Sunshine 1

Después de la Estrella de la Muerte, es posible que el dispositivo más letal del cine sea la nave de Sunshine (Alerta Solar), una película que combina dos méritos: es más aburrida que chupar un candado, y su física es aún peor que la de Armageddon.

La idea conductora es esta: el Sol se muere. También se mueren los astrofísicos, imagino, de indignación por ver apagarse una estrella estable, pero eso queda para Sunshine 2. A partir de ahí, es la historia de siempre: construimos una nave, reclutamos una tripulación y la lanzamos con el arma nuclear reglamentaria. El problema es que esta vez no se tratan de ñoñerías como desviar un asteroide o darle marcha al núcleo de la Tierra. Ahora nos enfrentamos a toda una estrella, así que debemos montar el “big bang” más gordo que podamos. Vamos a ver cómo lo intentan, y qué física hay detrás. Lo único que sabemos es que, según el narrador, la Tierra ha echado el resto, construyendo una bomba del tamaño de la isla de Manhattan basada en material fisionable. A partir de ahí, comenzamos.

La fisión nuclear es un proceso fácil de entender. Un neutrón choca con un núcleo atómico. Como resultado, obtenemos dos núcleos menores (los famosos residuos radiactivos), energía, y dos neutrones. Esos dos neutrones chocan con dos núcleos más, que producen cuatro neutrones, que chocan contra cuatro núcleos, que producen ocho neutrones, y así sucesivamente. La mayor parte de la energía se emite en las últimas desintegraciones, lo que nos da una reacción explosiva, es decir, una bomba atómica. En nuestras centrales nucleares hacemos lo mismo, pero controlando el flujo de neutrones mediante materiales moderadores, porque queremos energía a lo largo de tiempo, no una gran explosión.

Hay pocos átomos capaces de desencadenar esta reacción. El más usado es el llamado Uranio 235. (U-235 para los amigos). El problema es que el más del 99% del uranio natural es un isótopo distinto (U-238), que no es fisionable. Por eso hay que “enriquecer” el uranio, es decir, someterlo a procesos que aumenten la cantidad de U-235. En los reactores nucleares, el porcentaje de U-235 no llega al 10%, frente al más de 99% de las bombas. Por supuesto, esa es una medida deliberada para evitar que una central nuclear salte por los aires (lo de Chernobil lo hablaremos otro día).

¿Será suficiente el U-235 que hay en la Tierra para darle marcha al sol? Resolvámoslo a estilo Fermi (es decir, a ojo de buen cubero). No tengo ni idea de cuánto uranio hay en el mundo, pero admitamos las cifras de la Wikipedia, que proceden de la OCDE: unos 35 millones de toneladas. De ellos, el 0.7% es U-235. Eso nos da un total de apenas 250.000 toneladas. Y eso después de destrozar la economía (y la ecología) buscando, extrayendo y procesando hasta el último gramo de uranio sobre la faz de la Tierra. Pero claro, se trata de la supervivencia global, así que Greenpeace tendrá que sufrirlo en silencio.

Bueno, ¿y cuánta energía supone eso? La bomba atómica de Hiroshima, en 1945, liberó una energía de 15 kilotones (equivalente a 15.000 toneladas de TNT). La mayor bomba nuclear jamás detonada (50 megatones, o 50.000 kilotones), hubiera convertido a cenizas toda la provincia (repito, provincia) de Madrid. Nuestra hiperbomba de uranio tendría una potencia de casi cinco millones de megatones. O, usando la ecuación E=mc2 de Einstein, sería equivalente a la conversión total de unas 214 toneladas de materia en energía.

Impresionante, pero ¿qué supone eso a escala solar? Prácticamente nada. El sol convierte en energía cuatro millones de toneladas de materia por segundo. Es decir, la hiperbomba Sunshine equivale a la energía generad por el sol en un veinteavo de milisegundo. No sé a ustedes, pero a mí me parece insuficiente. Necesitamos más potencia, señor Scott.

