miércoles, 16 de enero de 2013

El origen del plomo y los CFCs en la atmósfera

 
La ingeniería le ha brindado a la humanidad incontables beneficios, en todas las ramas y en en prácticamente todos los aspectos de la vida. El trabajo del ingeniero lidia con riesgos. Un mal cálculo, un error de diseño y la vida de personas se ven comprometidas. Un ejemplo lamentable de esto es lo que se describe a continuación, un ingeniero cuyo trabajo ha tenido amplias y profundas repercusiones a nivel global.
 

El Plomo


A finales de la década de los cuarenta, un estudiante graduado de la Universidad de Chicago, estaba utilizando un nuevo método de medición con un isótopo de plomo para intentar determinar la edad de la Tierra de una vez por todas. Este dato que hoy nos parece cotidiano, generó múltiples controversias y un gran esfuerzo para su determinación. Observó que todas sus muestras de rocas acababan contaminadas, casi todas contenían unas doscientas veces más plomo del que se esperaba. Patterson tardaría muchos años conocer la razón de esto.
Thomas Midgley, hijo, era ingeniero mecánico, pero se interesó en las aplicaciones industriales de la química. En 1921, cuando trabajaba para la General Motors Research Corporation en Dayton (Ohio), se encontraba en la búsqueda de una solución para el traqueteo o pistoneo de los motores de combustión interna utilizados en aviones y automóviles. Se trata de un fenómeno destructivo que empeora a medida que se aumenta la relación de compresión de los motores, provocando su rotura. Como para obtener mayores potencias es necesario aumentar la relación de compresión, el inconveniente se había vuelto crítico y muchos fabricantes de motores dedicaron ingentes esfuerzos para resolver el problema.
Thomas Midgley concluyó que el problema no se hallaba en el diseño de los motores sino en la fórmula del combustible utilizado. Luego de probar innumerables productos químicos en combinación con la gasolina de entonces, descubrió que añadiendo plomo tetraetílico al combustible, el fenómeno de trepidación desaparecía.
En 1923, tres grandes empresas, la General Motors, Du Pont y Stardard Oil crearon una empresa conjunta: la Ethyl Gasoline Corporation, con el fin de producir tanto plomo tetraetílico como el mundo estuviese dispuesto a comprar. Llamaron «etilo» a su aditivo porque les pareció más amistoso y menos tóxico que «plomo», y lo introdujeron en el consumo público el 1 de febrero de 1923.
Los vapores de plomo atacan directamente al sistema nervioso. Entre sus efectos se cuentan la ceguera, el insomnio, la insuficiencia re­nal, la pérdida de audición, el cáncer, la parálisis y las convulsio­nes, y hasta alucinaciones seguidas de coma y la muerte. De hecho, la inhalación de los vapores de plomo en elevadas concentraciones tuvo terribles consecuencias sobre los trabajadores de la fábrica del aditivo y provocaron la demencia y la muerte de numerosos empleados de la fábrica. Como el etilo representaba un negocio fenomenal, los directivos de la corporación negaron toda relación entre el químico y los desequilibrios mentales detectados, alegando que algunos operarios habían enloquecido debido al estrés causado por las intensas horas de trabajo acumuladas.
Cuando empezaron a difundirse rumores sobre los peligros del nuevo producto, el optimista inventor del etilo, Thomas Midgley, decidió realizar una demostración para los periodistas con el fin de disipar sus inquietudes, se echó en las manos plomo tetraetílico y luego se acercó un vaso de precipitados lleno a la nariz y lo aguantó sesenta segundos, afirmando insistentemente que podía repetir la operación a diario sin ningún peligro. Conocía en realidad perfectamente las consecuencias que podía tener el envenenamiento con plomo ya que el mismo había estado gravemente enfermo por exposición excesiva a él unos meses atrás y, a partir de entonces no se acercaba si podía evitarlo a donde lo hubiese, salvo cuando quería tranquilizar a los periodistas.
Los gases de escape de los vehículos impulsados por combustible con plomo han contaminado la atmósfera del planeta durante más de setenta años -y lo siguen haciendo en muchos países- elevando además los niveles de plomo en la sangre de miles de millones de personas, hasta que hace poco tiempo las petroleras comenzaron a reemplazar el plomo tetraetílico por compuestos menos dañinos, en los combustibles mal llamados “ecológicos”.


