¿Qué tanto saben las secuoyas sobre termodinámica?

Todos sabemos que las secuoyas son los árboles más altos, varios ejemplares sobrepasan los cien metros de altura, pero: ¿cómo llega el agua hasta dicha altura?

Fotografías a inicios del siglo XX

Las secuoyas se aprovechan de los gradientes de presión para lograr subir agua desde el suelo hasta su copa, para entender como lo hacen, hay que saber un poco sobre la presión.

¿Qué es un gradiente o diferencial de presión?

Digamos que quieres molestar a tu mejor amigo, digamos que están tomando un par de cervezas en su presentación enlatada y por diversión agitas la cerveza de tu amigo sin que se de cuenta, tu mejor amigo, ignorando lo que has hecho, abre la cerveza y un torrente de cerveza le moja la cara. Te ríes de tu fechoría.

La cerveza sale disparada porque la presión fuera de la lata es mucho menor que la del interior, dando como resultado que la presión interna expulse violentamente el líquido hacia el exterior, entre mayor sea la diferencia más agresivo será el efecto.

En las secuoyas pasa lo mismo, aunque no tan violentamente, la presión en la copa es mucho menor que la que se encuentra en la base, por lo que el agua tiende a correr hacia arriba a través de conductos que se hallan en el tronco.

Actúan principalmente dos fuerzas, una de empuje y otra de succión.

El empuje se realiza desde la base con la acción capilar y con la presión de empuje que realizan las raíces, mientras que la succión es ejercida desde la copa de la secuoya por las hojas. El agua viaja por conductos formados por el floema y xilema, algo así como el sistema vascular de los humanos.

El xilema son las celdas con el #1 y el floema con el #2.

En las hojas, el agua se evapora a través de los estomas, que son agujeros que permiten el paso del vapor de agua, si no han olvidado sus clases de química en la secundaria, recordarán que la fuerza de cohesión hace las moléculas de agua se atraigan entre ellas, al salir por los estomas las moléculas de agua jalan al resto y esta fuerza se transmite a lo largo de todo el tronco como una cadena. A causa de la evaporación se puede tener una presión negativa de hasta 15 000 pascales con respecto a la base, para comparar, la presión atmosférica a nivel del mar es alrededor de 101 000 pascales.

Igual que tomar de un popote.

Fuentes:
[1] Holbrook N. M. y M. A. Zwieniecki. 2008. Transporting water to the tops of trees. Physics Today 61: 76-77.
[2] Hamilton R. Peter et al. La biología de las plantas. Reverte, 1992.
[3] How do large trees, such as redwoods, get water from their roots to the leaves?. Scientific American.  8 Feb. 1999.

Auroras Boreales y Australes.

Este fue un tema que tuve que aprenderme de memoria como anfitrión de la Feria de la Astronomía que se llevo a cabo en noviembre del año pasado, sin embargo con el tiempo se me olvidaron algunas cosas y el día de ayer una amiga me pregunto como se formaban estas luces, decidí excavar un poco de información y escribir este mini artículo, que se lo dedico a Paka quien ha intentado en vano provocarme la muerte a través de risas.

Las auroras son fenómenos naturales que se producen en latitudes cercanas a los polos magnéticos de la tierra (en realidad también las hay en otros planetas), siendo las auroras australes aquellas cercanas al polo sur y las auroras boreales las que están cerca del polo norte.

Foto por Euclid VanderKroew

Resulta que aunque no podamos percibirlo directamente, el núcleo de la tierra genera un campo magnético, el cual tiene lineas magneticas que nacen y acaban en los polos magnéticos; ahora imaginen que estas líneas son como ríos en los que algunas partículas provenientes del sol son atrapadas y llevadas hacia los polos. En su mayoría estas partículas son electrones y algunos iones positivos (átomos que han perdido electrones) que al ser aceleradas por el campo magnético de la tierra chocan con los gases que forman nuestra atmósfera superior, en su mayoría Oxigeno y nitrógeno.

