dijous, 1 de desembre del 2016

El Sol (3)

Al mateix temps les capes exteriors que embolcallen el Sol aniran expandint-se gradualment, transformant-se en una estrella del tipus gegant vermella i el seu radi arribarà fins a l'òrbita de Venus , o potser, fins i tot, de la Terra. Però ja farà anys que la vida haurà deixat d'existir al planeta. El punt final de la vida del Sol serà la seva explosió originant una nebulosa planetària i un residu en forma de nana blanca.

Les reaccions de fusió nuclear es produeixen en el cor del Sol. Aquest representa una quarta part del seu radi i només un 1,5% del seu volum. En aquesta zona tan calenta els àtoms es mouen tan ràpid que perden els seus electrons i això els permet compactar-se fins a densitats 12 cops superiors a la del plom i es comporten com un gas perfecte.

La meitat de la massa del Sol es concentra en el nucli intern. Així en aquest punt la seva pressió és 300.000 milions de vegades superior a la que tenim damunt del nostre planeta. En aquestes condicions, un fotó produït per una reacció nuclear, només pot avançar una fracció de centímetre abans de xocar amb una altra partícula, a la qual li fa augmentar la seva energia momentàniament i després la torna a emetre. Avançant d'aquesta manera, xoc darrera xoc, el fotó (la llum) que es produeix en el nucli del Sol, que hauria de trigar 2,5 segons en sortir a la superfície si anés en línia recta, pot arribar a necessitar quasi 10 milions d'anys per sortir-ne.

Gairebé bé cinc vegades la nostra distància amb la galàxia d'Andròmeda. Vist d'una altra forma, la llum que rebem ara es va generar fa 10 milions d'anys. Per contra els neutrins, originats també durant les reaccions nuclears, sí que triguen els 2,5 segons esmentats, ja que no interaccionen amb cap altra partícula.

Un cop ens allunyem del nucli, la temperatura del plasma va disminuint. A la meitat de la distància entre el centre i la superfície, la densitat és com la de l’aigua i una mica més enllà, a dos terços del camí, és com la de l’aire que respirem. Hi ha un moment que les condicions són tals que els electrons tornen a adherir-se els nuclis. Els fotons que arriben són absorbits i tot just emesos, de manera que els àtoms s’escalfen.

En aquesta zona, per desfer-se de l'excés d'energia, l'estrella utilitza la convecció, vol dir que produeix bombolles de material calent que pugen cap a la superfície tal com ho fa l'aigua en una olla posada al foc de la cuina per escalfar. Aquesta zona es coneix com la zona convectiva i ocupa un 15% del radi del Sol, els 150.000 km més externs del Sol.

A la superfície, la part visible, hi ha una primera capa anomenada fotosfera, amb una temperatura de 6.000ºC. La pressió és una sisena part de l'atmosfèrica i la densitat menys d'una milionèsima de la de l'aigua.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 204 del desembre de 2016

dimecres, 2 de novembre del 2016

El Sol (2)

Cap el 1920 ja s'intuïen les reaccions de fusió nuclears i, segons aquestes, el Sol necessitava una temperatura de 10.000 milions de graus per poder-les produir. Però, d'altre banda se sabia que la temperatura al nucli del Sol era de només 15 milions de graus. Hi havia un gran conflicte.

El 1927 en Werner Heisenberg ja havia enunciat el seu principi d'incertesa, dins dels postulats de la física quàntica, i va ser el 1929 quan els treballs de Houtermans i Atkinson van permetre entendre que les reaccions nuclears de fusió es produïen pel conegut efecte de túnel quàntic. Es coneguda una anècdota ocorreguda entre en Houtermans i la seva novia, Charlotte Riefensthal, quan una nit sense lluna es va vantar de ser l'única persona al món que sabia perquè brillaven les estrelles. No se sap si va ser per això però es van casar dos anys més tard.

Aquestes reaccions per efecte túnel són molt difícils de que es produeixin, és a dir, són molt poc probables. De fet es produeix una cada mil milions d'anys, però com que al Sol n'hi ha tants àtoms el resultat és el que veiem. Per intentar explicar com funciona l'efecte túnel, intentaré fer-ho amb una comparació. Seria com si un saltador estigués tancat dintre d'un recinte clos de 5 metres d'alçada i no el pogués saltar, amb la nostra física i en condicions normals. Doncs la quàntica ofereix una petita possibilitat de poder-lo travessar sense cap problema, et llences de cap contra la paret i la travesses sense cap mal. Pels humans és com un miracle, però és així.

En transformar hidrogen en heli, el Sol perd 4 milions de tones de matèria cada segon, transformant-la en energia segons l'equació d'Einstein, però no cal preocupar-se, en els 4.500 milions d'anys que porta cremant només ha perdut 5 mil·lèsimes de la seva massa inicial. D'altra banda tampoc ha lluït sempre igual. Des del seu origen fins avui, la seva lluentor ha augmentat un 40%. Dintre de 1.500 milions d’anys, quan tingui una edat de 6.000 milions d’anys, serà un 15% més brillant. Quan sigui així, el clima de Noruega serà semblant al que ara té el nord d’Àfrica.

Hi han experts que pronostiquen que quan aquest augment sigui del 40%, en 3.500 milions d'anys més, l'augment de temperatura superficial del planeta haurà eixugat els oceans i la Terra esdevindrà com ara veiem Venus. Semblaria probable que ja no pogués existir vida sobre el planeta.