Los CFCs


Animado por el éxito de la gasolina con plomo, Midgley pasó luego a abordar otro problema tecnológico de la época. Los refrigeradores solían ser terriblemente peligrosos en los años veinte porque utilizaban gases tóxicos que se filtraban a veces al exterior. Una filtración de un refrigerador en un hospital de Cleveland (Ohio) provocó la muerte de más de cien personas en 1929. Midgley se propuso crear un gas que fuese estable, no inflamable, no corrosivo y que se pudiese respirar sin problema. y finalmente lo consiguió. Gracias a ello obtuvo numerosas distinciones, entre ellas la membresía de la Academia Nacional de Ciencias y la presidencia de la Sociedad Química Americana. Inventó los clorofluorocarbonos, o CFC.
Los CFCs empezaron a fabricarse a principios de la década de los treinta, y se les encontraron mil aplicaciones en todo, desde los acondicionadores de aire de los automóviles a los pulverizadores de desodorantes, antes de que se comprobase medio siglo después que estaban destruyendo el ozono de la estratosfera.
El ozono es una forma de oxígeno en la que cada molécula tiene tres átomos de oxígeno en vez de los dos normales. Es una rareza química, a nivel de la superficie terrestre es un contaminante, mientras que en la estratosfera resulta beneficioso porque absorbe radiación ultravioleta peligrosa. Pero el ozono beneficioso no es demasiado abundante. Si se distribuyese de forma equitativa por la estratosfera, formaría una capa de sólo unos dos milímetros de espesor. Por eso resulta tan fácil destruirlo.
Los clorofluorocarbonos tampoco son muy abundantes pero poseen una capacidad destructiva desmesurada. Un solo kilo de CFC puede capturar y aniquilar 70.000 kilos de ozono atmosférico y perduran mucho tiempo (aproximadamente un siglo como media). Su uso fue prohibido definitivamente al comenzar el siglo XXI, luego de décadas de severos daños atmosféricos que causaron el ensanchamiento del agujero de ozono hasta límites alarmantes.
Midgley nunca llegó a enterarse de todo esto porque murió mucho antes de que nadie se diese cuenta de lo destructivos que eran los CFC. Su muerte fue memorable por insólita. Después de quedar paralítico por la polio, inventó un artilugio que incluía una serie de poleas motorizadas que le levantaban y le giraban de forma automática en la cama. En 1944, se quedó enredado en los cordones cuando la máquina se puso en marcha y murió estrangulado.
Como una última ironía del destino, Midgley terminó siendo víctima de uno de sus propios inventos. Un historiador afirmó sobre Midgley que: "Tuvo más impacto en la atmósfera que cualquier otro organismo en la historia de la Tierra"

Fuente: A Short History of Nearly Everything, Bill Bryson

domingo, 13 de enero de 2013

La Luna y la vida en la Tierra


Cuando miramos al cielo en una noche despejada, la Luna no nos llama demasiado la atención, incluso nos molesta ya que con su luminosidad nos impide ver otros objetos. Por otro lado se nos presenta aburrida, está siempre allí, el hombre la ha pisado seis veces, no quedaría mucho ya por saber de ella. Sin embargo, tiene un papel importantísimo para la vida en la Tierra.
En primer lugar consideremos que ni Mercurio ni Venus tienen satélites y Marte tiene una par de asteroides pequeños capturados como lunas. Si queremos ver lunas de las mismas dimensiones que la nuestra debemos de ir a los planetas gigantes Júpiter y Saturno, pero ninguno con una relación de tamaño tan grande como el de nuestro satélite comparado con el de la Tierra. Precisamente es por esta relación de tamaños, es que es tan importante la Luna, influenciando a la Tierra del modo que se describe.


Origen


Se cree que la Luna se formó hace 4500 millones de años por la colisión entre un planeta del tamaño de Marte y la Tierra. El material eyectado de las capas externas terrestres se agregó formando la Luna. El núcleo metálico terrestre sufrió menos el impacto y esto explicaría la ausencia de hierro en la Luna.


La estabilidad del eje de rotación de la Tierra


El efecto gravitatorio de la Luna mantiene constante el grado de inclinación del eje de rotación de la Tierra, y esta inclinación es lo que permite contar con un ciclo estable de las estaciones mientras la Tierra orbita en torno al Sol.