Al chocar con los átomos de oxígeno y nitrógeno las partículas provenientes del espacio pasan parte de su energía a estos átomos y estos buscan la manera más fácil de deshacerse de ella y lo hacen emitiendo fotones, i.e. luz en distintos colores, siendo el más predominante el color verde. Específicamente, el oxígeno es culpable del verde y del café, mientras que el nitrógeno es el responsable del rojo y el azul.

La manera en que estas partículas provenientes del sol acaban en los polos magnéticos es por que las líneas del campo magnético de la tierra acaban e inician en los polos, tal vez si de niños hayan jugado con imanes y limadura hayan visto que al poner el imán la limadura se movía de cierta forma al imán, pues es lo mismo, solo que a macroescala.

Campo Magnético de la Tierra.

Resulta que los vientos solares están continuamente "golpeando" al campo magnético de la tierra y reformándolo, aplastandolo más del lado de la cara que da al sol y alargandolo del lado opuesto al sol, por lo que las auroras están relacionadas al ciclo solar, siendo más frecuentes e intensas durante la presencia de manchas solares (que son perturbaciones del campo magnético solar) y durante algunas tormentas solares el campo magnético se puede perturbar de cierta forma que se puede interferir con los satélites e incluso centrales eléctricas en la tierra, estas perturbaciones pueden causar que haya auroras a latitudes un poco más alejadas de los polos, llegando a un mínimo de 59 grados respecto al ecuador y en algunos casos excepcionales llegando a aparecer hasta 41 grados del ecuador, como se dice en un registro de hace casi 200 años.

Para terminar les dejo con un video de una aurora tomado desde la estación espacial internacional.

El animal que burló a la muerte.

Turritopsis nutricula.

Ese es su nombre.

Es un hidrozoa que es una clase del phylum de los cnidar... olvídenlo, basicamente este animal que asemeja una medusa (después de algún tiempo en wikipedia y mas de 12 artículos ya ni estoy seguro de que sea, solo escribiré lo que se me pego) al llegar a la madurez vuelve a su estado de polipó, que se puede decir que es un organismo primitivo colonial (esta formado por distintas células que pueden separarse y formar otra colonia funcional) que esta adherido al suelo, puede reproducirse sexual o asexualmente según su especie, pero la turritopsis nutricula al alcanzar su edad madura y de reproducción, puede volver a su forma original de polipó y durar asi toda la eternidad.

Esto no es una turritopsis nutricula

Para lograrlo, puede cambiar sus células de un tipo a otro (como por ejemplo, las células pluripotenciales), por lo que al alcanzar una edad madura, retorna sus células a los estados de pólipo, pero primero absorve otras capas de su cuerpo que serán usadas para construir de nuevo la colonia que también dará nacimiento a otras medusas, burlando así a la muerte.

Esto si lo es.

XXV semana de ciencias.

Vayan a mi otro blog y lean como me fue en Ensenada

51 años

Sé que no a todos les emocionara o siquiera importara la conmemoración de esta fecha, pero el día 4 de octubre de 1957 fue uno de los eventos más importantes en nuestra historia ¿Por qué? ese día un pequeño objeto metálico, no más grande que un balón de basket y de unos 80 kilos fue lanzado al espacio exterior, y no solo eso, sino también se logró ponerlo en orbita alrededor de la tierra.

El sputnik I puede que haya sido algo rudimentario con sus 22 días de bateria y con el hecho de que solo haya durado algo como 3 meses antes de reingresar e incinerarse en la atmosfera terrestre no ayuda mucho, pero demostró algo, que era posible aventurarse al espacio, 51 años después, el panorama ha cambiado mucho; ahora hay cerca de 800 satelites alderedor de la tierra, todos ellos cumpliendo funciones específicas desde observación terrestre como los de google earth, hasta Hubble Y Fermi, cuyos ojos pueden captar objetos hasta a diez mil millones de años luz o poder observar los potentes rayos gamma a distancias astronomicas.