Aquest augment de brillantor estarà ocasionat per l'esgotament de l'hidrogen com combustible, que al cremar amb menys intensitat, permetrà que el Sol es contregui cap el nucli. Aquest procés continuarà fins que la força de la gravetat, a l'escalfar el nucli, permeti encendre les reaccions nuclears que permetin, a l'arribar als 100 milions de graus.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 203 del novembre de 2016

divendres, 21 d’octubre del 2016

Els forns de calç d'Argelaguer

Prop del Borró, dins del terme d'Argelaguer, es troben dos forns de calç, quasi bessons, de mides poc habituals

Els forns són llocs tancats, normalment cilíndrics, que es sotmeten a altes temperatures per l'acció d'algun tipus de combustió, amb diverses obertures per carregar i descarregar els productes de la combustió i el material que es vol coure. Els de calç es construïen normalment a l'aire lliure en zones amb desnivells. Així es podia aprofitar una bona part del terreny per fer-la servir com a paret sense haver-la d'aixecar; només calia buidar-lo i revestir-lo d'algun tipus de pedra resistent al foc, per tal que no es degradés a força d'anar fent cuites. Amb les altres parets que s'havien d'aixecar es feia igual. Si la pedra era calcària es podien perdre 2 cm de gruix a cada fornada, per aquest motiu intentaven utilitzar-ne d'altra més resistent al foc. En aquesta construcció atalussada s'hi podia carregar la pedra per la part alta i per la baixa, entrar la llenya i buidar la pedra cuita.

Interior i boca interior del forn. Fotos: Ernest Costa


Interior
Un cop aixecat, la part més important de la cuita era la construcció de la volta interior per sostenir la pedra. Abans de començar-la calia fer un forat rodó en el centre del fons del forn per poder recollir les cendres produïdes al cremar els feixos de llenya. Aquest forat es denominava olla i tenia vora d'1,5 m de diàmetre. Per sobre d'aquest forat ja es començaven a posar les feixines, a mena de bastida per poder aixecar la volta. Aquesta estava feta tota de pedra calcària i anava assentada damunt d'un relleix o banqueta que voltava tota la paret interior aproximadament a un metre del terra. Un cop acabada, la volta era prop de 2 metres més alta que el terra, tenia un gruix d'1,5 metres i havia de ser capaç d'aguantar el pes de tota la pedra que s'havia de coure. La volta, com una obra de pedra seca, es començava a aixecar amb pedres petites a l'exterior i s'anaven posant les més grosses i planeres a l'interior fins arribar a la darrera pedra, que com una clau de volta la collava per la part superior.

Quan es tenia tot el material dintre del forn es procedia a cobrir-lo amb pedres no calcàries i fang, excepte a les vores, per deixar-les com a ventilació i facilitar el tiratge. Per controlar que el procés de cocció fos homogeni s'havien d'anar canviant de posició els forats de ventilació, així s'obligava l'escalfor a passar de manera homogènia per tot l'interior i es coïen igual totes les pedres. El procés podia durar fins a 15 dies seguits, durant els quals calia alimentar el forn sense parar, per tal de mantenir els 900ºC necessaris per produir la correcta descarbonatació de la pedra. Així el carbonat càlcic de la pedra perdia l'anhídrid carbònic i es transformava en òxid càlcic o cal viva.

Cuita
El control de la fornada era habitual fer-lo pel color del fum. Al principi era negre i conforme avançava la cocció s'anava tornant blanc. Finalment per buidar-lo, es deixava refredar un o dos dies, es desmuntava la petita finestra que permetia accedir a la cambra de combustió i, amb un pal llarg, es començava a desmuntar la volta poc a poc, fent baixar les pedres amb compte ja que n'hi havia de fins a 100 quilos. Cal dir que al fer la cocció i descarbonatar-se la pedra es produeix una minva de volum de fins el 40 %, per aquest motiu algunes de les pedres de la part superior s'enfonsaven cap a l'interior. Quan es treia la calç se l'enduien de seguida del forn, així no es feia malbé per l'acció de la humitat ambiental. Encara que també tenien tendals per cas d'emergència. Si s'arribava a mullar es desfeia i s'havia de llençar perquè no es podia fer servir per a res.

Tant la pedra calcària com el guix que trobem a les nostres terres han estat dipositats fa milions d'anys en el fons del que va ser el mar de Tethis i la presència d'aquests materials, s'estén des del País Basc fins al cap de Creus. Els ibers i els romans, com ja descrivia Marc Porci Cató, a D'agricola, tenien forns de calç que funcionaven de la mateixa manera que ha arribat fins als nostres dies. Després de 2.200 anys de funcionament, pràcticament res ha canviat.