Rotación de la Tierra sin el efecto gravitatorio de la Luna

Si no tuviéramos la Luna el eje de la Tierra variaría de forma caótica entre cero y noventa grados. Los cambios climáticos serían totalmente drásticos, la Luna se encarga de mantener estable el clima de nuestro planeta, podría decirse que es el regulador climático de la Tierra
El grado de inclinación actual de la Tierra, es de 23,5°. Existe un equipo investigador en Alemania que opina que la razón de que las primeras civilizaciones surgieran en la región del Delta del Nilo y no en el Sahara en donde había grupos humanos más numerosos, se debió a que la inclinación de la Tierra era de menos de un grado a la actual. El frondoso Sahara del norte de África se convirtió después en un terreno marrón y yermo. Aún hoy es el desierto más extenso de la Tierra y el resultado de una fluctuación planetaria. Sin la Luna tendríamos cambios en la inclinación de 20, 30, 40, 50 grados y más, así que si comparamos esto con ese cambio de inclinación de menos de 1 grado que provocó las migraciones humanas en masa nos podemos hacerse una idea de lo importante que este fenómeno es para la existencia de vida en la Tierra.
Nuestro planeta rota completamente sobre su propio eje una vez cada 24 horas. Sin la presencia de la Luna y su efecto gravitatorio sobre la Tierra, ésta daría una vuelta cada 8 horas; un año en la Tierra estaría compuesto por 1.095 días de 8 horas cada uno. Con una velocidad de rotación tan alta como esa, los vientos serían muchísimo más potentes y violentos que los que conocemos en la actualidad, la atmósfera tendría mucho más oxígeno y el campo magnético del planeta sería tres veces más intenso. Bajo estas condiciones tan diferentes, es razonable pensar que la vida animal y vegetal, en caso de haberse desarrollado, habría evolucionado de forma totalmente diferente a como lo ha hecho. Que nuestro planeta cuente con días de 24 horas favorece mucho a las formas de vida que lo habitan, puesto que los cambios de temperatura no son excesivamente bruscos en el paso del día a la noche, tal como lo serían con días de solo 8 horas.
 

Las mareas


La atracción gravitatoria de la Luna ejercida sobre la Tierra Luna la convierte en la causante de las subidas y bajadas de las mareas.  Produce una deformación sobre nuestro planeta, “estirandolo” en aquellos lugares donde la atracción es más fuerte, dándole un aspecto de huevo. Como la Tierra es sólida, esta deformación afecta de forma más significativa a las aguas, creando un ligero movimiento en dirección a la Luna, y aunque no resulta tan evidente, produciendo también un movimiento en dirección contraria; esto es lo que genera el efecto que hace que las aguas suban y bajen dos veces al día.
Especulaciones científicas intentan determinar el papel de las mareas en la aparición de la misma vida, la que surgió apenas 700 millones después de formarse la Luna. En ese entonces, dado que la Luna se encontraba mas próxima a la Tierra, las mareas serían muy pronunciadas y tenían un ciclo de 6 horas que liberaban y cubrían grandes extensiones de costa de kilómetros de anchura. Según algunos investigadores esto produciría las condiciones necesarias para que los ácidos nucleicos se ensamblaran de manera más compleja.

Por último, un dato importante a tener en cuenta es que la Luna, por el mismo efecto deArchivo:Apollo 11 Lunar Laser Ranging Experiment.jpg las mareas, se aleja gradualmente de la Tierra, exactamente a razón de 3,8 centímetros por año. Este alejamiento se puede comprobar empleando los retroreflectores que los astronautas de las diferentes misiones Apolo dejaron en la superficie lunar. Disparando un haz de láser hacia los mismo se puede medir con exactitud el alejamiento mencionado.
Este alejamiento tiene como consecuencia también que los días sean mas largos.
Se han propuestos algunas ideas muy “atrevidas” para disminuir el efecto del alejamiento de la Luna: la construcción de presas, no en los ríos, sino en los océanos; o la de secuestrar a una de las lunas de Júpiter, Europa. Por ahora se tratan de ficciones científicas, pero tenemos millones de años por delante para desarrollar nuestra tecnología.

Ahora que se han descubierto planetas alrededor de otras estrellas, ¿Qué nivel de importancia tiene la existencia de una Luna para que sean posibles unas condiciones de vida como las de la Tierra? Al parecer la respuesta es un nivel bastante considerable.

Después de todo esto, la próxima noche que dirijamos la vista a la Luna en el cielo nocturno, posiblemente la veamos de otro modo.




viernes, 4 de enero de 2013

El Clima de Mar del Plata

En estos días de vacaciones, en los que la ciudad de Mar del Plata recibe a los turistas,todos pasan a estar pendientes de las condiciones meteorológicas o el tiempo. Repasemos como es el clima de esta región.