¿Cómo lo hacemos? Podríamos echar mano de otros elementos fisionables, pero no hay tanto a mano. El torio podría servirnos: aunque no se utiliza apenas, sus reservas pueden superar en varias veces a las de uranio. También podríamos rebañar el plutonio que hay en las centrales nucleares y las armas nucleares actuales. O reprocesar el combustible nuclear. O explorar los planetas, satélites y asteroides de nuestro sistema solar.

Aun así, nos seguiríamos moviendo en cantidades insignificantes de energía, si las comparamos con las que emite nuestro amigo el gigante gaseoso. Y no hay cristales de dilitio a la vista. Pero tenemos otras opciones. Las examinaremos en el próximo post.

Xena

Dejé el anterior post (Cuando un planeta no es un planeta) con la controversia que surgió cuando, tras la decisión de la Unión Astronómica Internacional (UAI), resultó que Plutón ya no era un planeta. Resulta curioso que, mientras que en Europa apenas nos enteramos del asunto, en los Estados Unidos se armó la gorda. Se combinaba el hecho de que el descubridor de Plutón era norteamericano y de que, en inglés, el planeta se llama “Pluto”, como el personaje de Disney.

Por eso puede resultarnos cómico, pero se llegó al punto en que dos estados de la Unión pasaron resoluciones legislativas en las que se redefinía a Plutón como un planeta. La de Nuevo México (donde Plutón fue descubierto) , proclama: se resuelve … que [Plutón] se declare un planeta, y que el 13 de Marzo de 2007 se declare “Día de Plutón”. Illinois, hogar de Clyde Tombaugh, no se podía quedar atrás, y en resolución se expresó en términos semejantes: que [Plutón] sea re-establecido con estatus planetario completo, y que el 13 de Marzo de 2009 sea declarado “Día de Plutón” en el estado de Illinois en honor de la fecha en que su descubrimiento fue anunciado.

En cuanto a su asesino confeso, Neil deGrasse Tyson, se lo tomó con humor. Cuando dejó de recibir correos incendiarios de niños de primaria, escribió sus vivencias en un libro titulado “Expediente Plutón.” Hizo entrevistas en los principales programas de TV, como los de Jay Leno, Rachel Maddow, Stephen Colbert o Jon Stewart. En ellos muestra que, además de gracioso, es un tipo de lo más ameno, un gran comunicador y un divulgador científico de primera. Así que si entienden inglés medianamente bien, ya pueden ir pasándose por YouTube; y si quieren oirlo cantar con el mismísimo Carl Sagan, aquí lo tienen

Pero no crean que ha dejado las bambalinas. Hace pocos días, apareció en la famosa serie Big Bang, donde Sheldon Cooper tardó poco en acusarle de haber desplanetizado a Plutón. Es una lástima que Tyson no haya aparecido tan sólo una semana después, porque hubiera puesto la guinda al asunto de Eris, el planetoide gemelo de Plutón. Eris es es un OTN (Objeto TransNeptuniano) descubierto en 2005. Puede que les suene por el nombre de Xena, ya que este era el nombre que sus descubridores pensaron inicialmente. Sí, es por la serie Xena, la Princesa Guerrera. Pero por lo visto la UAI tiene menos sentido del humor, y lo dejaron en Eris. Cualquiera que sea su nombre, su descubrimiento fue un clavo en el ataúd del pobre Plutón, y acabó con toda esperanza de que volviera a ser “replanetizado”, digan lo que digan en Nuevo México e Illinois. ¿Por qué? Pues porque Eris/Xena ¡es más grande que Plutón! Su diámetro fue estimado en unos 2.400 kilómetros, algo mayor que los 2.300 de Plutón. En realidad, los márgenes de error impedían saber cuál era mayor, así que digamos que ambos son prácticamente iguales.

Esto pinta mal en el caso Plutón. Si la UAI decide devolverlo al estatus de planeta, Eris debería acompañarlo de la mano. Pasaríamos así de 8 a 10 planetas. De hecho, el descubrimiento de Eris fue el motivo determinante para que los científicos de la UAI decidieran reunirse en Praga y definir lo que es un planeta y lo que no.