                                                                    Dos forns bessons
En Jaume Serra de can Lau d'Argelaguer va treballar 10 anys 
als forns de calç. Aquí el veiem acompanyat de l'escriptor i
 fotògraf Ernest Costa. Foto: Carles Puncernau
Anant per l'antiga carretera N-260 de Besalú a Argelaguer, passat el pont del Borró i entrant als boscos de Can Reig, trobem a tocar del riu dos grans forns de calç aixecats després de la Guerra Civil. Ens ha portat fins aquí en Jaume Serra Mercadé, de can Lau d'Argelaguer. Va treballar-hi durant 10 anys. Va començar quan en tenia 16 i ara en té 86, però recorda clarament molts detalls de quan va estar-hi. Eren propietat d'en Joan de la Calç de Beuda, motiu amb el que era conegut en Joan Oliveras de l'Hostal, qui en tenia quatre més al mas Perer de Beuda i d'altres a Sadernes i Monteia.
Les mides del forn gran són de 4,8 metres de diàmetre i 6,5 m de fondària. La paret que queda damunt de la boca ara només fa 3,8 m d'alçada, ja que que la llera del Borró passa molt a prop i se l'ha endut, així com la placeta on guardaven la llenya per cremar i les pedres calcàries després de coure. El segon, a 12 m de distància en línia recta, fa 4,6 m de diàmetre i 5,0 m de fons. El volum de pedra per coure que cabia a l'interior del gran podia superar els 100 m3, més de 200 tones de pes. Per treballar-hi calien tres persones, que feien torns de tres hores de feina i sis de descans en una petita barraca. Sempre hi havia algú supervisant la cuita. El que descansava podia, si volia, fer-se un sobresou fent llenya al bosc o recollint pedra.

Les pedres les hi duien els camions d'en Prujà de Besalú en vehicles que transportaven 5 tones cadascun, capaços de circular per aquelles pistes. Se'n necessitaven uns quaranta per carregar un forn completament i tota la pedra provenia de la llera del Borró. A causa del gran consum de llenya era necessari que quatre o cinc persones treballessin a bosc proporcionant les feixines. Cadascuna pesava uns 30 kg i en gastaven deu cada hora. Aquesta llenya l'entraven empenyent-la amb una branca llarga de pi d'uns 4 metres acabada amb una mena de forqueta metàl·lica petita per ajudar-se, que l'allargava un altre metre, però que el foc s'acabava menjant si hi estava massa en contacte.

Publicat a la revista "Les Garrotxes" en el seu nº 18 de la tardor de 2016

dilluns, 3 d’octubre del 2016

El Sol (1)

Estem tan acostumats a veure'l i sentir la seva escalfor que no ens preocupem més d'ell, tan sols si fa molts dies que està núvol. El veiem petit però té un diàmetre 100 cops superior al del nostre planeta i dintre seu hi cabrien un milió de Terres per aconseguir emplenar-lo. La seva massa és 300.000 cops la de la Terra i la seva densitat, en conjunt, volta cop i mig la de l'aigua.

El Sol ens irradia energia en forma de calor. El segle XVIII en William Herschel va observar que el Sol era capaç de fondre, al migdia, una capa de gel de 3 cm de gruix en 3 hores i 12 minuts. A partir d'aquestes dades es pot arribar a concloure que la superfície del Sol es troba a uns 6.000ºC. Recordeu que una bombeta de filament incandescent es troba a uns 2.000ºC.

A partir d'aquesta dada es va crear, al llarg del segle XIX, tot un debat científic de quants anys portava el Sol cremant a aquella temperatura, si milers, milions o milers de milions d'anys.

El 1904 ja era conegut que la desintegració de l'urani, passant per radi i acabant en plom, es produïa a una velocitat determinada. Fent càlculs es va arribar a determinar que hi havia roques que tenien entre 400 i 2.000 milions d'anys. La física que es coneixia en aquell moment no permetia explicar com el Sol havia pogut estat tan de temps a aquella temperatura i encara ser-hi.

Si el Sol estigués fet de benzina en uns quantes desenes de milers d'anys ja ho hauria cremat tot. De fet cap font química el podria mantenir encès gaires anys més. A finals del segle XIX la teoria Kelvin-Helmholtz proposava que per contraccions gravitatòries (50 m/any) el Sol podia generar energia, però no anaven més enllà dels 20 milions d'anys, lluny del que ja deien els geòlegs de milers de milions.

En George Gamow, un físic d'origen rus, es preguntava que si una cafetera produís calor a la mateixa velocitat que el Sol en funció de la seva massa, quant temps trigaria a bullir l'aigua suposant que estigués perfectament aïllada. La resposta va ser contundent: mesos. Això és degut a que, encara que el Sol allibera molta energia, si la calculem per gram de massa de mitjana dóna 4,4 10-8 cal/s, que és, fins i tot, més baixa que la que alliberen els nostres propis cossos quan fan el metabolisme.

D'altre banda n'Albert Einstein va dir el 1905 que: si un cos desprèn una certa quantitat d'energia (L) en forma de radiació (llum), la seva massa baixa en una quantitat L/c2. El 1919 el químic anglès Francis Aston va inventar l'espectrògraf de masses que permetia determinar la massa d'un àtom particular. Així va determinar que l'àtom d'hidrogen pesava prop d'un 1% més del que li corresponia, vist el pes de l'heli, format per unió de quatre hidrogens. O sigui que un àtom d'heli pesava menys que la suma dels 4 àtoms d'hidrogen originals. Semblava que perdien massa al fusionar-se.

De fet una bombeta de filament, mentre està cremant, també perd una bilionèsima de gram per segon de massa, encara que no es pugui detectar.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 202 de l'octubre de 2016

divendres, 2 de setembre del 2016

Galileu

És un dels pocs personatges que es coneix pel seu nom, a l'estil de Napoleó o Miquel Àngel. Va néixer a Pisa al 1564 i va tenir la mala sort de néixer en el lloc i el moment equivocat, a Itàlia quan la paranoia de la Contra-reforma estava en el seu apogeu i ell volia exposar les seves idees científiques renovadores i anti-aristotèliques, que eren la base del dogma cristià, heretat dels grecs i que sostenia que la Terra era el centre de totes les coses. Aquestes idees van ser les que quasi li costen la vida. Va estar nou anys
en arrest domiciliari.

