responsable de que los gases que componen la atmósfera no escapen al espacio y de que la Tierra permanezca estable en su órbita, relacionándose con el resto de cuerpos del universo y manteniendo unidas a los miles de millones de estrellas que pueblan la galaxia. La fuerza de la gravedad del Sol es casi 28 veces el valor de la gravedad terrestre y es la que mantiene en sus órbitas a todos los planetas y demás cuerpos que integran el sistema solar.

Color y luminosidad

Una característica de los planetas es reflejar una parte de la luz solar incidente (el porcentaje de luz reflejada se llama albedo y es un dato físico importante para todos los cuerpos del sistema solar, pues facilita el conocimiento de características como la dimensión y el material que recubre su superficie). La Tierra tiene un albedo de 0,40, o sea que refleja al espacio un 40 % de la luz solar que recibe; ello se debe a que los océanos, los casquetes polares y la capa de nubes actúan como espejos.

Heng Zhang

El astrónomo y geofísico chino Heng Zhang (78-139 d.C.), reconocido como el inventor del primer sismógrafo, fue asimismo el astrónomo oficial de la corte china. Descubrió y registró que la luz emitida por la Luna era, en realidad, luz procedente del Sol reflejada por la superficie de ésta.

El albedo terrestre está sujeto a variaciones estacionales porque la Tierra difunde más luz entre marzo y junio, y entre octubre y noviembre que entre julio y septiembre. El color de la Tierra también varía, es más azulado en los períodos que refleja más luz. En cuanto a las relaciones entre la Tierra y la Luna, la primera se ve desde la Luna 100 veces más luminosa que la Luna llena vista desde la Tierra.

Dimensiones

La distancia media entre la Tierra y la Luna es de 384.403 km. Esta distancia puede alcanzar 406.697 km en el apogeo, cuando la velocidad orbital de la Luna es de 3.474 km/h, o bien reducirse a 356.410 km en el perigeo, cuando la velocidad orbital es de 3.959 km/h. Mientras que la Tierra tiene como diámetro ecuatorial 12.756 km y como diámetro polar 12.713 km, con un achatamiento polar de 1/298, la Luna tiene un diámetro de 3.476 km y forma casi esférica. La Tierra tiene una masa de 5,977 x 1027 t y una densidad media de 5,52 veces la del agua, frente a 3,36 veces la densidad de la Luna, que posee también una masa mucho más baja: 1/81 de la terrestre. De la masa y las dimensiones se deduce la fuerza de gravedad en la superficie de ambos cuerpos, y también puede calcularse el peso de un objeto sobre la Luna, que es, un 1/6 de su peso sobre la Tierra.

Eclipses de Sol y de Luna

Durante su trayectoria alrededor del Sol, la Luna se encuentra periódicamente situada entre el Sol y la Tierra.

Las diferentes fases de un eclipse de Sol total, en este caso el acaecido el 11 de julio de 1991, permiten apreciar la secuencia de desaparición y reaparición del disco solar tras la silueta de la Luna, que en la fase central del fenómeno cubre por completo al astro rey.

El interés científico del eclipse de Sol depende de que la Luna oculte al Sol por completo (eclipse total); en el brevísimo período que puede durar el eclipse total, desde pocos segundos hasta un máximo de 7,30 minutos, se puede ver la parte más externa del Sol, la cromosfera, con las protuberancias, y la tenue corona con sus penachos. Debido a que la sombra de la Luna llega con dificultad a alcanzar la Tierra, la zona de sombra sobre la superficie terrestre no es superior a 275 km. Alrededor de esta zona el eclipse es parcial, o sea que se ve el disco del Sol parcialmente, no pudiéndose observar la corona ni la cromosfera.

Existe eclipse anular cuando el disco lunar no es lo suficientemente grande como para ocultar por completo al Sol. Esto se debe a que las distancias de la Luna a la Tierra y de la Tierra al Sol no son constantes, dado que las órbitas lunar y terrestre no son exactamente circulares. El disco negro de la Luna aparece entonces rodeado de un sutil anillo brillante, cuya luminosidad es suficiente para impedir la visión de la cromosfera y de la corona.

