Expo Andes 2017 en Chile.

Expo Andes 2017 Santiago de Chile, celebrará este año una nueva edición en la capital chilena, en concreto en las instalaciones del recinto ferial Espacio Riesco entre los próximos días 26 al 28 de octubre de 2017.

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Las dimensiones de la Tierra. Hoy Eratóstenes. Parte 1.

Imagen1erat+ostenesAl hombre le encanta medir, como si conocer números relacionados con algún objeto material le diera a éste una validación.

Por eso es que desde muchos siglos atrás se vienen haciendo intentos por conocer cada vez con más detalle las diversas medidas del planeta que habitamos, casi como si fuéramos a hacerle un trajecito a medida.

Por supuesto, podemos enumerar una serie de cantidades para referirnos al volumen, diámetro, superficie, etc., etc., de nuestro hogar planetario, y por cierto más abajo les pasaré algunos datos; pero mucho más entretenido es recordar y comprender cómo se fue arribando a ese conocimiento.

Y para empezar, iremos muchos siglos hacia atrás, hasta la  primera medición del arco de meridiano, tema no por muy repetido menos apasionante…y a veces mal comprendido.

Como mi experiencia docente me ha demostrado que todos lo han leído, lo repiten y hablan de él, pero no todos podrían explicarlo a su vez, me propongo desarrollarlo pasito a paso, como para que hasta un niño lo entienda cabalmente.

Los que ya lo tienen bien incorporado, pueden salir al recreo, pero antes empecemos por mencionar solamente algunos datos relativos al tamaño de la tierra, y dejemos la historia de esos descubrimientos como tema de otros muchos posts.

¿Cuáles son las dimensiones más significativas de la Tierra?

Convengamos para empezar que se trata de medidas permanentemente sujetas a revisión, y que se van corrigiendo a medida que se inventan aparatos y tecnologías cada vez más precisas y exactas, de modo que las que aquí incluyo son básicamente para que nos ubiquemos en un rango realista, a la hora de imaginar este enorme hogar que nos cobija.

También es importante recordar que la verdadera forma de la Tierra es el geoide (que ya les expliqué en otro post), y que por ese motivo las expresiones “diámetro polar” o “diámetro ecuatorial”, deben ser tomadas como meras aproximaciones a una realidad que no representan de modo absoluto.

Hechas estas salvedades, les paso los datos más relevantes:

Diámetro Ecuatorial: 12.756 Kilómetros.

Radio ecuatorial: 6.378 km

Diámetro Polar: 12.713 kilómetros.

Radio polar: 6.356,5 km

Circunferencia que pasa por los polos: 4.013 km.

Circunferencia Ecuatorial: 40.076 kilómetros.

Masa: 5,972 × 10²4 kg (10 a la 24)
Superficie: 510.100.000 km²

Distancia media desde el Sol: 149.600.000 km.

Ahora, veamos un hito en las mediciones terrestres: la del arco de meridiano.

¿Qué es un arco de meridiano?

Imagen1arco

Figura 1.

Voy a adelantarme un poco a posts en los que hablaremos de meridianos, paralelos y otras yerbas, pero sepamos que un meridiano es una línea imaginaria, definida como un semicírculo máximo del globo terrestre que pasa por sus polos de rotación. Un arco de él es, obviamente, una distancia medida a lo largo de la superficie terrestre, pero siguiendo el recorrido ideal del meridiano del lugar. (Figura 1).

¿Para qué sirve conocer la longitud de un arco de meridiano?

Para conocer el perímetro total de la circunferencia a que dicho arco pertenece. Asumiendo a la Tierra como una esfera, podría asumirse también que la circunferencia que pasa por los polos y la ecuatorial son similares; y es así como se estableció por primera vez, en el S III a.C.

Pero veamos en un dibujito muy simple cómo es el razonamiento que nos permite deducir la circunferencia total, a partir de la medida longitudinal de un arco cualquiera. Para hacerlo más simple, lo que les esquematicé es un arco tendido por un ángulo de 90 °, pero la línea argumental sería la misma con cualquier otro val0r angular.

Imagen1paera erasto

Figura 2

Vean la Figura 2, por favor. En ella, he marcado un ángulo AOB de 90°. Luego, pensando en que la circunferencia completa mide 360°, con sólo dividir 360 por 90, puedo saber cuántas veces se repite el ángulo en el circuito completo.

En un segundo análisis, recordemos que ese mismo cociente será el número de veces que también el arco se repite a lo largo de la circunferencia. En nuestro ejemplo, el número es 4, pero podemos generalizarlo dividiendo 360° por cualquier ángulo x que hayamos medido, y el valor de la longitud del arco correspondiente será el valor a, resultado de ese cociente.

