Extraños Océanos Metálicos en Júpiter

Movimientos de las nubes de gran altitud en una escala global. Imágenes tomadas por la cámara de ángulo estrecho de la nave espacial Cassini de la NASA.

[C/A de National Aeronautic and Space Administration] El pasado 5 de agosto, despegó la sonda espacial Juno para comenzar un viaje de 5 años hacia un mundo extraño: el planeta Júpiter. Júpiter tiene una larga lista de rarezas. Para empezar, es enorme, contiene el 70% del material planetario de nuestro sistema solar; aun así, no es como el mundo rocoso que yace debajo de nuestros pies. Júpiter es tan gaseoso, que se parece más a una estrella.

Imágenes ecuatoriales de Júpiter

La atmósfera de Júpiter fabrica huracanes, los cuales son el doble de ancho que la Tierra misma, monstruos que generan vientos de casi 644 kilómetros por hora [400 millas por hora] y rayos que son 100 veces más brillantes que los rayos terrestres. El planeta gigante también emite un tipo de radiación que resulta letal para los seres humanos sin protección.

De cualquier forma, la característica más extraña de Júpiter puede ser una "sopa" en sus profundidades, compuesta de un líquido exótico que ocupa 40.233 km [25.000 millas] y que se agita en su interior, denominado: hidrógeno líquido metálico.

El lanzamiento de la sonda Juno tuvo lugar el 5 de agosto de 2011, en el Centro Espacial Kennedy (Kennedy Space Center o KSC, por su sigla en inglés). 

“Aquí en la Tierra, el hidrógeno es un gas transparente e incoloro”, dice Scott Bolton, quien es el investigador principal de la misión Juno. “Pero en el centro de Júpiter, el hidrógeno se convierte en algo extraño”.

Júpiter está compuesto de un 90% de hidrógeno, un 10% de helio y una pizca de los otros elementos. En las capas de gas más externas de este gigante, el hidrógeno es un gas al igual que en la Tierra.

Júpiter está compuesto de aproximadamente un 70% de hidrógeno por masa, pero el 90% de los átomos de Júpiter son de hidrógeno.

Océanos metálicos

Video compartido en YouTube por ScienceAtNASA

Pero a medida que se va más profundo, una presión atmosférica intensa gradualmente convierte el gas en un líquido denso. Finalmente, la presión se torna tan grande que "exprime" los electrones hacia afuera de los átomos de hidrógeno y el líquido se vuelve conductor, como el metal.

Por debajo de la gruesa atmósfera de 1.000 km de espesor, se cree que una capa de hidrógeno líquido se extiende hasta una profundidad de 20.000 km. Asimismo, se considera que aún más profundo hay una capa de hidrógeno líquido metálico a una presión de 3 millones de bares. Se piensa que el centro comprende una aleación de hierro-níquel, roca, etc., a una temperatura que se estima excede los 20.000 C.

Juno es una sonda espacial impulsada mediante energía solar, la cual orbitará los polos de Júpiter 33 veces con el fin de conocer más sobre los orígenes, estructura, atmósfera y magnetósfera del gigante gaseoso e investigar la existencia de un núcleo planetario sólido.

El Laboratorio de Propulsión a Chorro [Jet Propulsion Laboratory o JPL, en inglés], de la NASA, controla la misión Juno para el investigador principal, Scott Bolton, del Instituto de Investigaciones del Suroeste [SWRI, por su sigla en inglés]. La misión Juno es parte del programa New Frontiers [Nuevas Fronteras, en español], dirigido por el Centro Marshall para Vuelos Espaciales, de la NASA, ubicado en Huntsville, Alabama. La empresa Lockheed Martin Space Systems, en Denver, construyó la nave espacial. La gestión del lanzamiento de la misión es responsabilidad del Programa de Servicios de Lanzamiento de la NASA, en el Centro Espacial Kennedy, en Florida.

¿Cómo es este líquido?

“El hidrógeno líquido metálico tiene baja viscosidad, como el agua, y es un buen conductor eléctrico y térmico”, dice David Stevenson, de Caltech, quien es experto en formación, evolución y estructura planetaria. “Como si fuera un espejo, refleja la luz; de modo que, si usted estuviera inmerso en él [ojalá que nunca lo esté], no podría ver nada”.

