Astrobanyoles, Agrupació d’Astronomia i Ciència del Pla de l’Estany

Tot va començar a la tardor del 2002 quan la Caja de Ahorros del Mediterráneo va venir a la comarca i va instal·lar el seu telescopi mòbil a Can Jan de Fontcoberta. S’hi va estar un parell de dies i, amb els seus monitors, van fer algunes xerrades i observacions d’estrelles al vespre.

D’aquestes trobades va sorgir un grup de gent, amants de l’astronomia, que vam decidir que ens podríem agrupar per a fer una associació i gaudir del tema que ens agradava. Ens vam trobar al cafè del que avui és l’Ateneu i vam decidir tirar-ho endavant.

Per anar per la via ràpida vam demanar al Centre Excursionista si ens volia aixoplugar com una branca nova dins de les seves activitats, atès que els muntanyencs han de ser amants de les estrelles.

Així vam iniciar el notre camí. El nostre enllaç amb el Centre era en Joan Anton Abellan. 

En aquestes condicions vam romandre fins el 2009, quan vam veure que necessitàvem ser més agils en les nostres activitats i ens vam independitzar del Centre. Vam crear els nostres estatuts i vam crear la primera Junta d’Astrobanyoles amb Abellan com President i en Carles Puncernau de Vicepresident. Així vam tirar fins el 2016, en què Abellan va decidir que deixar el càrrec de president i Puncernau va ocupar el càrrec vacant.

Som una entitat sense ànim de lucre i ens mantenim de les quotes socials (25€/any per un soci indvidual) i de les subvencions que rebem de l’Ajuntament i, darrerament de la Diputació. El nostre objectiu és la divulgació de la ciència, en especial de l’astronomia, dins de la nostra comarca. Per tal de dur-ho a terme organitzem xerrades al Darder (Tardes de Ciència, n’hem fet unes 140), també fem altres xerrades divulgatives a escoles, instituts o el club de lectura (unes 100) o qualsevol centre que ens ho demani (altres 100), i portem els telescopis si també volem fer una observació del cel.

Un altre punt destacable són els Premis Astrobanyoles de recerca i divulgació científica, dels quals ja portem 15 edicions.

Des del març de 2003 també fem un programa de ràdio a Ràdio Banyoles, titulat Sopa d’estrelles, la primera temporada va ser de 30 minuts, però a la següent ja vam veure que necessitàvem més temps i el vam poder llargar fins a una hora de durada. Ja hem fet uns 740 programes, que es poden escoltar en directe, o diferit a la mateixa pàgina de la ràdio o al podcast Ivoox. Aquí divulguem notícies de ciència i entrevistem algun convidat, un soci propi o el ponent a les Tardes de Ciència.

Una altra activitat que fa temps que realitzem són els Sopar-G, ens trobem al voltant d’una taula per sopar i parlar de ciència, normalment amb el ponent de les Tardes de Ciència. Això ho fem 2-3 cops a l’any. Ja en fet més de 50 sopars. I des de fa dos anys fem cine-fòrums de ciència.

El tema de fer sortides o viatges, també forma part de la nostra forma d’actuar. Procurem fer una o dues sortides cada any. Hem estat al CERN a Ginebra, a la Cité de l’Espace de Toulouse, a la Ciutat de la Ciència de València, al Laboratori Subterrani de Canfranc, als Observatoris del Teide o al nou Centre Galàctica a Terol, entre d’altres. Per alguns d’aquest viatges ens ajuntem amb l’Associació Astronòmica de Girona.

Aquesta és una pinzellada de la nostra feina, divulgar la ciència. La ciència és cultura. Només podrem avançar amb la ciència. Divulgar-la és bàsic.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 304 de l'abril de 2025

Cicles evolutius de Joseph Schumpeter

Schumpeter fou un economista nascut dins de l’Imperi Austrohongarès el 1883 i mort als Estats Units el 1950. Va estudiar dret però es va especialitzar en economia. Un dels seus treballs va ser sobre els cicles evolutius.