Los eclipses totales de Sol (y de Luna) se reproducen en el mismo orden después de un período de 18 años y 11 días, denominado saros (igual a 223 lunaciones), pero no en los mismos lugares. Por ejemplo: el 20 de julio de 1963 se observó un eclipse total en Canadá, y el 31 de julio de 1981 otro en Siberia (Rusia). El 11 de agosto de 1999 pudo verse un eclipse total de sol desde Gran Bretaña hasta la India. El 29 de marzo de 2006 tuvo lugar un eclipse solar total que comenzó a manifestarse al noreste del Brasil y acabó en la frontera noreste de Mongolia.

Eclipse lunar

Los eclipses de Luna se producen cuando ésta penetra en el cono de sombra de la Tierra, lo que sucede sólo durante la Luna llena. Contrariamente a los eclipses de Sol, los de Luna son visibles en todos los lugares de la Tierra donde pueda observarse la Luna por encima del horizonte. El cono de sombra está rodeado de un cono de penumbra, que intercepta una parte de la luz solar. Los eclipses de Luna pueden ser también totales o parciales. El eclipse es total si la Luna penetra completamente en el cono de sombra, y parcial si penetra sólo en parte; por último, el eclipse de penumbra se produce cuando la Luna penetra sólo en el cono de penumbra. En un año se observan de dos a cinco eclipses de Luna.

La Tierra y la Luna: su formación

El análisis radiactivo de las rocas superficiales de la Tierra indica una edad de por lo menos 3.500 millones de años. La corteza terrestre se solidificó lentamente, debido a la gran cantidad de potasio radiactivo que generaba calor en el interior. El Sol, cuya edad se estima en 5.000 millones de años, había nacido ya, aun cuando era invisible por estar oculto en el interior de la primitiva nebulosa de materia estelar, particularmente densa sobre el plano de la eclíptica. En efecto, la nube bloqueaba todas las radiaciones solares a escasa distancia del Sol. A causa de la temperatura excesivamente baja (quizá -260 °C), los gases de agua, el amoníaco, el nitrógeno, el dióxido de carbono, el monóxido de carbono y el metano formaron, junto con el polvo, la nieve y el hielo, unos cuerpos que serían los planetas. Debió de ser una tempestad permanente, en cuyo seno se formaron masas cada vez más grandes, que se rompían y agregaban de nuevo.

La Tierra pudo nacer así, o sea, por acumulaciones sucesivas y, a medida que aumentaba de masa, atraía a otros cuerpos menores. El calor generado, además de disolver los hielos y producir vapor, eliminó las sustancias más ligeras y volátiles, dejando sólo las más pétreas y metálicas.

En realidad, sobre el origen de la Luna hay muchas dudas. Según H. C. Urey, se formó también en frío, por acumulación de pequeños cuerpos. Fred Whipple sostiene que esto quizá sucedió cuando la Tierra empezó a perder el anillo que la rodeaba (similar al que todavía hoy circunda a Saturno). El núcleo de la Luna comenzó a calentarse poco a poco a causa de la presencia de elementos radiactivos; sin embargo, es probable que no se calentase lo suficiente como para producir un núcleo de hierro, como ocurrió en el caso de la Tierra.

Pequeños cuerpos siguieron cayendo sobre la Luna durante centenares de miles de años, y provocaron cráteres. Mientras, el calor interior aumentaba y fundía las capas más próximas a la superficie. En este período crítico, las grandes depresiones lunares que ahora se denominan mares, los valles y las grietas se inundaron de lava. Ese período fue breve, así como fueron también rápidos la expansión y el enfriamiento sucesivos, que produjeron tensiones, hundimientos, relieves y formaciones de diverso tipo. La acción de los volcanes es evidente en diversas regiones de la Luna, pero muchos cráteres, y especialmente los mayores, fueron producidos por impactos de meteoritos, como sucedió también en la Tierra; sin embargo, en el caso de esta última las fuerzas geológicas han rellenado, erosionado y destruido los cráteres, excepto algunos de los más recientes. Los picos centrales de muchos cráteres lunares, más bajos que los bordes de los cráteres mismos, se formaron en el período durante el cual la Luna estaba parcialmente fundida; el meteoro que originó el cráter rompió el centro de la superficie, de la cual brotó la lava que creó estas montañas. También los mares fueron producidos, siempre en el mismo período, por el impacto de grandes meteoros que, al romper la costra, provocaron intensas expulsiones e inundaciones de lava.