Y claro, no olvidemos a los satélites de Tv.

Explicación de fénomenos

El estado gaseoso.

Imaginemos que tenemos algunas moléculas de algún desconocido gas flotando por aqui y por alla en una cámara de forma cilindrica en la cual también hay un piston haciendola de techo de está. Estas moléculas no estarán estáticas, van a estar yendo de un lado a otro, chocando a veces entre si y otras veces entre las paredes y el pistón, al chocar con la pared de la cámara (o el pistón), estarán empujando o transmitiendo parte de su energía a está, la fuerza con la que necesitaremos para mantaner el pistón en su sitio sin que las colisiones de las moléculas con él lo empujen para arriba es la presión, que es la fuerza aplicada a una cierta área.



Ahora, si aumentaramos la temperatura, sin cambiar el número de moléculas ¿Que crees que pasará? las moléculas al tener más energía se moveran más rápido, por lo que se estrellaran más rápido y con mayor frecuencia, por lo tanto, aumenta la presión.

¿Y si movieramos el pistón un poco más hacia abajo? eso provocaría que las moléculas al chocar con él, agarren más velocidad (se suma la del pistón) por lo tanto tendría el mismo efecto que comente arriba, macroscopicamente esto hará que la temperatura del gas contenido aumente, mientras que una expansión del pistón haría que disminuyerá la temperatura del gas.

fénomenos, primera parte.

Me gusta el agua, es un compuesto muy interesante, solo de él o ella (junto con algo sobre la estructura del átomo) se pueden deducir varios procesos, aparte tiene alguna que otra caracteristica muy especial, o sea, teniendo una idea clara sobre lo que es, se pueden más o menos intuir algunos fenómenos (los frikis no).

Bueno, imaginemos que tenemos agua en un recipiente, digamos por ejemplo, agua en un vaso, si tuvieramos un microscopio que pudiera magnificar 1x10¹⁰ (o una decena de millar de millón de veces o diez mil millones) el átomo tendria más o menos el tamaño de una pelota de futbol, unos 30 centimetros, a estas dimensiones, podriamos observar que el agua contenida en el vaso no esta realmente fija, sino que estas moleculas están vibrando por aqui y por alla, en un movimiento perpetuo, en la imagen podemos ver como se veria el agua en estado líquido, nomás imaginense que todas estas moleculas estan chocando unas con otras y moviendose, su formula es H₂O, en la imagen significa que las esferas grandes son átomos de oxígeno y las chicas son de Hidrogeno, no es una imagen exacta, pero recuerden que estudio odontologia y la física es mi pasatiempo, asi que no se quejen.

Para una versión un poco más realista, click AQUI

Dibujo a las moleculas como unas estructuras concretas pero eso es solo para facilitar la gráfica, en realidad los electrones giran tan rápido que dan la ilusión de un cuerpo.
A estas moleculas les gusta atraerse unas a otras hasta cierto punto, despues de cierta distancia empiezan a rechazarse, es esa atracción llamada fuerza de cohesión que mantiene al agua en estado líquido semiunida, es producida por los llamados puentes de hidrógeno los cuales son enlaces muy fuertes, pero son fácilmente destruidos cuando se les aplica calor, que es el movimiento o las vibraciones que tienen las moleculas del cual hablabamos; vayamos a la superficie del agua en el vaso, donde podremos imaginarnos más fácil los efectos del calor o la temperatura en el agua.

Aqui tenemos algunas moleculas de agua, otras de O₂ y tambien de N₂, que son las de color rojo, en una ciudad sucia como Tijuana, probablemente también haya CO².