Pero el asunto de Eris dista mucho de estar zanjado. A distancias tan enormes (6.000 millones de kilómetros para Plutón, y casi el doble para Eris), incluso nuestros mejores telescopios muestran sus limitaciones. Ninguna sonda ha podido llegar hasta Plutón, y a esas distancias los OTN están cubiertos por capas heladas de enorme espesor, haciendo aún más difícil cualquier medición.

Lo que hubiera hecho ideal la aparición del “desplanetizador” doctor Tyson es la noticia que el propio Mike Brown, descubridor de Eris, hizo pública el pasado 7 de noviembre. Resulta que dos días antes, Eris hizo una ocultación, es decir, pasó por delante de una estrella. Esto resulta muy útil porque sirve para medir el tamaño de la sombra del planetoide. De hecho, puesto que Eris es más pequeño que la Tierra, solamente se pudo observar el tránsito de Eris en la zona de Sudamérica. Por desgracia, los grandes observatorios se encuentran casi todos en el hemisferio norte, pero el excelente emplazamiento de Atacama, en Chile, fue una feliz excepción.

Los resultados de este “eclipse estelar” arrojan un diámetro para Eris de unos 3000 kilómetros (con un margen de error de 400 km). Mediciones adicionales hechas con el Telescopio Espacial Hubble bajan un poco el resultado, hasta unos 2.300-2.500 kilómetros. Es decir, puede que Eris sea más pequeño que Plutón, aunque los resultados aún tienen suficiente error como para que no pueda concluirse nada en firme.

Lo que sí resulta curioso es que la masa (que puede medirse fácilmente, ya que ambos cuerpos tienen satélites) es diferente: Eris es un 25% más masivo que Plutón. Esto se debe a que la capa helada de Eris es más fina, lo que le da un mayor porcentaje de roca. Otros OTN parecen ser también de capa fina, lo que vuelve a convertir a Plutón en un bicho raro.

Sea cual sea el resultado de ulteriores observaciones, parece que la de Plutón y Xena es una relación similar a la de la Tierra y Venus: cuerpos de prácticamente el mismo tamaño, con nombres de dios y diosa. Pero, digan lo que digan, se quedan sin ser planetas. Que el señor Spock decida si esto es o no lógico. Yo le sugiero que clasifique todos los planetas en tres grupos. Los que sean aptos para la visita en transportador serán donde enviaremos al capitán Kirk a meterse en líos. Los gigantes gaseosos, que los ignore. Y los demás, que los clasifique como “morralla diversa”. O mejor aún, que los vuele con torpedos de fotones, y así nos quitamos de encima el problema. Prepárate, Plutón, que viene la Enterprise.

Plutón 1

Los habitantes de este planeta moribundo escudriñan el espacio, provistos de instrumentos cuyo alcance no hemos soñado jamás, buscando otro mundo al que poder emigrar. No podían ir a Plutón, por ser el más lejano de todos los planetas, y tan frío, que su atmósfera envuelve helada su superficie…. El párrafo anterior forma parte del comienzo de la película de 1953 La Guerra de los Mundos, una estupenda adaptación del clásico de H.G. Welles. Bueno, los efectos especiales chirrían a veces, pero ¿en cuántas películas se puede ver un Ala Voladora en acción? Los amantes de la SciFi estamos en general encantados con la versión del 53, algo inquietos con ese “homenaje” llamado Independence Day, y en cuanto a la versión que perpetró Tom Cruise, mejor se la dejamos a nuestro peor enemigo.

Pero hoy quiero hablarles de planetas. Siempre que la Enterprise entra en un sistema solar nuevo, el señor Spock determina con claridad cuántos planetas tiene, su composición y clase. Pero hay todo tipo de cuerpos en un sistema planetario, así que, ¿cómo sabe el señor Spock cuáles de esos cuerpos son planetas y cuáles no? O dicho de otro modo, ¿qué es un planeta?