No en el seu temps, però sí més tard, s'ha convertit en un símbol de la lluita per la llibertat de pensament i per l'aplicació del mètode científic en totes les seves observacions, quan abans eren dogmes de fe.

Va començar estudiant Medecina, però ho va abandonar per dedicar-se a les Matemàtiques que era el que li agradava a en ell, en oposició al seu pare.

Quan tenia 19 anys i es trobava a Pisa va fer el seu primer treball científic. Va ser mentre escoltava dins d'una església un sermó massa avorrit que va començar a observar una làmpada d'oli que penjada del sostre es movia per les corrents d'aire del propi lloc. Utilitzant el seu pols com rellotge va adonar-se que la làmpada trigava el mateix temps en completar qualsevol arc, ja fos curt o més llarg. Més tard, de nou a la universitat va continuar experimentant fins a confirmar aquest fet.

Al 1588 va ser convidat a fer un discurs sobre filosofia natural i matemàtiques. Va triar com tema La descripció de la mida, la forma i la ubicació de l'infern de Dant. La xerrada va tenir lloc al palau dels Médici a la via Larga on va explicar entre d'altres, que “Lucifer era quaranta-i-tres cops més gran que l'estàtua d'un gegant a la plaça de Sant Pere de Roma i que l'estàtua era també quaranta-i-tres cops més alta que Dant. Així que Lucifer tenia una alçada de cent vuitanta-tres metres”. També va deduir que l'infern era un domini amb forma de con que ocupava una dotzena part de la massa de la Terra, amb el vòrtex situat en el mateix centre del planeta. Aquestes afirmacions li van valer arribar a ser professor de Matemàtiques a la Universitat de Pisa.

Va ser el primer científic en comprendre que la unió de l'experimentació i les matemàtiques podien obrir un nou camí a la ciència, millor que en Leonardo qui anava més fluix en matemàtiques. Un altre dels seus descobriments, que molta gent ignora, és el anomenat termòmetre de Galileu, tal com es veu a la foto adjunta.

També va experimentar amb el pla inclinat i va trobar que la distància que recorria un objecte era proporcional al quadrat del temps que trigava en recórrer-ho. I tot fent servir el pols com a rellotge, era el millor que hi havia. És ben conegut que va descobrir els satèl·lits de Júpiter el 1610 i que després va observar la Lluna, encara que l'anglès Thomas Harriot se li va avançar uns quants mesos en quan a donar publicitat al fet i als dibuixos elaborats.


Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 201 del setembre de 2016

dilluns, 1 d’agost del 2016

Guia Stellarium

Stellarium és un programa digital gratuït de codi obert que ens mostra a la pantalla del nostre ordinador el cel d'una forma realista, en 3D, tal com es veuria a simple vista, amb prismàtics o amb telescopi. Es pot descarregar en Linux, Mac, Windows, Ubuntu.

La seva pàgina oficial és http://stellarium.org/ i allà podreu trobar el tutorial. Un cop instal·lat el programa s'obre automàticament i ens mostra el cel de París (per defecte) a l'hora i dia que tingui l'ordinador. Caldrà anar amb el ratolí al marge lateral esquerra per obrir un desplegable i clicar sobre l'icona de configuració. Quan s'obri canviarem l'idioma al nostre. Dintre de configuració també podrem actualitzar els catàlegs estel·lars al nostre gust.

Tanquem la finestra de configuració i anem a la d'ubicació, al mateix costat esquerra. Aquí haurem de seleccionar el lloc on fem les observacions i guardar-lo. Podrem triar Girona que ja està prefixat o bé entrar les coordenades del Pla de Martís. Podem definir-les com valors predeterminats. També existeix l'opció de veure el cel des d'alguns llocs del sistema solar, com Mart, Venus i d'altres, jugant amb el desplegable Planeta dintre d'ubicació.

Al mateix marge esquerra tenim una altra opció, la de visualització. Aquesta permet canviar l'aspecte general de la presentació del planetari, com posar i treure línies de les constel·lacions, mitologies, punts cardinals, quadrícula celeste, atmosfera o posar un fons de paisatge determinat.

L'opció de data/hora permet avançar i retardar el rellotge per a veure el cel en un moment donat. Així podreu observar el cel fa mil anys o el dia del vostre naixement, encara que a dates iguals cels iguals. També us permet preparar l'observació de la setmana vinent, per exemple, o saber com estarà la lluna i a quina hora surt o s'amaga, o quins planetes es veuran i a quina hora.

Altre opció es la de situar-se damunt del planetari amb la fletxa del ratolí i fer avançar la rodeta del mateix, permet acostar-se a l'objecte que es marca. Si es pitja sobre Saturn i t'apropes podràs veure tots els seus satèl·lits, encara que llavors es mouran molt ràpidament a la pantalla i hauràs d'alentir el temps amb l'opció de la doble fletxa. També es pot fer amb la Lluna i parar el rellotge per observar-la amb detall.

Si es marca el cel i es fa moure la rodeta del ratolí enrere es veu el cel com en un ull de peix, tot sencer. També es pot fer girar el cel amb l'ajuda del ratolí de forma que mostri el cel des d'un punt cardinal o altre.