Aquí en la Tierra, se ha fabricado hidrógeno líquido metálico en experimentos llevados a cabo con ondas de choque pero, como dicho hidrógeno no se mantiene en esa forma, sólo se ha producido en pequeñas cantidades durante períodos muy cortos. Si los investigadores están en lo correcto, el núcleo de Júpiter puede estar repleto de océanos de este líquido.

Hay tanto hidrógeno líquido metálico en el interior de Júpiter que transforma al planeta en un enorme generador. “Una capa profunda de hidrógeno líquido metálico y la rápida rotación de Júpiter [aproximadamente 10 horas] crean un campo magnético de 724.200 millones de kilómetros [450 millones de millas] de largo; el más grande en el sistema solar”, comenta Bolton.

La magnetósfera de Júpiter puede producir hasta 10 millones de amperes de corriente eléctrica, con auroras que encienden los polos de Júpiter de una manera más brillante que cualquier otro planeta.

A pesar de que los científicos están muy seguros de que el hidrógeno líquido metálico existe en el interior de Júpiter, no saben exactamente cómo está estructurado el interior de este planeta gigante. Por ejemplo, ¿dónde es que el hidrógeno se transforma en conductor? ¿Tiene Júpiter en su interior un núcleo de elementos pesados? La misión Juno servirá para responder todas estas preguntas clave.

“Al confeccionar mapas del campo magnético de Júpiter, así como del campo gravitacional y de la composición atmosférica, Juno nos dará valiosa información sobre cómo está compuesto el interior de Júpiter”.

Es importante entender a este gigante ya que ejerció una gran influencia en la formación del sistema solar. Júpiter se formó de la mayoría de los restos que quedaron después de que el Sol tomó su forma a partir de la nebulosa solar. Este planeta conserva el estado y la composición del material que quedó justo después de que se formó el Sol.

“Él tiene la receta secreta mediante la cual se formaron los primeros planetas de nuestro sistema solar”, dice Bolton. "Y nosotros la queremos”.

Con el lanzamiento que tuvo lugar el pasado 5 de agosto, “Júpiter se convierte en nuestro laboratorio, y Juno en nuestro instrumento, para descubrir los secretos de los gigantes gaseosos”, afirma Bolton. En realidad, lo que descubra Juno podría ser muy raro.

Diario El Peso

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Para mostrar a tus padres: calificaciones escolares de A Einstein

Tus calificaciones de hoy quizá, como en el caso de Einstein, no signifiquen demasiado para pronosticar tu futuro. Pero, ¡cuidado! porque hay muchísimos otros con calificaciones parecidas que se han convertido en notables fracasados que nunca ganaron ningún Nobel.

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Hibridación de los orbitales

El concepto de hibridación no se aplica a átomos aislados. Es un modelo teórico que sólo se utiliza para explicar el enlace covalente.

Es la mezcla de, por lo menos, dos orbítales atómicos no equivalentes, por ejemplo, orbítales s y p.

Un orbital híbrido no es un orbital puro. Los orbitales híbridos y los orbitales atómicos puros tienen formas muy diferentes. El número de orbitales híbridos generados es igual al número de orbitales atómicos puros que participan en el proceso de hibridación.

El concepto de traslape de los orbitales atómicos se puede aplicar también a moléculas poli atómicas.

La descripción de las moléculas por medio de un modelo de distribución de electrones de valencia en sitios locales, dirigidos a los enlaces dependientes de la geometría, requiere de tres pasos:

1. Desarrollar la estructura de octetos para la molécula
2. Determinar la manera de distribuir pares de electrones de manera que se alcance la mínima repulsión entre ellos
3. Especificar los orbitales híbridos necesarios para acomodar los pares de electrones.

TEORÍA DE LA HIBRIDACION

En el momento de combinarse los átomos alcanza un estado de excitación como consecuencia de la energía que ganan. En tal estado algunos electrones saltan de un orbital inferior a uno superior. (Teoría de Pauling).