El tiempo

El tiempo es el estado instantáneo de la atmósfera, o la secuencia de estados de la atmósfera que se va produciendo a medida que pasa el tiempo. El comportamiento de la atmósfera en un lugar determinado puede describirse con las cantidades que caracterizan el estado físico del aire, como la temperatura, la presión, el contenido en agua, los movimientos, etc.

El Clima

El clima no tiene una definición generalmente aceptada y utilizada. A menudo se define como el conjunto de todos los estados de la atmósfera que experimenta un  lugar en el transcurso de los años y a lo largo de un intervalo de tiempo grande, pero finito. La  longitud del intervalo de tiempo puede ser "suficientemente largo" o "grande pero finito", para lo cual tenemos que elegir con libertad el muestreo  que haremos sobre los estados de la atmósfera.

La convención recomendada por la Organización Meteorológica Mundial (World  Meteorological Organization o WMO), internacionalmente aceptada, considera que 30 años es la base para la escala de tiempo climática, y las propiedades estadísticas las calculadas durante los 30 años consecutivos de 1901-1930; las que más frecuentemente se utilizan son las de 1931-1960. Se consideran y denominan normales climatológicas estándar.

Actualmente, debido a que los cambios medioambientales se producen a mayor velocidad, estas características se calculan cada diez años. Otra razón por la que se han fijado estos periodos es para asegurar sea posible  la comparación a nivel mundial de los acontecimientos climáticos  respecto a una base uniforme.

Clima de Mar del Plata

Con sierras al oeste que a pesar de su baja altura influye en los registros de temperatura y humedad cuando la circulación es procedente del sector Oeste. Algunos se han atrevido a compararlo con un mini efecto Fohen o Zonda que calienta y seca el aire que llega a la ciudad, haciendo que la misma se destaque por mostrar, en una determinada tarde provincial de cielo despejado con vientos regulares del oeste, por una temperatura más elevada que en la región y por valores de humedad relativa inferior al 20 ó 30 %.

viento zonda

 

La posición respecto a la distribución de las masas oceánicas también le confiere una particularidad climatológica.

Al sudeste de Mar del Plata a una distancia variable a lo largo del año, es encuentra la corriente fría de Malvinas. El aire en contacto con dicha corriente toma la temperatura de la misma y solo necesita un vector que lo transporte hacia la ciudad. Es por eso que el viento del sur y del sudeste en cualquier época del año incluso en verano, puede hacer de mar del plata la ciudad con más baja temperatura del país en una tarde que incluso puede presentarse soleada.

Pasa algo similar aunque con consecuencias opuestas con la corriente cálida de Brasil. La misma le da al aire calor y humedad y sus efectos son muy notorios en invierno. Cuando el viento se orienta procedente del ENE y del NE transporta hacia la zona aire templado y húmedo el cual apenas toma contacto con el suelo frío del invierno bonaerense, genera nieblas muy densas y duraderas. Máxime cuando la circulación del NE o del ENE es persistente.

Corrientes oceanicas 1      Corrientes oceanicas 2

 

Como se puede apreciar, Mar del Plata es una ciudad muy susceptible a la procedencia  del viento en superficie. Cada cuadrante determina un estado atmosférico bastante bien definido.

El viento Pampero es otro ejemplo de las particularidades climáticas de la ciudad. Este viento tan típico de la provincia de Buenos Aires, llega después de que pasan los Frentes Fríos, siendo estos ni mas ni menos que el borde de avance del aire polar. Se trata de una circulación regular de vientos arrachados (vientos con variaciones de velocidad amplias, se producen muy seguidas y en un lapso breve) del SW y del WSW que para la mayor parte de la provincia de Buenos Aires es advección continental que hace ingresar aire frío, seco y estable. Sin embargo para mdp, por su posición extrema sobre la costa del sudeste de buenos Aires, dicha advección no es continental, sino marítima por lo que tiene más humedad e inestabilidad debido a que pasa sobre un mar con mayor temperatura el cual interactúa con el aire helado de origen polar generando nubosidad convectiva productora de chaparrones o lluvias estrictamente costeras. No ingresan al interior de la provincia donde el cielo se mantendrá despejado.