Vaig sentir-ne parlar en una de les xerrades que va organitzar la Càtedra Miquel Santaló el 2024,  La cursa per al control del processos físics a escales petites d’espai i temps, amb Javier García de Abajo, investigador de l’ICFO (Institut de Ciències Fotòniques).

Com es pot veure al gràfic adjunt s’identifiquen una sèrie d’onades entre el 1785 i el 2020. 

Schumpeter va proposar una teoria macroeconòmica, radicalment nova, inspirada en la teoria de l’evolució de Darwin. Era l’economia evolutiva centrada en els processos de desequilibri-disrupció, que afecta especialment les innovacions tecnològiques que impulsen els cicles de canvi.

A la imatge observem com la seva proposta de cicles comença el 1785 (la primera onada) i dura fins el 1845, uns 60 anys on la indústria estava encapçalada per l’energia hidràulica, els textils i el ferro.

Cap el 1845 va començar la segona onada amb el vapor, el tren i l’acer, fins cap el 1900. Van ser 55 anys. Llavors va emergir la tercera onada, amb l’electricitat, els products químics i els automòbils. Va durar fins el 1950, una mica mes curta, ja només 50 anys. El 1950 es va iniciar la quarta onada, fins el 1990, amb els productes petroquímics, l’aviació i l’electrònica. Va durar 40 anys. La cinquena onada va ser del 1990 fins el 2020, empesa per les xarxes digitals, la informàtica i les noves formes de comunicació. Es va escurçar fins els 30 anys.

Ara ja estem dintre de la sisena onada, que duraria fins el 2045, uns 25 anys, i estaria dominada per l’eficiència dels recursos, la intel·ligència artificial, l’automatització, la robòtica i les tecnologies netes.

De forma paral·lela, la tècnica científica també ha anat millorant al mateix ritme o potser encara més.

A la primera onada (1785) es mesuraven les distàncies en mil·límetres i el temps en segons, com a mínima expressió. A la segona (1845) ja ho fèiem en dècimes de mil·límetre i mil·lisegons. A la tercera (1900) es va arribar a fer mesures en micres, milionèsimes de metre, i en dècimes de mil·lisegon. A la quarta onada (1950) ja estàvem a dècimes de micra i microsegons, milionèsimes de segon. I a la cinquena (1990) mesurem en nanòmetres, milmilionèsimes de metre, i nanosegons, milmilionèsimes de segon.

L’any 2017 es va entregar el Premi Nobel a tres físics que havien participat en la detecció de les ones gravitacionals, Rainer Weiss, Barry Barish i Kip Thorne pel seu treball al LIGO, on van ser capaços de fer mesures de la distorsió de l’espai-temps de l’ordre de 10-19 metres. Una dècima de trilionèsima de metre.

L’any 2023 el Premi Nobel de Física va ser atorgat a Pierre Agostini, Ferenc Krausz i Anne l'Huillier  "per mètodes experimentals que generen polsos de llum d'attosegons per a l'estudi de la dinàmica dels electrons en la matèria". Els attosegons són 10-18 segons, una trilionèsima de segon.

Sembla que estem anant més ràpids que l’onada que ens tocaria.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 304 de l'abril de 2025

c , la velocitat de la llum

La lletra «c» minúscula, en física representa la velocitat de la llum. El fet d'haver triat aquest lletra prové de la paraula llatina celeritas, que vol dir velocitat. D’aquí la nostra paraula accelerar i tot un seguit que comencen per accel.

És una xifra constant que en el buit té un valor de 299.792,458 km/s. Si viatja a través d’altres medis varia. Així en l’aigua viatja a uns 225.000 km/s, 1,333 cops per sota. Aquesta relació marca l’índex de refracció dels diferents medis. Així per l’interior d’un diamant, amb índex 2,42, viatja només a 124.000 km/s.