Una altre opció molt útil si es surt amb l'ordinador a observar a la nit és el mode nocturn, amb el qual tot el text es veu en color vermell en lloc de blanc per no enlluernar. Per sortir del programa cal pitjar el botó de l'extrem dret al desplegable inferior. El tutorial dóna molta més informació per extreure-li el màxim profit al planetari.


Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 200 de l'agost de 2016

divendres, 1 de juliol del 2016

Els estats de la matèria

Quan anàvem a escola ens van ensenyar que hi ha tres estats de la matèria: sòlid, líquid i gas. Això no és del tot cert. Ara es parla de sis estats, els tres ja esmentats i tres més, plasma, condensats Bose-Einstein i condensats fermiònics.

La major part dels estudiants saben que els sòlids resisteixen la deformació, són rígids i que es poden trencar. Els líquids flueixen, són difícils de comprimir i que s'adapten a la forma del recipient que els conté. Els gasos són menys densos, fàcils de comprimir i, que no tan sols s'adapten a la forma del seu recipient, sinó que s'expandeixen per ocupar-lo totalment.

Ara bé, els nous estats no són tan habituals de trobar, en especial els dos darrers. El quart estat de la matèria, el plasma, és com un gas, fet d'àtoms que han sigut despullats dels seus electrons i ara s'han convertit en ions. El sol està fet de plasma, com la major part de la matèria a l'univers. Normalment és molt calent i es pot mantenir conservat en un laboratori equipat dintre de botelles magnètiques.

El cinquè estat correspon als condensats de Bose-Einstein (BEC), predits per aquest científic hindú conjuntament amb n'Albert Einstein el 1920, però que es no va poder comprovar fins el 1995 quan els científics van refredar unes partícules denominades bosons fins a milionèsimes de grau. En aquest punt totes les partícules es van unir per a formar una única super-partícula que tenia més aparença de ser una ona que a un tros de matèria. Els BEC són fràgils i la llum viatja a través seu molt més lentament. Presenten clarament mostres de superfluidesa, superconductivitat i producció de vòrtexs. Un clar exemple és l'heli-4.


Ara arribem als condensats fermiònics. Els primers es van obtenir el 2001 refredant mig milió d'àtoms de potassi-40 a milionèsimes de grau sobre el zero absolut. S'ha demostrat que també presenten les mateixes propietats que els BEC.

Totes les partícules de la matèria són bosons o fermions. Els bosons són partícules amb espín sencer i els fermions el tenen fraccionari. Diguem que l'espín és una característica definida pel moment angular de cada partícula. Així els bosons no han de complir el principi d'exclusió de Pauli i els fermions sí. Els bosons poden agrupar-se més íntimament i assolir nivells energètics més baixos. El fermions per assolir aquest nivell el que fan és aparellar-se de dos en dos per aconseguir un nivell mínim d'energia i poder estar més junt.

D'aquesta forma s'aconsegueix que les estrelles de neutrons arribin a pesar milions de milions de tones per centímetre cúbic (10¹⁴ gr/cm3).

Un nou estat de la matèria ha estat anunciat l'abril de 2016, el que correspon als fermions de Mejorana. Un nou repte per confirmar.


Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 199 del juliol de 2016

dimecres, 1 de juny del 2016

Eclipsis i trànsits

Per eclipsi entenem l'ocultació total o parcial d'un astre per la interposició d'un altre astre entre ell i l'observador i per trànsit entenem el pas d'un dels planetes interiors per davant del disc solar.

Així d'eclipsis tenim de Sol i de Lluna. El de Sol pot ser total, parcial, anul·lar o híbrid i el de Lluna, només, total o parcial. Els trànsits només poden ser provocats per Mercuri i Venus, planetes interiors i, en proporció, són molt menys vistosos que els eclipsis, doncs només tapen una part molt petita del disc solar. Els planetes exteriors mai podran produir un eclipsi ja que no poden posar-se mai entre el Sol i la Terra pel fet de tenir les seves òrbites externes a la de la Terra, respecte del Sol.

Segons una pàgina de la NASA escrita per en Fred Espenak, en els darrers 5.000 anys hi ha hagut 11.898 eclipsis de Sol, dels quals un 35,3% han sigut parcials (4.200), un 33,3% anulars (3.956), 26,75% totals (3.173) i un 4.85 híbrids (569). Els híbrids són els que en una part són totals i l'altre part, inici o final, anulars.

En quan al nombre d'eclipsis per anys també és variable, pot oscil·lar entre 2 i 5 per any. De totes formes el 72,5% dels anys només en passen dos, un 17,5% tres, un 9,5% quatre i, només, un 0,5% cinc ocasions.

El màxim eclipse total possible és de 7m 31s. El 16 de juliol de 2186 serà de 7m 29s. La durada depèn de la proximitat de la Lluna a la Terra i que sigui d'un tipus o d'altre de l'alineació dels eixos dels tres astres. Des de Catalunya en podrem veure un a l'agost del 2026.
Trànsit de Mercuri 2016 segons previsió de la NASA

En quant a trànsits de Mercuri se'n produeixen uns 13 cada segle i de Venus dos, aparellats cada 8 anys i amb una separació després de 105-121 anys.

Els de Mercuri, aquest tres propers segles, ocorreran a primers dels mesos de maig i novembre. Per cadascun al maig hi haurà dos el novembre. En els de novembre el planeta es veu un 20% més petit per estar més a prop del Sol, periheli. Ocorren amb una freqüència de 3, 7, 10 i 13 anys, sent l'ordre variable, segons passin en un mes o d'altre.