La hibridación es el término que se utiliza para explicar la mezcla de orbitales atómicos en un átomo (por lo general el átomo central) para generar un conjunto de orbitales híbridos.

No todos los orbitales de un mismo átomo pueden hibridarse. Para que la hibridación tenga lugar es necesario que se trate de:

· Orbitales atómicos que vayan a formar a formar enlaces “σ y π”.
· Orbitales atómicos con parejas de electrones sin compartir.

Por el contrario, no se hibridan:

· Los orbitales atómicos que van a formar el segundo o tercer enlace (p).
· Los orbitales atómicos vacíos.

El átomo puede encontrarse en dos estados llamados "estado basal" y "estado de hibridación".

ESTADO BASAL.

- Es cuando el átomo se encuentra aislado de toda excitación magnética es decir sin el efecto de algún tipo de atracción y es cuando sus orbitales (de la última capa) se encuentran puros sin ninguna alteración.

ESTADO DE HIBRIDACIÓN.

- Es cuando el átomo recibe una excitación magnética externa debido a la aproximación de otro átomo con el que pudiera lograr un reacomodo de sus orbitales puros, transformándose de esta manera en igual número de orbitales híbridos pero distintos en forma y tamaño, qué se acomodan equidistantemente entre sí en el espacio tridimensional. A estos nuevos orbitales formados a partir de orbitales puros fusionados se les llama orbitales híbridos.

En general, a partir de orbitales puros heterogéneos (s, p, d...) se pueden obtener orbitales híbridos homogéneos (Ej: sp3d, etc.).

Características para que se lleve a cabo la hibridación es necesario tomar en cuenta los siguientes pasos:
1.- Se hibridan orbitales, no electrones.
2.- Se hibridan orbitales de un mismo átomo.
3.- La disposición de los orbitales híbridos en el espacio es de tal forma en que la repulsión sea mínima.
4.- El número de orbitales híbridos es igual a la suma de orbitales atómicos puros que intervienen.
5.- Se híbridan orbitales de energías parecidas.

sp : significa que se combina un orbital s con un p (planar)
sp2 : significa que se combina un orbital s con dos p (trigonal)
sp3 : significa que se combina un orbital s con tres p (tetragonal)
dsp3 : significa que se combina un orbital s, tres p y un d
d2sp3 : significa que se combina un orbital s, tres p y dos d

Fuente:
www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r32551.DOC

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Las palancas - una monografía (Barranquilla - Colombia)

Un trabajo de Biofísica realizado por Gina Montaño, Silvana Castro, Elvia Cano y Néstor Pineda
PRESENTADO A MATIAS PUELLO
FISIOTERAPIA I SEMESTRE
UNIVERSIDAD LIBRE
BARRANQUILLA 2009

Las palancas
Física
http://www.monografias.com/cgi-bin/jump.cgi?ID=165889

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Consideraciones sobre el 137

... Sea como sea, este número de elementos correspondería a la totalidad de los primordiales que componen la materia "másica" a partir de una estructura elemental de red.

Aquellos elementos primordiales que no consiguiesen la combinación permanecerán en su estado libre (espuma cuántica) como componentes de la abundante energía oscura.

Pero en la globalidad, en el total de energía oscura, el conjunto de cubos esféricos podrá actuar aleatoriamente por cualquiera de sus cuatro lados. De ello se deduce que la probabilidad de combinación para toda la energía oscura será de ¼, con lo que la primera generación de partículas, la materia oscura propiamente hablando, se generaría según un 25%. La siguiente generación también se generará como un 25% del 25% de esa materia generadora, la materia oscura, con lo que su porcentaje sería del 6% aprox. sin tener en cuenta otras incidencias.

Estos porcentajes teóricos oscilaran según el margen vibratorio, o los desvíos desde la uniformidad para sitios localizados, por lo que los valores no pueden ser exactos. Pero todo ello sería corregible si dichas magnitudes se conocieran.

Por otro lado, si se supiese la diferencia dimensional entre los distintos estamentos se sabría el aumento de volumen o tamaño en la evolución hasta el presente, consiguientemente la variación de volumen y el valor de la expansión, pues, como sabemos, viene generada por la presión oscura.

