Locos por la Geología

Sonrisitas para empezar el fin de semana.

Más raro que iceberg en el Mar Caribe
Más complicado que el archipiélago volcánico de Sonda.
Más pintoresco que cristal biáxico a nicoles cruzados.
Más torcido que cristal triclínico.
Más inaccesible que el Nife.

Un abrazo y hasta el próximo lunes, con un post científico. Graciela.

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Hoy la elección del tema para mi post pasa por la efeméride. Efectivamente, el 29 de marzo de 1848, se recuerda un hecho curioso del que no se cuenta con registros históricos anteriores, y se trata del congelamiento completo de las cataratas del Niágara, fenómeno que duró treinta horas.

Vamos a recordar ese hecho, y usarlo de excusa para señalar algunas cosas más.

¿Dónde quedan y qué características tienen las cataratas del Niágara?

Las cataratas del Niágara – como casi siempre ocurre con las cataratas más imponentes del mundo- no están constituidas por una única caída, sino, en este caso, por al menos tres saltos mayores que detallaremos en seguida; y que se localizan sobre el río homónimo, en la región nororiental de América del Norte, entre Estados Unidos y Canadá. Se encuentran a unos 236 msnm y salvan un desnivel de  aproximadamente 64 metros.

Los saltos que mencionaba arriba son:

• La Catarata Canadiense o Horseshoe Fall, en la Provincia de Ontario.
• La Catarata Estadounidense, en el estado de Nueva York.
• La Catarata Velo de Novia, de mucho menor tamaño.

Aunque no tienen una gran altura, sí  son las más caudalosas de América del Norte, ya que reúnen toda el agua de los Grandes Lagos. Son valiosas como sitio turístico y como fuente de energía.

¿Qué significa el término Niágara?

Toda la región estaba, a la llegada de los europeos, poblada por una tribu iroquesa, cuyo nombre era ongiara, pero a la que los conquistadores franceses llamaban «los mediadores», pues fueron con ellos muy amigables y facilitadores de su relación con otras tribus.

Según las leyendas de los ongiara, en la cueva que se encontraba tras la Horseshoe Fall, vivía HE-NO, el Dios del trueno, y en el idioma originario, la palabra Niágara significa «trueno de agua». Según esa misma leyenda, el jefe de la tribu concedió la mano de su hija Lelawala a un soldado invasor; pero ella prefirió desobedecerle e irse del poblado, para entregar su alma al Dios del trueno, con quien permanece desde entonces en la catarata.

¿Cuál es el origen geológico de los saltos de agua?

Como el propósito de hoy es simplemente recordar una efeméride, habrá otro post más completo al respecto en el futuro, pero hoy baste con decir que la catarata se originó hace alreddor de 10.000 años, de resultas del avance glaciario que cambió la topografía y el drenaje por completo, dejando como resultado los grandes lagos, cursos y saltos de agua que generaron los grandiosos paisajes que incluyen a las Cataratas que nos ocupan.

¿Además del que hoy se conmemora, hubo otros episodios en que se congelaron las cataratas del Niágara?

Si bien los fenómenos geológicos dejan sus propios registros, en la historia recopilada por el hombre sólo se reconocen tres episodios en que las Cataratas se congelaron de manera completa. Esos episodios son:

• El 29 de marzo de 1848, tras una ola de frío en la que se alcanzaron valores mínimos de -35º C quedaron completamente congeladas. Para que eso ocurriera, fue necesario que primero un gran bloque de hielo la bloqueara permitiendo tan completo congelamiento.
• La segunda ocasión documentada en la historia, fue en 1902 y hay registros de ella en la Biblioteca Pública de las Cataratas del Niágara.
• El último congelamiento completo es del año 1936.

Hay también una imagen bastante famosa y conocida como «Cave of the winds in Winter Niagara Falls», que apareció en una postal de 1911, pero de la que no se sabe si fue de alguno de los dos episodios anteriores, o si también existió un fenómeno similar en ese año.

Existen otros episodios en que los saltos se congelaron, pero sólo parcialmente, como son los casos de 2007, de enero de 2014 y por fin del 23 de enero de 2019, en que tras el paso de la tormenta Harper, la temperatura descendió hasta -20°C.

¿Por qué se dice que no pueden volver a ocurrir esos congelamientos completos?