En quan a Venus en els darrers sis segles han ocorregut 81 trànsits, al juny un 54,3% i al desembre un 45,7%. El trànsits succeeixen en períodes de 8 – 105,5 – 8 – 121,5 anys degut a que cada 8 voltes al Sol de la Terra, Venus en fa 13.

També podem veure trànsits del satèl·lits de Júpiter sobre del seu planeta i darrerament amb les sondes enviades a l'espai hem pogut gaudir d'un trànsit de Fobos per davant del Sol vist des de Mart i també ens ha mostrat trànsits de Mercuri des de Mart. També s'ha pogut veure un trànsit de Lluna vist des de la sonda Estereo situada a més d'un milió de quilòmetres de la Terra.


Per a ampliar la informació es pot consultar les pàgines d'en Fred Espenak de la NASA a http://eclipsewise.com/eclipse.html i http://eclipsewise.com/transit/transit.html

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 198 del juny de 2016

dilluns, 2 de maig del 2016

El nostre arbre genealògic

Està clar que venim dels nostres pares i aquests dels seus. Així ens podem anar remuntant per milers de generacions i milions d'anys i arribaríem al primer humà que venia ja d'un primat, digue'm-ne un australopitecus o un dels seus parents.

Però aquest primat també va ser engendrat per uns pares, i uns avis, etc, tornem a fer la llista sencera d'ascendents, fins que, segons el criteri evolutiu d'en Darwin, aquestos havien sorgits d'una altre espècie evolucionada i aquesta d'una encara més anterior, finalment després de molts segles de viatge enrere arribaríem a la primera cèl·lula que va tenir vida.

Però aquesta cèl·lula també està plena de molècules i, en el fons, aquestes són àtoms units entre sí que estan formats per quarks i electrons, aquestos, fins que no es demostri el contrari, sí que són els nostres veritables avantpassats. Especialment els quarks anomenats U, up en anglès i amunt en català, i D, down en anglès i avall en català. A més en aquest nivell original de la matèria també tenim els electrons, com hem dit, i els neutrins. Tots aquest ajuntats d'una o altre manera formen la matèria visible.


Si ara tornem a refer el camí i construïm el nostre arbre genealògic, veiem que els quarks amb els electrons conformen els àtoms, així ajuntant dos quarks U amb un quark D i un electró tindrem l'hidrogen, l'element més bàsic, senzill i abundant, que només es va produir en el moment inicial, mai més s'ha produït hidrogen en cap lloc de tot l'univers. A partir d'aquest àtom bàsic podem anar ajuntant més quarks al nucli de l'àtom i més electrons a la seva òrbita i anirem creant elements químics més complexes, com l'heli, el liti o fins i tot el carboni, amb dotze partícules al nucli, entre protons i neutrons, o l'oxigen amb setze. Això passa a les reaccions nuclears dins de les estrelles.

Ara que ja podem formar àtoms, si els comencem a ajuntar obtindrem molècules que ens serviran per a fer coses més complexes com podrien ser els aminoàcids i les proteïnes que es van crear en els oceans primitius dels que van sorgir les primeres cèl·lules i d'on després començaria a créixer la cadena evolutiva.

De totes formes aprofitarem per a recordar que la massa és una forma de l'energia i que aquesta no es destrueix, només es transforma, per tant els nostres àtoms poden descompondre's fins a la forma elemental o passar a ser únicament energia, sense massa, però que d'aquesta tornarà sorgir nova massa, en algun moment.


Ah¡ i penseu que la matèria visible està per sota del 5% de tota la massa de l'univers, la resta és matèria fosca i energia fosca, de les quals, només de la primera actualment s'intueixen els components, de la segona no se'n sap què la composa.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 197 del maig de 2016

divendres, 1 d’abril del 2016

Ones gravitacionals

Ja les va predir Einstein en la seva formulació de la teoria de la relativitat general, la que inclou la gravetat, el 1916, ara fa 100 anys. Aquest any, 2016, per primer cop ha sigut possible detectar-les. A partir d'ara ja podrem observar l'univers i la matèria que conté d'una altra forma. Fins ara ho fèiem observant les ones electromagnètiques (EM), des de les ones de ràdio fins als raigs gamma i ara ho podrem fer observant ones gravitacionals. Això implica que si abans només podíem estudiar el 5% de l'univers, ara pujarem fins el 23%, doncs podrem observar el comportament de la matèria fosca, la qual no emet cap mena d'ona EM, però sí gravitacionals.

La detecció d'aquestes ones s'ha fet a un aparell anomenat LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) que de fet són dos interferòmetres, un a Livingston i altre a Hanford als Estats Units. I són dos aparells per comparar les deteccions entre ells i eliminar possibles errors degut a petits sismes o d'instrumentació. Cada aparell, amb forma de L i amb una longitud de 4 km a cada braç, consta d'una cavitat òptica, per on circula la llum làser emesa i que en absència d'ones gravitacionals ha de trigar el mateix en fer el recorregut total tan per un braç com per l'altre i per tan, al ser una interferometria s'anul·len les ones i no es produeix cap detecció anòmala.