Ahora supongamos que en nuestro ejemplo el arco es de 50 cm (no piensen en la Tierra ahora). Como el arco se repetía 4 veces (número a en cualquier otro caso) y como ángulos iguales subtienden arcos iguales, multiplicando 50 por 4, sé que la circunferencia en ese caso medía 200 cm.

Para universalizar el ejemplo, digamos que multiplicamos la longitud medida para el arco del ángulo x seleccionado, por el número a que son las veces que se repite ese arco.

Es así que llegamos fácilmente a la fórmula para el perímetro de la circunferencia.

Repitamos un poco: los datos son la longitud del arco y la cantidad de veces que se repite, que a su vez resulta de dividir 360° por el ángulo correspondiente que subtiende el arco elegido.

Perímetro de la circunferencia:

360°/  x (ángulo medido) x a (longitud medida) = resultado buscado, es decir el perímetro.

Tengan esto en la mente, porque lo mencionaremos en la segunda parte del post el lunes próximo.

 ¿Quién midió el arco de meridiano por primera vez?

El primer científico que intentó esta medición fue Eratóstenes de Cyrene, (Lybia) cuando era director de la legendaria Biblioteca de Alejandría.

¿Quién fue Eratóstenes?

Eratóstenes nació en el año 276 a.C. y murió en el 194 a. C. en Alejandría. Luego de estudiar en Atenas y Alejandría se destacó como astrónomo,  matemático, historiador, geógrafo, filósofo y hasta poeta y crítico teatral .

Además del cálculo que hoy nos ocupa y que lo inmortalizó, estableció las distancias al Sol y a la Luna, midió casi con precisión la inclinación de la eclíptica en 23º 51′ 15″, y realizó un catálogo de cerca de 675 estrellas.

La riqueza de su vida es tal que alguna vez la comentaremos en un post ad hoc.

A partir de aquí, las siguientes preguntas pasan a la segunda parte de este post, que publicaré el próximo lunes:

¿Cómo se dio cuenta de que la Tierra era redonda y  de que podía medir su circunferencia?

¿Cómo formuló la medición del arco de meridiano?

¿Qué valor obtuvo?

¿Cuál es el valor que hoy consideramos el más preciso para la circunferencia de la Tierra?

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es de este sitio.

La figura 1 es de esta página.

 

¿Vemos nacer a un dinosaurio?

PICT0273Cuando Pulpo y Dayana viajan, siempre encuentran regalos muy especiales para mí. En este caso, trajeron de USA un juguete extraordinario. Y como me parece super especial, quiero compartir la experiencia con ustedes.

Se trata de un “huevo de dinosaurio” (obviamente un artefacto, no me confundan con Susana Jiménez), diseñado para dar nacimiento al dino, luego de algunos días en remojo.

Me pareció genial la idea de presentarles este viernes el juguete en su forma original, con su caja y las indicaciones impresas, que básicamente señalan que el huevo debe ser colocado en agua y esperar de 24 a 72 horas para ver el “nacimiento y crecimiento” de nuestro nuevo bebé.

PICT0276

La foto del huevo, tiene el estuche de una cámara para tener idea de escala. En cuanto a las especificaciones, el juguetito se llama Ginormus Hatchin Grow Dino, y es fabricado por Toysmith, para niños de más de 5 años, así que yo ya puedo usarlo 😀 .

El próximo viernes lo pondremos en agua juntos, yo personalmente, y ustedes a través de mis fotos en el post.

Y luego, compartiremos la llegada del bebé, en fotos o video, según que cuando ocurra yo esté filmando o no. ¿Les gusta el jueguito a compartir? Si es así, no faltena a las citas de los próximos viernes.

PICT0279Un abrazo, Graciela.

FILOSOFÍA DE LAS CIENCIAS DE LA TIERRA. UNC Córdoba, Argentina.

“FILOSOFÍA DE LAS CIENCIAS DE LA TIERRA”
DISERTANTE: Dr. Guillermo Luis Albanesi
DÍAS: del 5 al 9 de junio
HORARIO: 9 a 18 horas
LUGAR: Anfiteatros A y D, sede Ciudad Universitaria, FCEFyN, UNC
ARANCEL:
-Para doctorandos en Ciencias Geológicas inscriptos en esta Facultad…Sin costo
-Para doctorandos de otras carreras de posgrado y docentes-investigadores de la Universidad Nacional de Córdoba…$1000
-Para doctorandos de carreras de posgrado de otras universidades…$1500
-Para profesionales de empresas del Estado Argentino…$2200
-Para profesionales de empresas privadas…$3000
Evelyn Muñoz
Secretaria
Doctorado en Ciencias Geológicas
Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales
Universidad Nacional de Córdoba
Av. Vélez Sarsfield 1611, planta baja. Oficina 2 CP X5016GCA
(Edificio CICTERRA)
Teléfono: (0351) 535-3800. Interno: 30215

La meteorización química.