Claro, que todo lo dicho se ha supuesto para "generaciones en frío". Pero en la globalidad, seguramente los fenómenos de alta presión y temperatura, no son causa, sino consecuencia de las propias generaciones en frío, que las provoquen por su acción gravitatoria, es decir que en promedio serán las materias oscuras las responsables de la expansión, y más si se considera su dominio porcentual en el Universo.

Se observa que los ordenes de dimensión conocidos comienzan a separarse notoriamente a partir de 10^-17 o 10^-18. Seguramente se pueda decir que los órdenes de dimensión hacia abajo también varíen en forma cuadrática. En este supuesto, no sería difícil calcular el volumen de ahora partiendo de las combinaciones desde la estructura de red cúbica.

Es de suponer que el 137 como número de combinaciones sea constante, y que no sea necesario partir de la energía-materia oscura para que dicho número se cumpla, sino que sea válido allá donde existan los tres saltos combinatorios equivalentes. Igual ha de ocurrir para que el fotón libre se integre al electrón. Por ello, y en principio, suponemos para éste una estructura triple.

De la Teoría de Landau del líquido de Fermi ya puede extraerse la existencia de espinones y holones. Y la existencia de híper partículas ocurre en niveles de temperatura muy bajos según la distribución Bose-Einstein.

La onda partícula electrón:

Imaginamos como más lógica una estructura de tres anillos para el electrón. Primero, porque el movimiento extensivo por causa del espín abarcaría toda la partícula. Segundo, como forma de que, aun siendo una partícula compuesta, posea una resultante de carga negativa.

Según sea la dirección de avance, dos de los anillos se comportarían como ondas ligadas perpendiculares, neutras en conjunto (al estilo del fotón).

El tercer anillo, desapareado, perpendicular a los anteriores, como onda envolvente daría la carga electrónica (siempre que gire en la forma directa; en la retrógrada se trataría de un positrón).

Los dos primeros se constituirían de espinones (no aportan carga, sólo aportan espín, como ocurre al fotón).

El otro se compondría de holones (sólo aportan carga y no espín).

Espinones y holones serían una manera de designar sus funciones, intercambiantes según la dirección de desplazamiento global de la partícula, y de forma continua seguramente.

Podríamos decir que el electrón sea la suma de un súper fotón muy masivo y un anillo halo responsable de su carga.

La constante de estructura fina.

La absorción de un fotón por parte de un electrón supondrá su combinación interna desde uno a tres elementos. Como se ha visto el número total de componentes habrá de ser 137.

Por el contrario, la emisión de fotones ocurrirá por el fraccionamiento de una subpartícula electrónica que no obstante permanecería reestructurada a falta de un sólo fotón en sus prolíficos anillos de componentes casi libres.

La constante de estructura fina se puede expresar como:

O lo que es lo mismo, la energía para traer dos electrones hasta una distancia S dividida por la energía de un fotón con longitud de onda igual a 2pS.

Ello nos indica que la energía electrónica de carga es 137 veces la energía del fotón, o lo que es lo mismo, la masa o número de elementos para la emisión o absorción es de 1 a 137 (equivalencia masa y energía).

Las subpartículas propicias del electrón para emisión o absorción de fotones poseerán una masa equivalente a 137 de la del fotón.

El 137 expresaría por tanto la cuantificación combinatoria en la expansión y el resultado fraccionario en la concentración, si, en según que condiciones externas, ambos procesos son reversibles.

Autor:
Fandila Soria
Granada, - Julio- 2011

El adimensional 137
http://www.monografias.com/cgi-bin/jump.cgi?ID=163903

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Fuerzas: algunos conceptos para comprender qué son

Cuando vemos que un cuerpo en movimiento modifica su velocidad o su dirección, percibimos que algo ha actuado sobre él para que eso ocurriera. Pero ese algo no se nos manifiesta más que como causa oculta de un efecto visible. Es por eso que se hace difícil comprender de qué se trata.