Ara bé, si existeix una ona gravitacional pel mig la llum es desfasa doncs un braç s'allarga i l'altre s'estira i provoca una detecció. Ens hem d'imaginar les ones com si llancéssim una pedra a l'estany provocant aquest cercles que es van propagant. Aquestes ones modifiquen la posició en l'espai de l'aigua que estava tranquil·lament plana i ara puja i baixa. Les ones gravitacionals fan una acció similar dins del teixit espai-temps que ens envolta fent que les distàncies es modifiquin per la seva acció. El nivell de variació detectat ha sigut de 10⁻19 metres. Una deumil·lèsima de cops més petit que el nucli d'un àtom.
LIGO de Hanford

Així el 14 de setembre de 2015 els dos detectors LIGO van observar una senyal i després de prop de cinc mesos més tard ho han fet públic. L'origen es situa en dos forats negres, de 36 i 29 masses solars, que ens van fondre en un de sol fa 1.300 milions d'anys i que en el darrers 20 milisegons del seu xoc van emetre tres masses solar en forma d'energia com ones gravitacionals. Ha sigut l'explosió més forta observada pels humans després del Big Bang.

Aquest esdeveniment ens obre les portes per observar l'univers amb altres ulls, els de l'espectre gravitacional, desconegut fins ara, però que caldrà anar emplenant amb noves deteccions. De fet ja existeix un segon projecte, aquest cop a l'espai, anomenat LISA Pathfinder i que es completarà amb el eLISA cap a l'any 2034.


Serà molt probable que als investigadors que han participat en aquest projecte els hi arribi el premi Nobel en no gaire temps.


Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 196 de l'abril de 2016

dimecres, 2 de març del 2016

Estrelles dobles

Són les que a simple vista quan mirem el cel a ull nu semblen una sola estrella, però que quan les mirem amb prismàtics o telescopi, les podem descompondre en dues. En molt poc casos som capaços de separar les dues estrelles. Aquest és el cas d'Alcor i Mizar de la Óssa Major que ja eren utilitzades en temps dels romans com una prova de bona vista per poder ingressar a les legions si les podies arribar a veure independentment.

No totes les estrelles dobles són realment parella, molts cops les perspectives fan que estiguin visualment al tocar l'una de l'altre, però físicament estiguin molt allunyades, aquest és el cas de les estrelles dobles òptiques o visuals. En aquesta situació no existeix cap interacció gravitatòria entre elles i és pura casualitat que es vegin juntes.

Quan sí que tenen interacció gravitatòria parlem llavors de sistemes binaris, la de major brillantor sol ser la primària i l'altre la secundària. En el nostre sistema solar si el planeta Júpiter hagués aconseguit tenir deu vegades més massa, s'hagués encès com estrella i estaríem en un sistema binari d'estrelles. Potser llavors no hagués existit la vida.

Les estrelles dobles es poden classificar en quatre grups segons el tipus d'aparell necessari per a detectar-les o per les característiques de la pròpia parella, així tenim:
-Visuals, quan les podem veure amb un telescopi
-Espectroscòpiques, quan cal un espectròmetre per a resoldre-les
-Eclipsants, que poden ser de qualsevol dels dos grups anteriors, però que una estrella eclipsa a la seva companya i fa variar la serva corba de llum. També se les anomena variables.
-Astromètrica, quan no es pot separar amb telescopi, però es detecta una anomalia en el seu moviment orbital degut a la presència de la seva companya invisible.
Sistema doble Alcor i Mizar a l'Óssa Major

La primera estrella doble va ser descoberta el 1650 per l'astrònom italià Riccioli qui va separar l'estrella Mizar en dues, Mizar A i Mizar B. Altres pensen que en Galileu i Castelli el 1617 ja les van observar. Per tant aquest és un sistema, en principi triple, però finalment s'ha descobert que les dues Mizar són al seu temps dobles, així que el sistema Alcor-Mizar complet és quíntuple.

Altres estrelles dobles destacables són:
-Albireo, la principal del Cigne, la del bec, format per una estrella groga de magnitud i una de blava unides gravitatòriament.
-Algol, la segona estrella de la constel·lació de Perseu, que també es coneix com l'estrella del Diable. És un sistema binari eclipsant. Normalment és de magnitud 2,1 però cada cert temps baixa fins a 3,4 durant uns 3 dies degut a que la seva companya l'eclipsa. De fet és un sistema ternari.
-Sírius, la més brillant del cel, al Ca Major, format per una estrella blanca i una nana blanca.

Quasi el 50% de les estrelles estan formades per sistemes binaris i un 10% d'aquest són sistemes múltiples amb més estrelles. Molts sistemes tenen també planetes.


Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 195 del març de 2016

dilluns, 1 de febrer del 2016

Mars a Tità

Aquest satèl·lit de Saturn, Tità, el més gran d'aquest planeta i el segon en la llista després de Ganímedes, satèl·lit de Júpiter. És quasi de la mida de Mart, o sigui, la meitat del nostre planeta i presenta una temperatura superficial de -180ºC i un
Tità en fals color (Sonda Cassini 2004)
a pressió 1,6 cops superior a la nostra. En aquestes condicions qualsevol presència d'aigua està obligada a presentar-se en estat sòlid.

Però la sonda Cassini (NASA) va fer posar damunt la seva superfície la nau Huyghens (ESA) el 2005. La primera trobà a la seva superfície un oceà líquid format per metà, un compost de carboni amb quatre àtoms d'hidrogen (CH4). Ja feia temps que se sabia que tenia atmosfera, descoberta per en Josep Comas i Solà el 1908, formada bàsicament per nitrogen (95%) i metà (5%). Darrerament també s'ha descobert que posseeix un oceà intern, sota la seva superfície format per aigua i amoníac.