En nuestro sistema solar, hemos dirimido rápidamente esa cuestión. Los griegos llamaban “planetas” (errantes, o vagabundos) a esos cuerpos brillantes que no parecían quedarse en su sitio como hacen las estrellas: Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno. Luego nos dimos cuenta de que la Tierra también era un planeta. Ya van seis. En el siglo XVIII, William Herschel descubrió Urano, el séptimo Con el tiempo, los astrónomos observaron un comportamiento extraño en la órbita de Urano. Hicieron números, apuntaron sus telescopios, y allí estaba Urano, el octavo. Finalmente, en 1930 el norteamericano Clyde Tombaugh descubrió el lejano Plutón. Nueve. Fin de la historia.

Desde pequeños, nos enseñan la cantinela de que “los planetas del Sistema Solar son nueve: Mercurio, Venus, Tierra, …” Pero eso significa que un planeta es un planeta solamente porque decimos que es un planeta. Resulta poco riguroso. Deberíamos poder dar unos criterios para definir un planeta. De ese modo, cuando viajemos al espacio, podremos clasificar los cuerpos que nos encontremos en otros sistemas planetarios. Y no necesitamos esperar a los tiempos de Spock: ya estamos detectando cuerpos orbitando alrededor de otros soles.

Muy bien, pues vamos a ello. ¿Cómo definimos un planeta? Según la Real Academia, un planeta es un cuerpo sólido celeste que gira alrededor de una estrella y que se hace visible por la luz que refleja. Insatisfactorio: hay multitud de cuerpos que cumplen esa definición y que no se consideran planetas. Por ejemplo, los cometas. O los asteroides.

Podríamos indicar el carácter planetario por medio de, digamos, el radio medio, o bien su masa. Por supuesto, ahora aparece el problema de dónde poner el límite. Plutón tiene un diámetro de 2.390 kilómetros; el asteroide más grande, Ceres, no llega a mil. ¿Ponemos el límite entre esos dos números? Eso es lo que se ha hecho hasta ahora. Nos contentábamos con que un planeta era al menos tan grande como Plutón, y aquí paz y después gloria.

El problema es que en los últimos años se han descubierto objetos más grandes que Ceres orbitando nuestro sol. Se denominan Objetos Transneptunianos (OTN). Uno de ellos, Haumea, fue descubierto en 2005 por un equipo del Instituto de Astrofísica de Andalucía, en Granada. El descubrimiento está en disputa, ya que un grupo americano afirma haberlo encontrado antes, pero me quedo con los chicos del IAA, que para eso soy granaíno. Y además, el descubridor, José Luis Ortiz, fue compañero de estudios del que suscribe en la Universidad, y cuando el tío dice eso de “bueno, no tengo todos los datos, pero yo creo que…”, puedes estar seguro de que así será. Para que conste, además, fue de los primeros en fotografiar el impacto del cometa Shoemaker-Levy contra Júpiter en 1994.

Pero volvamos a lo nuestro, que me desparramo. Haumea tiene un tamaño difícil de determinar, pero es del orden de 1.600 kilómetros. Makemake, otro OTN, tiene dimensiones similares. Finalmente, el OTN Sedna tiene un diámetro estimado en entre 1.200 y 1.800 kilómetros. Demasiado cercano al tamaño de plutón.

Esto hizo aflorar los ocultos resentimientos de algunos astrónomos contra Plutón. A fin de cuentas, como planeta es más raro que un perro verde: tiene una órbita en un plano distinto al de los demás planetas, se aproxima al Sol más que Neptuno en parte de su órbita, tiene un satélite casi la mitad de grande que él… demasiado raro. ¡Si hasta nuestra luna es más grande! Eso hizo que algunos lo viesen como un OTN más.

De hecho, en 2001 el director del Planetario Hayden de Nueva York, Neil DeGrasse Tyson, decidió incluir a Plutón como un no-planeta. El New York Times lo reflejó en su portada, con un artículo titulado “¿Plutón no es un planeta? ¡Solo en Nueva York!” Tyson llegó a recibir correo amenazador (“hate mail”) escrito por escolares de tercero de primaria. Por lo visto, en Estados Unidos no se puede jugar con ciertas cosas. Y una de ellas es el planeta Plutón, descubierto por norteamericanos en 1930 (el mismo año en que Walt Disney creó su alter ego, el perro Pluto). Decidido: hay que fijar un límite. Si Plutón es un planeta y Sedna no lo es, debemos dar un criterio objetivo. En esta discoteca planetaria, no vale decir “Plutón entra porque mola”. Si a Sedna no le dejan entrar porque lleva las Nike puestas, dejemos claras las normas desde el principio.