Imagen1exogenos 2En posts anteriores les he presentado las nociones básicas sobre  gliptogénesis y meteorización en general, y sobre la meteorización física en particular. Hoy le toca a la meteorización química.

Para poder comprender estos procesos, es indispensable que vayan primero a repasar el post en el que aludo a la Ley de la estabilidad mineral. Si no lo hacen ahora, más abajo tendrán que rendirse a la evidencia de que necesitan entenderla, y seguramente irán a leerlo. Yo sé lo que les digo.

¿Cómo se relaciona la meteorización química con la Ley de estabilidad mineral?

Una vez que hayan repasado los conceptos del post (jejeje, ¿vieron que iban a tener que ir?), podemos pasar al concepto siguiente, que es la Serie de Goldich, la cual es consecuencia directa de la mencionada ley, ya que puede muy fácilmente deducirse que un mineral será químicamente más atacable por la meteorización, cuanto más difiera su medio de origen de las condiciones de presión y temperatura reinantes en la superficie terrestre.

Así pues, los minerales de origen ígneo, que reconocen las más altas temperaturas y presiones durante su génesis, serán más fácilmente alterados que los metamórficos de bajo grado o los sedimentarios. Y dentro de los propios minerales ígneos, aquéllos de punto de fusión más elevado, y por ello los primeros en cristalizar durante el enfriamiento, serán más rápidamente atacados  que los de temperatura relativamente más baja, y que por eso mismo, tienden a cristalizar más tardíamente.

Con esta premisa, y revisando la serie de reacción de Bowen, (que ya conocieron en otro post, y que ordena precisamente a los minerales esenciales de las rocas ígneas, en orden decreciente de sus temperaturas de fusión) Goldich reconoció que ese orden se mantenía más o menos invariable si se intentaba definir a los minerales según su creciente resistencia a la meteorización química.

Es conveniente hacer notar que a veces el ataque físico puede acontecer en un orden diferente al que la Serie de Goldich predice, porque en algunos casos hay carácterísticas físicas que atentan contra la resistencia mecánica del material. Un típico ejemplo es el de las micas (muscovita y biotita) que pese a ser químicamente resistentes, exhiben una exfoliación por la cual se desintegran con facilidad, desapareciendo en gran parte de las rocas por ruptura, arranque y erosión, mucho antes de verse alteradas químicamente.

Si analizamos la secuencia de Goldich (Figura 1), vemos que coincide con la de Bowen aunque su interpretación sea diferente: en un caso orden de solidificación, en el otro susceptibilidad  comparativa a la alteración química.

goldich

Figura 1, Serie de Goldich

¿Qué subprocesos se incluyen en la meteorización química?

Los procesos químicos que ocurren durante la meteorización, son en realidad extraordinariamente complejos, y se encadenan entre sí de manera constante, por lo cual se ha de concentrar la atención sólo en algunos de los más básicos.

El gran vehículo que motoriza estos fenómenos es el agua, razón por la cual, de su disponibilidad y posibilidad de acceso al interior de las rocas superficiales, depende en gran medida la efectividad de la intemperización química.

Por otra parte, salvo su función de transporte para poner en contacto los elementos que han de reaccionar entre sí, el agua químicamente pura no tendría casi ningún efecto sobre los materiales expuestos a menos que sean solubles, cosa que las rocas y minerales casi nunca son.

No obstante, rara vez se encuentra en la naturaleza, agua con alto grado de pureza. Debido a la gran capacidad disolvente, que ya ha sido analizada, la lluvia es portadora de oxígeno y dióxido de carbono que adquiere, en primera instancia en su paso por la atmósfera. Más tarde, el líquido se carga con otros numerosos elementos, que le entregan las rocas y los suelos por los que se moviliza, y también los organismos presentes en ellos.

Todo esto posibilita los principales procesos de meteorización química, entre los que se describen la disolución (que es en realidad un fenómeno físico-químico), la hidratación, la hidrólisis, la carbonatación y la oxidación.

¿Qué es y cómo se produce la disolución?

Como dije más arriba, salvo la halita o sal común, las rocas no son solubles en agua químicamente pura. Por tal motivo, es vital la presencia en el agua, de otros elementos, que le permitan actuar como solvente. Es allí, donde el fenómeno adquiere características de proceso químico, porque implica la conversión de elementos insolubles en solubles, para su posterior arrastre por el agua.