Intentemos una justificación. Estamos sumergidos en un mar de energía, la que tampoco vemos más que por sus manifestaciones. Alguna vez en el tiempo, si el tiempo existe fuera de nosotros, una porción de esa energía modificó su vibración para general el átomo inicial -si es que lo hubo como aseguran. Y en ese punto del espacio se generó la que llamamos "masa" (aunque algunos persisten en darle el nombre de "materia").

A partir de ese instante - quizá - ese lugar de "orden en el caos" comenzó un proceso de retorno a la situación inicial, es decir, de volver a ser la energía que era. Y se inició un proceso de "fenómenos" mediante los cuales la "masa" disminuye su energía almacenada para que se haga mínima en su interior.

La energía interacciona así con la masa generando algo vagamente llamado "trabajo". Por eso definimos la energía como "la capacidad de producir trabajo". Y en las leyes de la mecánica, definimos ese trabajo como el producto de una "fuerza" por una "distancia".

Como suponemos la distancia como algo pre-existente, entonces la energía es la generadora de la causa del trabajo a través de la creación de una "fuerza" que se manifestará, por ejemplo, en una aceleración capaz de aumentar o disminuir la velocidad de un móvil o de cambiar su dirección.

¿Complicado? Siempre es complicado definir lo que no se ve, aunque en este caso tenemos una ventaja: podemos medir esa fuerza que no vemos, aunque lo hagamos a través de alguno de sus efectos. Y esas "zonas grises" de la Física son las que la hacen apasionante.

Gracias por consultar.
Prof. Daniel A. Galatro

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Momento lineal - Cantidad de movimiento - Impulso

Momento lineal o cantidad de movimiento es la medida de la capacidad que tiene un cuerpo en movimiento de ejercer una fuerza sobre otro que se encuentre en su camino.
Ese momento lineal de cada partícula individual varía después del choque.

El valor del momento lineal es el producto: p=m·v (m=masa v= velocidad).

La magnitud que nos mide la variación del momento lineal de una partícula se llama impulso. Es el producto I=F·t (F= fuerza t= tiempo).

Cuando aumentamos el momento lineal de un cuerpo, está recibiendo impulso positivo; cuando disminuimos ese mismo momento lineal, el impulso es negativo.

El momento lineal de un sistema de varias partículas es la suma vectorial de los momentos lineales de todas ellas. Y ese momento lineal total es constante, se conserva después del choque.

Principio de conservación del momento lineal:

Cuando un sistema de partículas no recibe impulso del exterior, su momento lineal total es constante.

Cuando dos cuerpos chocan puede suceder:
- que parte de la energía que llevan se utilice en deformarlos
- que parte de la energía que llevan se disipe en forma de calor
- que esa pérdida de la energía que llevan sea despreciable.

Si en un choque se conserva la energía cinética total de las partículas, el choque se considera elástico.
En este caso, la conservación del momento lineal y de la energía cinética determinan totalmente la velocidad de cada partícula tras el choque,

Aunque en la Naturaleza no se puede decir que existan choques totalmente elásticos, hay muchos casos en que la variación de energía en un choque es tan pequeña que no se puede detectar. En esas circunstancias diremos que el choque es elástico.

Un choque es absolutamente inelástico cuando se produce la mayor pérdida de energía posible, compatible con la conservación del momento lineal total. En el caso de choques frontales, esto supone que ambas partículas quedan adheridas una a otra.

Al contrario que en el caso del choque elástico, existen numerosos casos de choques absolutamente inelásticos.

Esto es lo que sucede, por ejemplo, cuando una bala se incrusta en un bloque de madera, o cuando un núcleo atómico absorbe una partícula en un reactor nuclear.

Los choques de partículas reales no tienen por qué ser totalmente elásticos o totalmente inelásticos. Existe un coeficiente K, llamado de restitución, que puede variar de 0 a 1 midiendo el grado de elasticidad.

También puede que los choques no sean frontales, por lo que existe un parámetro de impacto P que varía entre 1 para un choque frontal y 0 para el caso en que un cuerpo pasa rozando al otro.