Fotó atrapat en un condensat de
Bose-Einstein ultrafred

Aprofundint en aquest aspecte, cal dir que el 1999 la física danesa Lene V. Hau va aconseguir reduir la velocitat dels fotons a només 60 km/h (17 m/s) en un experiment amb un núvol d’àtoms de rubidi ultrarefredat a uns 100 nK (nanokelvins, una unitat científica de temperatura, gairebé el zero absolut. Aquest núvol tan fred es considera un condensat de Bose-Einstein, un nou estat de la matèria. El 2013 va aconseguir aturar els fotons del tot. Els seus estudis són d'utilitat en camps tan diversos com els ordinadors quàntics o la biotecnologia.

D’acord amb la teoria de la relativitat especial, c és la velocitat màxima a la qual pot viatjar l’energia, la matèria o la informació. Les partícules sense massa, com els fotons i les ones gravitatòries també ho fan. Així mateix, forma part de l'equació d’Einstein, equivalència massa-energia, E=mc2.

Si disposem d’una partícula i la volem accelerar, imaginem un protó donant voltes al LHC (Gran Col·lisionador d’Hadrons) que es troba al CERN a Ginebra, veurem que a l’injectar-li energia va guanyant velocitat i també massa. De fet, al mateix LHC, quan un protó gira al 99,9997% de la velocitat de la llum, ha guanyat una massa equivalent a 430 cops la que tenia al principi. 

Què li ha passat al protó?, per què s’ha engreixat tant?

La raó, segons els científics, és molt clara. Com que el protó no pot anar guanyant energia de forma continua, ja que superaria el límit de la velocitat de la llum, el que fa és engreixar-se. Com ? Transformant, segons l'equació d’Einstein, l’energia en massa. Queda palès que ni la massa ni l’energia es conserven, tal com es pensava al segle XIX, sinó que es transformen l’una en l’altre, el que es conserva és la suma de l’una i l’altre.

Imagineu que la bomba atòmica d’Hiroshima va utilitzar només una massa de 6 kg d’urani, transformant-la en energia. Està clar, la quantitat d’energia obtinguda surt de multiplicar la massa per la velocitat de la llum dues vegades. Un resultat molt, molt alt.

Altre referència molt utilitzada és la paraula «anys-llum» (a.l.). Es pot valorar de dues formes diferents, com temps o com distància. Quan diem que l’estrella més propera a nosaltres, Alfa Centauri, es troba 4 a.l., volem dir que la llum que ens arriba d’aquella estrella va sortir fa quatre anys, que és el temps que ha estat viatjant per l’espai per arribar fins la Terra. Per tant estem veient la llum que reflectia l’estat de l’estrella fa quatre anys. Això vol dir que l’estrella podria haver sofert canvis i nosaltres encara no ho sabríem. És com mirar en el passat.

L’altre forma d’entendre els a.l. és com un factor de distància, la quantitat de quilòmetres al qual es troba una estrella. Cal multiplicar la velocitat de la llum pel nombre de segons que conté un any, surt de l’ordre de 9 bilions de quilòmetres per cada any de viatge de la llum fins a l’estrella que observem.

En Galileu va ser el primer en intentar mesurar la velocitat del so, disparant un canó des del cim d’un turó i, des d’una distància d’uns 3 km, intentar saber quina diferència de temps hi havia entre el moment que es veia el foc del canó i escoltaven el soroll de l’explosió. Amb l’ajut del batec del cor, com rellotge, va determinar que la velocitat del so era de 350 m/s. Valor molt aproximat al real de 340 m/s.

Va intentar reproduir l’experiment però ara aplicat a la velocitat de la llum. No ho va aconseguir. Al segle XVII no existia cap tipus de rellotge capaç de detectar una variació tan minsa de temps. Observant els llampecs del cel intuïa que no podia ser infinita, doncs per escampar la seva llum necessitaven un cert temps, però va desistir de fer cap estimació.

No va ser fins el 1676 que l’astrònom danès Ole Roemer va aconseguir donar una primer xifra. Aquest home de 21 anys es trobava treballant a Uraniborg (Dinamarca), seu de l’observatori de Tycho Brahe. A la mort d’aquest darrer, en Jean Dominique Cassini, director de l‘observatori de París, va enviar un emissari allà per mesurar les coordenades del lloc, que necessitava saber amb exactitud pels seus propis càlculs.