Més investigacions han portat als científics a descobrir que existeix a la seva atmosfera un cicle del metà que podria ser comparable al cicle de l'aigua sobre la Terra. Aquí, l'aigua líquida s'evapora per efecte del Sol, al pujar en alçada es condensa i quan troba les condicions adequades cau damunt la superfície en forma líquida de nou.

Doncs a Tità s'ha trobat que passa el mateix amb el metà. Aquest compost s'evapora a -162ºC i es congela a -182ºC en front dels 100ºC i 0ºC de l'aigua. Però com que la superfície de Tità ja hem dit es troba a uns -180ºC pot existir el metà en les tres fases diferents, sòlid, líquid i gasós. Així doncs el Sol l'evapora, es refreda a dalt de l'atmosfera de fins a 600 km i plou metà formant rius i llacs a la seva superfície. També s'ha pogut constatar que existeix un patró de circulació global de núvols a l'atmosfera i una diferència de temperatures segons la seva latitud, suficient com per a fer congelar el metà en una zona determinada i tornar-la líquida en d'altres.

És l'únic lloc del sistema solar, a més de la Terra, en que passa tot el procés sencer. Aquest descobriment ha portat a preguntar-se si seria possible que albergués vida al seu damunt. De fet les condicions en les quals es troba actualment podrien haver esta molt similars a les primigènies de la Terra, doncs a la seva atmosfera també s'han trobat altres elements com acetilè (C­2H2), età (C2H6), propà (C3H8), àcid cianhídric (HCN), anhídrid carbònic (CO2), ja detectats per la sonda Voyager el 1980.

També s'ha confirmat l'existència de volcans actius que en lloc d'emetre lava, emeten aigua i diversos hidrocarburs, compostos de carboni-hidrogen, a l'atmosfera. Aquesta nova branca de la ciència és la criovulcanologia. Les investigacions continuen. Els científics volen saber si aquest cicle del metà podria donar lloc a algun tipus de vida adaptat a aquestes condicions tal com la vida es va adaptar a l'aigua al nostre planeta.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 194 del febrer de 2016

dilluns, 4 de gener del 2016

Perquè tot a l'espai és rodó?

El Sol, la Terra, la Lluna i els altres planetes i les seves llunes ... tots són esferes, quasi tot són esferes. Què passa?

La major part dels cossos que hi ha a l'espai són esfèrics, perquè? Molt fàcil, culpeu a la gravetat. Tots els àtoms d'un objecte empenyen cap el centre de gravetat però alguna força els manté apartats d'aquest punt. El resultat final és una esfera, encara que no sempre, depèn de quina massa tingui l'objecte.

Penseu en un vas amb aigua. Si poguéssiu veure les molècules movent-se, podríeu veure com intentant acomodar-se tan uniformement que provoquen que la superfície de l'aigua sigui tan suau i uniforme com observem. Imagineu un planeta fet completament d'aigua. Si no haguessin vents, podria ser perfectament llis. Les molècules d'aigua en el pol nord estarien tirant de les molècules en el pol sud. Les de l'esquerra estarien tirant cap a la dreta i així tots els punts estarien tirant cap al centre de masses i el resultat final seria una esfera perfecta.

La gravetat i la tensió superficial estiren cap el centre i les forces moleculars de repulsió marquen un límit d'aproximació. Si es pogués mantenir aquesta gota d'aigua gegantina en un ambient on no li afectés cap pertorbació, l'aigua assoliria un balanç perfecte, fet que es coneix com «equilibri hidrostàtic».

Les estrelles, planetes i llunes poden estar fets de gas, gel o roca. Si ajuntem prou massa en un volum, aquesta començarà a estirar per intentar ajuntar tota aquesta matèria en una forma que tingués el màxim perfil esfèric. Els objectes menys massius, com asteroides, cometes, i llunes petites tenen menys gravetat, per tan els hi és molt difícil aconseguir aquesta forma esfèrica.

Com se sap, la majoria d'aquests cossos celestials esmentats roten sobre un eix i encara i això no són esferes. La seva ràpida rotació els aixafa i infla per la seva meitat i els fa més amples per la zona de l'equador que pels pols. La Terra és un perfecte exemple i, per això, aquest perfil es denomina esferoide oblat.

Júpiter és encara més aixafat perquè rota a més velocitat. Un dia dura només 9,9 hores. Tot això provoca que sigui una esfera imperfecte que mesura 71.500 km a l'equador i, només, 66.900 km entre pols.

Les estrelles són similars. El nostre Sol rota lentament, per això quasi és una esfera perfecte, però hi ha estrelles que roten molt ràpidament. VFTS 102, una estrella gegant al nebulosa de la Taràntula gira 100 cops més ràpida que el Sol. Una mica més ràpid el gir i l'estrella s'esqueixaria per culpa de les forces centrípetes.

Aquest perfil d'esferoide oblat ajuda a entendre perquè hi ha tants discos aixafats per l'espai. Aquesta ràpida rotació, on les forces centrípetes superen l'atracció gravitacional crea aquest perfil. Es poden trobar discos d'acreció a forats negres, sistemes planetaris, galàxies,...

Els objectes tendeixen a formar esferes i si tenen prou massa superen les forces que ho evitarien. Però...si tenen una rotació prou ràpidament aixafaran sempre per la meitat i crearan discos.