Así lo hicieron. En 2006, los representantes de la Unión Científica Internacional se reunieron en Praga para decidir qué es un planeta. Tras muchas deliberaciones, acordaron que para que un objeto fuese considerado como planeta, debería cumplir tres condiciones:

1) Que esté en órbita alrededor del Sol. Es un poco discriminador, pero vale.

2) Que tenga suficiente masa para que su propia gravedad le dé una forma redonda. En realidad, la Tierra es un esferoide achatado por los polos, pero casi no se nota. Vale también

3) Que haya limpiado la vecindad de su órbita. Es decir, que no haya cascotes en su “zona de influencia”, sino que haya sido capaz de limpiarlos a todos.

Según esa definición, el asteroide Ceres no es un planeta, ya que aunque cumple las dos primeras condiciones, gira en una zona llamada Cinturón de Asteroides, que está llena de cascotes.

La nueva definición de planeta fue muy discutida. Pero ahí está. Cumple criterios razonables. Nada de cuerpos enanos, incapaces de imponer su ley en sus territorios. Algo así como las bandas del Chicago de los años 30. Si eres fuerte y dominas tu zona, eres un capo. Si no, eres un pringado.

El pollo se montó cuando vieron que, según la nueva definición, Plutón ya no era un planeta. No cumple la condición 3, así que Tyson tenía razón. A partir de ahora, tendremos que denominarlo plutoide, planeta enano, o como él mismo sugiere humorísticamente, “el objeto anteriormente conocido como planeta”

Y cuando digo que se montó el pollo, es que se montó. El asunto trajo cola. Pero no quiero cansarles más por hoy, así que lo dejaremos para la próxima. Mientras tanto, señor Spock, cuidado con ese objeto transneptuniano conocido como Plutón. Planeta o no, puede abollarle el casco del Enterprise.

The core

La película El Núcleo (The Core) es, lo reconozco, muy entretenida. Hay emoción, acción, héroes sacrificados, malos malísimos y buenos buenísimos. Eso no quita para que sea, según diversos autores, la peor película desde el punto de vista del contenido científico (si bien Armageddon es un fuerte competidor al título). Mucha gente ha hablado de las incongruencias físicas de esa película, y por supuesto, yo no voy a ser menos.

Resumiendo el argumento: el núcleo externo de la Tierra se ha detenido. A partir de ahí, un grupo de científicos y militares preparan un plan para lanzar una nave hasta el (casi) centro de la Tierra, arrojar las habituales armas nucleares, detonarlas y restaurar el orden planetario. Todo secreto, por supuesto, no vaya a ser que a los curritos de a pie nos entre el pánico y decidamos dejar de ir al trabajo o pagar nuestros impuestos.

Vamos a fijarnos en un pequeño detalle que se les pasó a los guionistas de El Núcleo, y que no he visto comentado hasta ahora. Se trata del momento angular.

Los científicos van siempre en busca de principios de conservación. Si sabes que una cierta cantidad se va a conservar, puedes utilizar esa información para resolver problemas. Una de tales cantidades es el llamado momento angular. Por describirlo de alguna forma, es una especie de “cantidad de movimiento de rotación”, algo que no puede desaparecer alegremente. Si el momento angular disminuye en cierta parte del Universo, forzosamente tiene que ir a algún otro lugar.

El momento angular depende de varios factores: la velocidad angular del cuerpo, su masa y la forma en que ésta se distribuye alrededor del eje de giro. Se suele representar por la letra L, y en muchos casos es igual a la velocidad angular del cuerpo (w) multiplicada por una cantidad llamada momento de inercia (I). Si no hay fuerzas actuando sobre un sistema, su momento angular permanece constante.