En Cassini estava estudiant les ocultacions i aparicions del satèl·lit Io, de Júpiter. Sabia que feia una òrbita al planeta cada 42,5 hores, però mai ho havia pogut cronometrar amb precisió. Es basava en que la llum es movia amb velocitat infinita i que la posició de la Terra no influïa en la mesura.

Experiment de Roemer

Roemer va ignorar aquests prejudicis. Va refer els càlculs i va anunciar que el satèl·lit apareixeria el dia 9 de novembre a les 17:37, quan els càlculs de Cassini indicaven que seria a les 17:27. En Roemer va guanyar, però va tenir que tornar a Dinamarca. Cassini i tots els seus van intentar defensar el bon nom del Director de l’Observatori i el van fer fora.

En Roemer havia tingut en compte que la Terra sí que es desplaça pel cel i que la llum que envia Io quan surt ha de recórrer més distància. La distància de Júpiter al punt E1 és menor que a E2. Així si sabem quan més lluny està la Terra de Júpiter i quin temps de més triga, podem establir una relació. Va obtenir el valor de 200.000 km/s, ben proper al valor real per aquells moments.

El 1729 en James Bradley, astrònom anglès, que estudiava la desviació aparent de les estrelles (paral·laxi), va obtenir un valor de 283.000 km/s. Altres autors parlaven de fins a 304.000 km/s.

Hyppolyte Fizeau el 1849, va realitzar un nou experiment. Va llençar un feix de llum des d’una distància superior al 8 km i la va fer passa per una roda amb 720 dents que girava a 12,6 revolucions per segon. Així va obtenir un valor de 314.363 km/s. En Leon Foucault, també francès, amb un mètode similar, va precisar fins a 298.000 km/s. 

Experiment de Fizeau

El 1879, en Marie-Alfred Cornu millorà el mètode de Fizeau i obtingué el valor de 300.030 km/s.

Actualment s’accepta el valor de 299.792,458 km/s per a la velocitat de la llum en el buit com valor màxim, res al nostre univers pot anar més ràpid.

Publicat a la Revista de Banyoles en el seu número 1.096 de març de 2025

2025 Any Internacional de la Quàntica

Les Nacions Unides han proclamat el 2025 com l’Any Internacional de la Ciència i Tecnologia Quàntica. Coincideix amb el centenari del naixement de la mecànica quàntica. 

Aquesta teoria descriu el comportament de la matèria i l'energia a escales atòmiques i subatòmiques i ha fet possible moltes de les tecnologies més importants del món.

La paternitat d’aquesta teoria s’atribueix a Max Planck, físic alemany (1858-1947), després de l’elaboració de la teoria del cos negre. A partir d’aquesta es va acceptar que l’energia estava quantitzada, és a dir, que existien unes unitats mínimes d’energia, els quàntums. Pel cas de la llum seria el fotó. Això significa, en contra del que deia la física clàssica, que l’energia no és un continu, sinó que s’emet en paquets discrets. Posteriorment, es va descobrir que altres magnituds físiques, com la càrrega elèctrica, la massa o el moment angular, també estaven quantificades.

Va representar un pas endavant en la física clàssica per intentar entrar en el món microscòpic. En aquell temps Einstein i Bohr s'interpel·laven sobre el model de l’àtom i de com es podien moure els electrons al voltant del nucli sense caure al seu interior. Finalment es van posar d’acord tots els físics de l’època, i el 1927 es va acceptar la teoria quàntica (Interpretació de Copenhagen).

Un segon pilar bàsic va ser introduït per Louis de Broglie, físic francès (1892-1987), quan va proposar la dualitat ona-partícula. Segons aquest principi tots els objectes del nostre univers presenten al mateix temps propietats d’ona i de partícula. A la imatge que il·lustra aquest text es pot veure com un cilindre projecte dues ombres diferents, segons el punt de vista en que l’observem, podrem veure un cercle o un quadrat.