Como puede observarse, después de 1936 no volvieron a congelarse por completo, lo que en buena medida podría deberse a algún ligero cambio del microclima, inducido por la creación de la planta generadora de la Autoridad de Energía de Nueva York. Aunque esta aseveración no pasa de ser especulativa.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

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

Hoy, para empezar sonriendo el fin de semana, un par de chistecitos para entendidos.

SE COMENTA QUE...

…era un día de tanto calor, que con dos grados más empezaba la anatexis.

…tenía tan mal genio, que le decían Old Faithful, porque no pasaba una hora sin que entrara en ebullición.

…era tan viejo que fue él quien hizo los estudios de suelos para construir las Pirámides de Egipto.

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Un abrazo y hasta el próximo lunes, con un post científico. Graciela.

Hoy les voy a presentar una página que descubrí en la red, y que puede ser de gran utilidad para principiantes, alumnos de los primeros cursos de las carreras de Geología y coleccionistas de minerales y rocas.

Se trata de la GU͍A INTERACTIVA DE MINERALES Y ROCAS,  que surge como un material didáctico de apoyo para los alumnos de segundo curso de la carrera de Ingenieros de Montes de la Universidad Politécnica de Madrid.

Debido al público para el cual fue concebida esta guía, está lejos de ser completa, y se centra sólo en aquellos minerales de especial importancia petrogénica y en aquellas rocas que con mayor facilidad se puede encontrar en la Península Ibérica.

También la información suministrada es decididamente técnica, dejando afuera algunos conceptos relativos a génesis y paragénesis, entre otros. Es además muy sintética, pero para el público que he mencionado más arriba, es una ayuda interesante, y un buen punto de inicio para comenzar a reconocer los geomateriales.

Y ahora, les cito palabras textuales de la página, que considero de vital comprensión, como yo misma he señalado en otro post:

…surgió una primera idea de crear un amplio fichero fotográfico que, si bien no podría reemplazar unas prácticas de reconocimiento, para las que en muchas ocasiones resulta imprescindible realizar determinadas comprobaciones organolépticas (táctiles, gustativas, etc.), al menos pudiera ilustrar visualmente de forma extensa al alumno.

Estando esto debidamente aclarado, les presento ahora al equipo que participó en la confección de la página y que estuvo coordinado por el Dr. Agustín Rubio Sánchez (Profesor Titular de Universidad)

Los restantes integrantes son:

– Dr. Alfredo Blanco Andray (Profesor Titular de Universidad)

– D. Luis Antonio Muñoz de la Fuente (Profesor Titular de Escuela Universitaria)

– D. Darío Lanza Vidal (Becario del Proyecto)

– Dña. Elena Blanco Martín (Becaria Dpto. de Silvopascicultura)

Los espero el próximo miércoles con alguna información útil para los amantes de la Geología.

Un abrazo. Graciela.

Como un avance más, aplicable tanto a la dinámica fluvial, como a la eólica, y a cálculos de laboratorio, hoy veremos la ley de Stokes y su derivación hacia un caso particular: el de las partículas pequeñas que sedimentan en un fluido.  Pero vayamos por partes.

¿A quién debe su nombre la ley de Stokes?

A Sir George Gabriel Stokes, primer Baronet del Reino Unido, un matemático y físico irlandés que realizó contribuciones importantes a la dinámica de fluidos, y a quien se considera como uno de los tres más importantes estudiosos de las ciencias naturales de su época, junto a James Clerk Maxwell y Lord Kelvin.

Fueron ellos tres los que inauguraron la fama de la escuela físico matemática de Cambridge a mediados del siglo XIX.

¿Qué conocemos de Sir Stokes, su vida y su trabajo?

Nació en Skreen, condado de Sligo, Irlanda, el 13 de agosto de 1819, y falleció en Cambridge, Inglaterra, el 1º de febrero de 1903. Sus primeros estudios fueron en Skreen, Dublín y Bristol, pero se graduó en 1841 en Pembroke College, de la Universidad de Cambridge, habiendo obtenido tan altos honores como el título de Senior Wrangler y el Premio Smith.

En seguida fue contratado como profesor, pero en 1857 renunció a su cátedra por haberse casado, lo cual no estaba permitido en los estatutos de su Facultad. Debió esperar doce años hasta la modificación de esos estatutos para retomar la docencia que ejerció en esa Universidad hasta su muerte.