Ejemplos muy típicos son la calcita como mineral, y la caliza pura como roca. Ambas están compuestas por carbonato de calcio (insoluble), el cual, con agua ligeramente ácida, se transforma en bicarbonato (soluble).

La acidez del agua resulta de la previa formación de ácido carbónico, por la presencia de dióxido de carbono disuelto.

CO2 + H2O = CO3 H2 (Dióxido de carbono + agua= ácido carbónico).

CO3Ca + CO3 H2 = (CO3 H)2 Ca (Carbonato de calcio + ácido carbónico = carbonato ácido o bicarbonato de calcio, soluble).

En la naturaleza, ambas reacciones ocurren casi siempre en forma simultánea con varias de las siguientes, y dan por resultado ecuaciones mucho más complejas que la que aquí se presenta.

¿Qué es y cómo se produce la hidratación?

Ésta es una reacción simple y reversible por calor, que solamente implica la incorporación de agua a la estructura molecular de determinados minerales, sin cambiar la fórmula original de los mismos, salvo la mencionada incorporación. Ejemplos típicos son el cambio de hematita a limonita, o de anhidrita a yeso.

SO4Ca + 2 H2 O = SO4Ca . 2 H2 O (sulfato de calcio o anhidrita + agua = sulfato de calcio hidratado  o yeso).

Fe2 O3 + n H2 O = Fe2 O3. n H2 O (sesquióxido de hierro o hematita  + agua = sesquióxido de hierro hidratado o limonita).

Estas reacciones tienen gran importancia, ya que normalmente implican un debilitamiento general de la estructura atómica, más un aumento de volumen del mineral, que genera a su vez tensiones físicas. Ambos efectos facilitan la disgregación mecánica de las rocas.

¿Qué es y cómo se produce la hidrólisis?

El término deriva de Hidrós = agua y  lisis= destrucción, y designa un fenómeno que, a diferencia del anterior, supone la ruptura de la molécula de agua, con la creación de grupos oxidrilos, los cuales luego interactúan con los elementos presentes para formar nuevos minerales, en muchos casos del grupo de las arcillas, que son química y físicamente muy activos, y constituyen elementos esenciales del suelo.

Un clásico ejemplo es la conversión de la ortoclasa (feldespato de potasio, uno de los minerales más abundantes en las rocas ígneas) en caolinita (una forma de arcilla).

2 Si3 O8 Al K + 2H2O = Si2 O5 (OH)4 Al 2 + K2 O + 4Si2 O (Ortoclasa+ agua= caolinita + óxido de potasio soluble + sílice, soluble).

¿Qué es y cómo se produce la carbonatación?

Como ya se viene repitiendo, el agua que participa en estas reacciones está normalmente cargada de dióxido de carbono, lo cual le permite atacar a los feldespatos, llegando en último término a generar compuestos carbonáticos.

Si se vuelve a analizar la reacción anterior, pero con la inclusión del dióxido de carbono, naturalmente presente, se observará que en un paso siguiente, el óxido de potasio liberado, se unirá al dióxido para producir un carbonato de potasio insoluble.

2 Si3 O8 Al K + 2H2O + CO2 = Si2 O5 (OH)4 Al2 + CO3 K2 + 4Si2 O (Ortoclasa + agua + dióxido de carbono = caolinita + carbonato de potasio insoluble + sílice, soluble).

Ésta es en realidad la reacción que más probablemente tendrá lugar, ya que la anterior implicaba un cierto grado de abstracción a los fines didácticos. En efecto, en la naturaleza el agua estará siempre afectada por un cierto contenido de dióxido de carbono.

¿Qué es y cómo se produce la oxidación?

Si bien hoy en día este término ha excedido el concepto original de simple combinación de un elemento con el oxígeno para pasar a referirse más bien a ganacias y pérdidas electrónicas (diferencia sutil, pero existente), es con esa primitiva concepción que se lo toma en cuenta a los fines de la meteorización.

El hierro es un componente muy común de los minerales petrogénicos, tales como biotita, augita, etc. y cuando es liberado a estado elemental por alguno de los otros procesos, o -lo que es muy común- por acciones bacterianas, se combina rápidamente con el oxígeno para generar hematita y hasta limonita.

2 Fe +3 O = Fe2 O 3 (hierro+ oxígeno= hematita)

Otros elementos pueden igualmente combinarse con el oxígeno, y para ejemplo puede volverse al utilizado en el caso de la hidrólisis, donde el K genera un óxido, así sea como paso intermedio, ya que al ser inestable, inmediatamente reaccionará para dar el carbonato que ya se ha mencionado también.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es de mi propio libro Geología: ciencia arte, especulación y aventura.

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