El tercer pilar seria el que es coneix com Principi d’indeterminació de Heisenberg que postula que no es pot conèixer alhora i amb total precisió la posició i el moment lineal d’una partícula. El moment es pot interpretar com una relació entre la massa i la velocitat de la partícula. Aquest principi diu que existeix un límit en el grau de coneixement de les dues variables esmentades, que quanta més precisió tinguem en una, menys en tindrem a l’altre. Aquest fet ens porta a tenir que parlar en termes de probabilitats. 

Així la física quàntica estudia fenomens en què les partícules microscòpiques són tractades com a ones, i les magnituds físiques, que la defineixen, estan quantificades, i a més, presenten una incertesa en la seva mesura i no poden ser mesurables simultàniament.

És clar que la quàntica no la podem percebre, però sí que ho fem amb els seus efectes. Gràcies a ella, s’han fet grans descobriments en camps com la física, química, enginyeria, biologia i ha revolucionat l’electrònica i les telecomunicacions. Invencions com el transistor, els làsers, els imants de terres rares i els LED (tecnologies que van fer realitat Internet, els ordinadors, les cèl·lules solars, la ressonància magnètica i la navegació global-GPS) existeixen gràcies a la mecànica quàntica.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 303 del març de 2025

Història espacial

La idea de viatjar per l’espai no és nova, els grecs ja en parlaven. En Llucià de Samòsata, l’any 125 dC ja descrivia un viatge a la Lluna i una guerra entre els selenites, habitants de la Lluna, amb els habitants del Sol. En Jules Verne, el 1865, també va descriure un viatge. Tot pura literatura de ficció.

No va ser fins que es van inventar els motors que la ciència no va poder fer un pas endavant en aquest sentit. Faltava la tecnologia. A principis del segle XX Konstantin Tsiolkovski a l’URSS i Robert Goddard a Estats Units van començar a desenvolupar una tecnologia de motors a reacció i coets. Aquí va començar la història espacial.

El primer pas va ser crear societats astronàutiques per fer ambient, com Alemanya i Unió Soviètica. Els primers míssils van ser creats per l’exèrcit alemany el 1934. Però l’era espacial no va néixer fins el 1954, un  cop acabada la II Guerra Mundial, amb el projecte Orbiter a Estats Units. El primer satèl·lit el van llançar els soviètics el 1957, el conegut Sputnik. Altres països també van començar a fer proves amb satèl·lits, Xina, França, Regne Unit i Japó.

El següent pas va ser el llançament d’una missió tripulada per humans (URSS, Iuri Gagarin 1961) i  el primer passeig espacial (URSS, Aleksei Leonov 1965). En aquesta época ja s’estaven gestant els programes lunars, l’Apollo d’Estats Units i el Soiuz soviètic. El 1969, per primer cop, un èsser humà va trepitjar la Lluna, va ser amb l’Apollo 11.

Durant els anys 70, els objectius van esdevenir les estacions espacials, la Saliut soviètica i l’Skylab d’Estats Units. En paral·lel també es llançaven sondes planetàries com les Mariner, les Voyager, aquestes encara operatives el 2024 i les Pioneer. Els transbordadors espacials van néixer en aquell anys.

L’Agència Espacial Europea (ESA) es va crear el 1975 amb una empresa privada, l’Arianespace, per tal d’aconseguir que Europa fos independent de les tecnologies americanes i russes, amb una base de llançament a Korou (Guaiana francesa), a prop de l’equador terrestre.

Coet Apol·lo 7 en vol
Foto: NASA,

El 1976 es va encetar el project, primer soviètic i després rus, de l’estació espacial Mir amb l’objectiu d’establir una presència constant a l’espai. Va finalitzar el 2001, caient a l’oceà Pacífic.

Cap el 1970, la Xina va llançar el seu primer coet i a principis del 1990 va iniciar el programa Shenzhou, inspirat en la russa Soiuz. El 1975 s’hi va apuntar el Japó i el 2003 va crear l’agència japonesa JAXA.