Eso no significa que la velocidad de rotación sea siempre la misma. Una patinadora, al encoger los brazos, está disminuyendo su momento de inercia. Puesto que L = Iw, al disminuir I aumenta w, lo que hace que gire más rápidamente. Y al revés, si extiende sus brazos aumenta I y disminuye w, con lo que gira más despacio. Los satélites artificiales suelen usar ese truco para estabilizar su posición en el espacio.

Con lo que volvemos a El Núcleo. La premisa básica es que el núcleo externo de la Tierra ha dejado de girar. El momento angular del núcleo externo debe, entonces, pasar al resto de la Tierra (núcleo interno, manto, corteza terrestre), con lo que los habitantes del planeta notarán que giran más deprisa. Es decir, el día terrestre disminuye.

Eso es lo que sucede con los púlsares. Se trata de antiguas estrellas que han colapsado debido a su propia gravedad, hasta convertirse en gigantescos núcleos atómicos del tamaño de un planeta. Al tratarse de cuerpos mucho más pequeños (y, por tanto, con mucho menor momento de inercia I), su velocidad angular aumenta tanto que giran sobre su eje en cuestión de segundos. (el Sol gira sobre su eje con un período de rotación de aproximadamente un mes). De hecho, el primer púlsar, descubierto en los años 60, recibió la denominación LGM. ¿Por qué? Pues porque, al tratarse de una emisión de ondas de radio regulares y de corta duración, sus descubridores pensaron que podría tratarse de un radiofaro construido por los Hombrecillos Verdes (Little Green Men).

Volvamos a nuestra pobre Tierra en peligro. Como no quiero aburrirles con ecuaciones, echaré mano del consabido “se puede demostrar”, que es un latiguillo que los profes usamos mucho en clase (sobre todo cuando no queremos gastar tiza). Suponiendo un planeta de densidad constante (ya lo sé, la Tierra no es homogénea, pero dénme el gusto) podemos obtener que el momento de inercia del núcleo externo es aproximadamente un 6% del total de la Tierra.

Eso significa que el día terrestre será un 6% menor, pasando a tener unas 22.5 horas. Resulta, por tanto, irónico que los responsables del proyecto contraten a un hacker para “piratear Internet” y bloquear el flujo de información, cuando incluso el más tonto se daría cuenta de que cada día el sol se pone hora y media antes de lo normal.

Existen otros efectos derivados de este cambio de velocidad angular, pero los veremos otro día. Mientras tanto, permanezcan atentos a sus pantallas, y el día que nos digan que hay que adelantar el reloj hora y media cada día, no se crean las explicaciones: sálvese quien pueda.

Profesor Frink

¡Mira, mamá, soy bloguero! Por fin me he decidido a montar un blog. Entérate, universo: soy Arturo Quirantes, y por fin he perpetrado un blog sobre Física de Película.

Los culpables son varios, comenzando por Sergio, Alf y otros, quienes me mostraron el camino. Aunque el desencadenador de todo ha sido Javier Peláez, granaíno exiliado en Tenerife (aunque ahora está en libertad provisional), colaborador de Amazings y señor de la Aldea Irreductible. No se le ocurrió otra cosa que soy el alter ego bueno de Sergio Palacios. Y de eso nada, señores: soy malo malísimo. Lo que pasa es que hasta ahora no he podido demostrarlo.

Debo reconocer que tenía, y tengo todavía, bastante canguelo. Cuando monté mi foro sobre criptografía, me costó sudor y lágrimas, y pensé que un blog sería aún peor; pero gracias a los coleguillas de Google, que han montado un sistema de blogs para tontos, he podido dar el salto.

En este blog destriparé sin piedad elementos de películas que no cumplan las leyes de la Física; y algunas que sí las cumplen. Sigo en esto la estela de Tom Rogers y los suprascritos, entre otros. Para que conste, el presente blog es un complemento de Física de Película (FdP), un Proyecto de Innovación Docente de la Universidad de Granada que acaban de renovarme. En resumen: tomo trozos de películas, las proyecto en el aula, las comento … y todos contentos. De hecho, los contenidos de FdP son libres y gratuitos para los profesores de la Universidad de Granada. Los demás, paciencia, por favor. Y todos sois bienvenidos.

Y ahora, vuelta a la zona de obras. Nos vemos en breve.