Pampero 1     Pampero 2

La influencia marítima es muy marcada y benéfica en muchos aspectos. Uno de ellos es que en cercanías de la costa, las heladas son menos frecuentes y más débiles debido a que cualquier brisa nocturna que llegue desde el mar "relativamente" cálido respecto del suelo muy frío invernal, aporta una parcela de aire algo más templada que no permite que hiele. Caso que se da en sectores más próximos a la costa. Ni siquiera en el aeropuerto por su posición más alejada del mar y sus efectos moderadores de las temperaturas extremas.

En el verano sucede lo mismo con la brisa de mar, la cual se destaca por hacer bajar la temperatura sobre la línea costera mientras que en el resto de la provincia, donde no llega esta influencia marítima, se alcanzan valores bochornosos. Dicho enfriamiento hace que Mar del Plata disfrute de un confort climático único en la provincia de Buenos Aires

Gradientes de Presion

En ausencia de otras fuerzas, el aire se mueve desde altas hacia bajas presiones. La relación es inversa, altas temperaturas originan un centro de baja presión, y bajas temperaturas originan un centro de alta presión.

 

 

 

Brisa Marina diurna

Una brisa marina se forma cuando la tierra se calienta  mucho más  que el mar en un día soleado. A medida que la tierra se calienta, el aire que está por encima se expande, haciéndose más ligero que el aire de le rodea.  Para reemplazar el aire que se está elevando, el aire más fresco es empujado  desde el mar.

 

 

Brisa Marina nocturna

Por la noche, el agua no se enfría tanto como la tierra, por lo que la circulación se invierte y el aire superficial se mueve desde la costa hacia el mar; esto se llama brisa terrestre.

 

 

 

Fuentes:

martes, 1 de enero de 2013

El 1 de enero y el Año Nuevo


¿Por qué en el mundo occidental el inicio del año arranca el día 1 de enero? El motivo de que esa sea la fecha escogida y no otra, la tuvieron los habitantes de un asentamiento celtibérico llamado Segeda – cerca de la actual Calatayud, en Zaragoza –, al declararse en rebeldía frente a la poderosa Roma Republicana.
Corría el año 155 a.C. cuando los habitantes de Sekaisa (Segeda) decidieron comenzar a construir una imponente muralla que, tras rodear el oppidum, alcanzaría un perímetro de unos 7,5 kilómetros. Cuando la noticia llegó a Roma, el Senado ordenó que se paralizaran las obras amparándose en los tratados alcanzados en época de Graco, tras la Primera Guerra Celtíbera. Además, aprovecharon para reclamar el pago de tributos y la entrega de tropas.
A pesar de la advertencia, los belos de Segeda argumentaron que Graco había prohibido que se fundaran nuevas ciudades fortificadas, pero no que se amurallaran las ya existentes. En cuenta a la entrega de tributos y soldados, los segedanos recordaron a Roma que habían quedado exentos de dicho pago.
Roma no tardó en tomar la decisión de actuar contra aquellos rebeldes celtíberos. Sin embargo, había un problema. Para poder reclutar un ejército capaz de derrotar a los celtíberos había que esperar a que se celebraran las elecciones anuales de magistrados, que tenían lugar al inicio del año, en aquel entonces el 15 de marzo. Aquello suponía un gran inconveniente, pues contando con el tiempo para llevar a cabo la leva y el traslado de la tropa, era muy probable que a la llegada de las legiones a la Celtiberia los belos hubieran terminado de fortificar Segeda y, para colmo, con el duro invierno ya comenzado.
Esa fue la razón de que los romanos tomasen una decisión inaudita: trasladaron el comienzo del año del 1 de marzo al 1 de enero, y de ese modo consiguieron llegar a tiempo ante los muros inacabados del oppidum celtíbero. Un temible ejército con cerca de 30.000 hombres (dos legiones, más 5.000 jinetes y las tropas auxiliares), comandado por el cónsul Quinto Fulvio Nobilior, hizo huir en estampida a los habitantes del enclave, que escaparon en dirección a la Numancia de sus vecinos arévacos.

Fotograma de la serie “Roma” en la que aparece el calendario romano tras el cambio "segedano".
Aquella rebelión de Segeda no solo cambió el comienzo del calendario que hoy celebramos, sino que dio inicio a la Segunda Guerra Celtibérica y plantó la semilla de la tercera, que culminaría con el célebre asedio a Numancia.
Así que además de celebrar y brindar por todas nuestras intenciones y deseos para el año nuevo, podríamos también incluir un brindis por los belos de Segeda, quedaría original.
Fuente: Naukas.com