Un altre pas important va ser la posada en òrbita de telescopis, com el Hubble que es va llançar el 1990 i que ens han permès observar el cel sense el filtre de l’atmosfera. Aquest va ser un salt qualitatiu en l’observació de l’Univers. El següent va ser el telescopi James Webb, llançat el 2021, que incorporava visió en infraroig, que no tenia el Hubble.

Des del 1965 que es perseguia l’aproximació a Mart, quan el Mariner 4, va arribar a 10.000 km de distància i el va fotografiar, però fins el 1997 la sonda Mars Pathfinder no va aconseguir aterrar-hi. El proper pas va ser anar a trobar asteroides agafar mostres del seu sòl i tornar-les al nostre planeta. Ara ens queda tornar a enviar algun humà, de nou, fora del planeta.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 302 del febrer de 2025

Què coneixem de la Lluna?

Si us preguntéssim si la Lluna gira, si rota obre sí mateixa, què respondríeu?

No sé quina seria la vostra resposta, però la correcta seria que sí que gira. Ara bé, ho fa d’una forma molt específica. Fa un gir sobre sí mateixa al temps que fa una volta a la Terra. Tècnicament, es diu que està atrapada sincrònicament per la Terra en al proporció 1:1, una volta sobre ella mateixa, una volta a la Terra.

Aquesta és l’única forma que pot girar al nostre voltant ensenyant-nos sempre la mateixa cara.

De fet, li veiem el 59% de la seva superfície, no el 50%, que seria el teòric. La Lluna presenta, a més del moviment de rotació el de libració. Trontolla, com faria una baldufa, tant en el sentit vertical com en l’horitzontal. Aquest moviments laterals ens permeten veure-li una mica més de superfície.

Altre pregunta, la Lluna té una cara fosca? Atureu-vos i rumieu.

Doncs no. El Sol il·lumina tota la Lluna. El que passa és que com que gira i té fases, a cops la veiem tota il·luminada, quan diem Lluna plena, i a cops, il·lumina la cara que ens queda oculta, la que no veiem. Però sempre hi ha mitja part del satèl·lit il·luminat. De fet el dia lunar dura uns 14 dies terrestres, i 14 més de nit.

A la superfície lunar durant el seu dia es pot arribar a 100ºC de temperatura i a la nit fins a uns -150ºC, una bona amplitud tèrmica.

Una pregunta més: un eclipsi total de Lluna es produeix quan aquesta es troba en fase de Lluna plena o  nova?

Imagineu-vos tres esferes en línia recta a un espai, i una d’elles és una bombeta, el Sol, que es troba a un extrem. En quin ordre haurem de col·locar la Terra i la Lluna de forma que el Sol no pugui il·luminar la Lluna i aquesta es vegi eclipsada? 

La Terra s’haurà de posar al mig, de forma que l’ombra que genera tapi la Lluna. En aquesta posició la Lluna estaria plenament enfocada pel Sol, seria Lluna plena, i quan es posés dintre de l’ombra que genera la Terra, quedaria eclipsada l’estona que triga en travessar la zona d’ombra.

Darrera pregunta. Si mirem la Lluna una nit de lluna plena i mirem l’hora, imaginem que siguin les 10 del vespre. A quina hora la veurem passar pel mateix lloc a l’endemà?

La resposta seria uns 50 minuts més tard. La raó, és senzilla, si en uns 28 dies ha de fer la volta sencera a la Terra, cada dia ha d’endarrerir-se 1/28 de volta. Si la volta són les 24 hores del dia, la divisió surt a una mica més de 52 minuts.

Altre tema, sabíeu que el dilluns és el dia de la lluna? Dia+lluna = dilluns.

Així mateix, el dimarts correspon a Mart, el dimecres a Mercuri, el dijous a Júpiter i el divendres a Venus. El dissabte i el diumenge els va canviar l’església. Ara bé, en anglès, el dissabte és Saturday, dia de Saturn i el diumenge és Sunday, dia del sol. Igualment en anglès la paraula mes es diu month que prové de l'antiga forma de dir lluna, no l’actual moon. Té relació amb la durada del cicle lunar.

Tot curiós, no?

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 301 del gener de 2025