Entre 1885 y 1890 fue presidente de la Royal Society, y a lo largo de su carrera produjo más de un centenar de publicaciones.

Merece destacarse el hecho de que siempre reunía el análisis teórico matemático y la comprobación experimental, lo que dio una gran solidez a sus múltiples contribuciones a la ciencia.

Algunos de los temas que abordó fueron: el movimiento uniforme de fluidos incompresibles, la fricción de fluidos en movimiento, el equilibrio y movimiento de sólidos elásticos y numerosos tópicos de la teoría del sonido. Muchos de sus trabajos impulsaron el conocimiento de la hidrodinámica y fenómenos asociados a ella.

Entre los numerosos honores que se le dispensaron, cabe mencionar que la unidad de medida de la viscosidad cinemática en el Sistema Cegesimal lleva su nombre; como también lo lleva la ley que hoy nos ocupa, un teorema de geometría diferencial, las ecuaciones de Navier-Stokes, de dinámica de fluidos, y los parámetros usados para cuantificar la polarización de las ondas electromagnéticas. Todo eso solamente en el campo de la Ciencia Física, pero también en Astronomía, llevan su nombre un cráter lunar y uno marciano, y el asteroide 30566.

Como si eso no bastara para engrandecer su figura, recibio otras distinciones, como la Medalla Rumford de la Royal Society, la Medalla Copley y el título de Baronet, para citar unos pocos ejemplos. En 1891 publicó sus conferencias Gifford en un volumen titulado Teología Natural.

¿Cuál es la formulación original de la ley de Stokes?

En su formulación original, la ley de Stokes se refiere a una fuerza de fricción, aunque luego veremos que también se conoce con ese nombre a una derivación posterior con la que se miden velocidades de caída de partículas en el seno de un fluido.

Pero no nos apresuremos, inicialmente la ley de Stokes cuantifica la fricción que experimentan objetos esfáricos pequeños que se mueven a baja velocidad dentro de un fluido viscoso en régimen laminar.

La expresión matemática es:

Fr= 6πµvr

donde r es el radio de la esfera, v su velocidad y µ es la viscosidad del fluido. Aclaremos que la viscosidad de un fluido es la medida de su resistencia a las deformaciones graduales debidas a las tensiones cortantes o de tracción. Obviamente 6 pi es constante.

¿Cómo se aplica a la sedimentación de partículas muy finas en un fluido?

Una consecuencia de esa formulación fue obtener la velocidad de caída vertical- sólo debida a su propio peso- de una partícula muy fina en el interior de un fluido. Ese fluido puede ser en la naturaleza, un curso de agua, o el propio viento. Dicha velocidad se expresa en la siguiente formulación matemática:

donde:

V es la velocidad de caída de las partículas;

g es la aceleración de la gravedad;

dp es la densidad de la partícula;

df  es la densidad del fluido;
µ es la viscosidad del fluido; y
r es el radio equivalente de la partícula.

Aclaremos que esa velocidad se mide para ciertos supuestos:

• La partícula debe ser esférica. Pero como en la naturaleza la esfera perfecta difícilmente existe, se habla de un radio equivalente, que es aquél que corresponde a la esfera teórica o ideal, en la que mejor se inscribe la partícula real de que se trate.
• La temperatura del fluido debe ser constante, de modo que se mantenga también invariable su viscosidad, ya que de ella depende.
• No debe haber otras fuerzas intervinientes que pueden cambiar el flujo de laminar a turbulento.

¿Qué aplicaciones prácticas tiene esta ley?

Muchas. Para empezar explica claramente por qué partículas muy finas, cuya velocidad de caída es muy baja pueden permanecer en suspensión por largos intervalos, ya sea en la atmósfera, donde los vientos pueden llevarlas a cientos o aun miles de kilómetros de distancia de su fuente de origen; o en los cursos de agua.

Estos datos son importantes a la hora de calcular las plumas de contaminación de las que hablaremos en algún otro post.

Pero además, el cálculo de la velocidad de caída es la base de las metodologías por sedimentación y por densimetría que se usan para calcular la granulometría de la fracción fina de materiales sedimentarios y suelos. Esto se los he explicado en un apunte que puede ver en este post.

También contribuye a entender la gradación de los materiales en columnas sedimentarias, y a reconstruir sistemas de paleocorrientes e interpretar paisajes y relieves, pero eso es tema para otros posts.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post tiene el correspondiente crédito al pie.