Bueno, como dijimos, las moleculas de la superficie siempre andan moviendose, asi que de vez en cuando, alguna de las moleculas recibe un empujoncito de más y termina librandose de la cohesión de las demás y se va al aire, si el aire que esta sobre la superficie no fluye, por ejemplo, digamos en un vaso que este tapado, el mismo número de moleculas que escapan y el de moleculas que vuelven es más o menos el mismo, por lo que no hay una diferencia perceptible a nuestros sentidos, si el envase estuviera destapado, seria distinto el caso, si desplazamos la masa de aire que se encuentre sobre la superficie del agua, desplazamos también a las moleculas que estaban contenidas en ese volumen, por lo tanto no regresara el mismo número, pero si seguiran escapando el mismo número, por lo que saldran más de las que llegan, y cada vez que una molecula se va, disminuye la cantidad de movimiento en el agua, por lo que se empieza a "enfriar", esta es la forma en la que funciona la sopa o el chocolate caliente cuando les soplamos para enfriarlos.
Bueno, creo que eso será todo por hoy, después hablare del agua en estado gaseoso y al último dejare el estado solido, por que ese si es interesante, recuerden que esto fue escrito por alguien quien no tiene experiencia en docencia ni física ni química, asi que no me regañen si me equivoque en algo xD ¡pero se aceptan criticas constructivas!

Rayos gamma

La entrada del día de hoy estará dedicada a los rayos gamma (γ) ¿Que son? ¿Por que siempre los mencionan en peliculas de sci-fi? ¿Son comestibles?

Bueno, todos sabemos que la luz son solo fotones excitados, y ondas electromagneticas, también depende de la energía que contengan serán sus colores:

click en la imagen para verla en grande.

En la porción central se encuentran los colores que nos son visibles, que corresponden a las distintas longitudes onda, que empezando por las mayores, corresponden a la porción infrarroja del espectro, con incluso miles de kilometros de pico a pico; después tenemos a los colores que nosotros percibimos y al último tenemos la porción ultravioleta, cuya longitud de onda es del orden de los picometros, por lo tanto, es por mucho la radiación más fuerte que se conoce.

¿Como se les observa? Aunque la mayoria de los rayos son absorvidos por la atmosfera, se ha logrado colocar globos a grandes alturas y satelites, también dificulta el hecho de que los rayos gamma no pueden ser atrapados ni reflejado por espejos, por lo que mejor chocan electrones con los rayos para poder observarlos mejor.

¿De donde nacen estos pequeños diablillos? Bueno, vienen de varias partes:

• Pueden venir de reacciones nucleares, en las que un nucleón (o nucleó) libera parte de su energia, bajando a otro nivel.
• también por descomposición radiactiva.

Pero las más interesante de todas ellas, son:

• Por la explosión en supernova de estrellas masivas, aunque aun no se ha comprobado.

• Por la fuerza de fricción y maretaje en los discos de acreción de los agujeros negros, en estos últimos la materia, antes de cruzar el horizonte de eventos, gira tan rápido que se calienta mucho y "agarra aviada" como se diria vulgarmente y puede escapar por los polos ecuatoriales, al igual que los GRB.
  

• Los Chorros de rayos gamma o GRB (por sus siglas en inglés) son producidos cuando el nucleo de una estrella masiva se convierte en un agujero negro, por lo tanto al empezar a absorver la masa de las capas superiores se forma un protodisco de acreción , la materia que cae en él dispara otro chorro por los polos ecuatoriales por que en esas partes la gravedad es menor que en el disco de acreción imaginense que agarraran una uva, y la aplastaras con tus dedos, el jugo que saldria representaria exactamente eso.

Al ser los rayos más poderosos, viajan casi a la velocidad de la luz y también pueden causar daño masivo, hay muchos avisos por ahí en internet de lo que nos pasaria si un grb diera en la diana con nosotros, lluvias acidas, destrucción de la capa de ozono y un monton de gente muerte, aunque también tienen sus aplicaciones medicas, los usan para esterilizar equipo y para extirpar tumores o canceres con rayos concentrados (Aunque también causa cancér ironicamente, rompe el ADN).

[Y los usan en las peliculas de sci-fi por que suenan poderosos y no, no son comestibles.]

La caída de agua más alta del mundo.

Que cataratas del Niagara ni que ocho cuartos.