Es decir que existen dos casos ideales en los que es posible determinar totalmente cómo se va a mover cada partícula después de un choque:

- El choque frontal elástico, donde se conserva tanto la energía cinética como el momento lineal.
- El choque frontal absolutamente inelástico, donde ambas partículas permanecen unidas tras el choque. En este caso se produce la mayor pérdida de energía posible.

Los choques reales oscilarán entre estos dos extremos según el valor de un coeficiente llamado de restitución que toma un valor mayor o igual a cero y menor o igual a uno.

Además, no son necesariamente frontales. Un choque tangencial tiene un parámetro de impacto 0 , mientras que para uno frontal este parámetro vale 1.

Desintegración de partículas en dos fragmentos

Si un cuerpo está en reposo y, por causas internas, se separa en fragmentos, se seguirá cumpliendo la conservación del momento lineal porque sigue sin haber fuerzas externas que lo modifiquen.

Gracias a este principio de conservación, por ejemplo, si una persona situada sobre una pista de hielo lanza una bola de nieve en una dirección, no puede evitar desplazarse en sentido opuesto. Del mismo modo, si un fusil dispara un proyectil, el fusil sale despedido en sentido opuesto (a menos que lo sujetemos fuertemente y resistamos el impulso de retroceso).

Dentro del mundo atómico, el principio de conservación del momento lineal es también el responsable de que, si un núcleo atómico se desintegra emitiendo una partícula, el resto del núcleo debe moverse en sentido opuesto.

Desintegración de partículas en tres fragmentos

Cuando un cuerpo se desintegra, no tiene que hacerlo forzosamente en dos partes; puede que la desintegración se produzca en tres, cuatro o infinidad de fragmentos.

La explosión de un cohete de feria, por ejemplo, conlleva su desintegración en multitud de fragmentos. ¿Pueden tener los fragmentos cualquier dirección y velocidad? Pues casi, casi; salvo que la conservación del momento lineal limita las posibilidades de, por lo menos, alguno de ellos.

Conclusiones sobre la desintegración de sistemas de partículas

Cuando un sistema se desintegra en dos, tres o cualquier número de partículas, bajo la única acción de fuerzas internas, el momento lineal se debe conservar.

Esta condición hace que, en todos los casos, uno de los fragmentos tiene una velocidad y dirección de movimiento determinada únicamente por la conservación del momento lineal.

Veamos un par de ejemplos:

Cuando un átomo se desintegra radiactivamente, el núcleo debe moverse en dirección opuesta a la partícula emitida, para conservar el momento lineal

Al lanzar un cohete, la masa y velocidad de los gases que escapan determinan la velocidad que puede alcanzar el cohete en sentido opuesto, debido a la conservación del momento lineal.

De un trabajo en internet por
José Luis San Emeterio Peña

N. de la R.: El tema de las leyes o principios de conservación del momento lineal, de conservación de la energía mecánica total, etc. suelen crear a veces alguna confusión. Luego de décadas de intentar (y muchas veces lograr) transmitir adecuadamente esos conceptos que forman parte de la base de la comprensión del universo y sus reglas, pedimos a nuestros amigos visitantes asiduos de este blog que envíen preguntas concretas que nos permitan respuestas también concretas. No queremos continuar repitiendo lo general. Preferimos tratar lo particular. Porque así ayudaremos a no desperdiciar la tan valiosa energía que consume tanto el formular una pregunta como en responderla. Gracias por comunicarse permanentemente con nosotros.

Prof. Daniel Galatro

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Francia: explosión en un depósito de desechos nucleares

Por RENACE

Al menos un muerto y cuatro heridos son el saldo declarado por la Autoridad de Seguridad Nuclear (ASN) francesa a causa de la explosión ocurrida a las 11.45 hora local de este lunes en el almacén de desechos nucleares de Marcoule, junto al río Ródano y no lejos de la ciudad de Orange, en el departamento de Gard, al sur de Francia, a apenas 230 kilómetros de territorio español, y a 370 kilómetros de Barcelona.

Tal como en Chernobyl o en Fukushima, de inmediato aseguraron que no existe ningún riesgo de fuga radiactiva. Sin embargo, los gendarmes franceses han acordonado la zona y establecido un perímetro de seguridad.

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