Locos por la Geología

Empecemos el fin de semana con una sonrisa.

Grieta: intromisión de la política en la Geología.

Guijón: hermano mayor de Guija y Guijarro.

H

Hábito: costumbre de los minerales.

Halita: mineral sabroso.

Harina glacial: ingrediente para preparar el pan en invierno.

Hausmanita: manita del Dr House.

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

Ya hemos hablado de varios temas relativos a la dinámica fluvial, y es un buen momento para explicar algunos principios físico- matemáticos que rigen el transporte y la sedimentación de las partículas transportadas por un fluido en movimiento.

Y digo un fluido y no el agua, porque son igualmente válidos para el movimiento del aire, es decir el viento, cambiando solamente algunos valores numéricos en los ejes X e Y.

Lo que les presento entonces hoy es la Curva de Hjulström, que complementaré más tarde con la ley de Stokes, en otro post.

¿Quién fue Hjulström?

Filip Hjulström nació en Suecia el 6 de octubre de 1902, y se hizo mundialmente conocido por la publicación de su tesis doctoral titulada «The River Fyris» (el Río Fyris), en la que presentó uno de los primeros estudios cuantitativos sobre procesos geomorfológicos de que se guarda registro.

Posteriormente, en conjunto con sus alumnos, continuó estudios de tal importancia, que llegaron a constituir la Escuela Upsala de Geografía Física. Hjulström falleció en 1982, dejando un importante legado científico, y sin haberlo sospechado nunca, también artístico.

En efecto (y esto lo agrego como nota de color), Filip Hjulström, fue el padre de Lennart Hjulström, que se convertiría en un notable actor sueco, casado con la también actriz Ulla Söderdal, con quien tendría dos hijos que también se dedicaron a la actuación: Niklas y Carin Hjulström.

¿Qué es la curva de Hjulström?

La curva de Hjulström es un diagrama de uso muy extendido en la Geomorfología, que describe los umbrales que en función de los cambios de velocidad de una corriente, definen si hay arranque, transporte o sedimentación. para cada tamaño de partícula involucrada en el proceso.

¿Cómo se entiende la curva de Hjulström?

Como siempre he dicho a mis alumnos, para comprender un diagrama cualquiera, lo primero a hacer es observarlo. Ver en detalle qué partes lo conforman, qué unidades de medida están involucradas, y cómo se comportan las curvas, barras o campos resultantes. Hagámoslo así, pues.

¿Qué rasgos se destacan en la curva?

Se trata de un sistema de ejes XY, compuesto por los siguientes elementos:

• En el eje X (abcisas), se observan los diversos tamaños de partículas presentes en el curso del río en este caso, aunque podría aplicarse (cambiando sólo los valores aritméticos) a fenómenos eólicos, es decir corrientes de aire. Sobre las abcisas, los tamaños crecen desde la intersección de los dos ejes, hacia la derecha, y se miden en mm. Allí aparecen intervalos de tamaños que corresponden sucesivamente a las arcillas, limos, arenas, guijas, guijarros y guijones.
• El eje Y (ordenadas) implica el crecimiento hacia arriba de la velocidad del fluido en movimiento, y la unidad es m/segundo.
• Ya en el interior del diagrama, se observan las curvas que conectan todos los puntos críticos en que las partículas de cada tamaño, pasan de una situación a otra diferente, ya sea de reposo a arranque, de arranque a transporte o de transporte a sedimentación. En un caso se trata de curvas literalmente, y en otro caso se trata de dos segmentos rectos, que de todos modos se designan como curva.
• Esas curvas que mencionamos arriba, separan distintos campos, a saber: zona de erosión (propiamente dicha, o arranque del material), que les he marcado con un 2 en el gráfico; zona de transporte, que marqué con 3; y la zona 4, que es la de sedimentación o depósito. La zona 2 o de arranque, está en la porción más alta del gráfico porque es la que requiere mayor velocidad. Una vez puesta en movimiento la partícula, la energía necesaria para mantenerla en tránsito puede ser menor, porque la propia inercia juega a su favor.
• La zona que les indiqué con 1, es un intervalo que incluye las velocidades mínimas que se requieren para que los materiales de cada tamaño sean arrancados del cauce, sea del lecho o de las riberas. Es una zona y no una sola línea, porque hay numerosos factores que la afectan, como por ejemplo, la turbulencia, la carga que ya transporta el agua y que modifica su potencia neta, etc.
• Por arriba del punto B, la zona de transporte implica un arrastre de materiales gruesos por el fondo del lecho, mientras que hacia abajo de ese punto, siendo menor la velocidad, se transportan partículas finas por otros mecanismos, como flotación, rodamiento, saltación, y más abajo aún, (es decir con menos velocidad) por suspensión.

¿Por qué desciende la curva en el punto A?

Figura 1. La cohesión de las arcillas.

La lógica indica que cuanto más pequeña es la partícula, menor es la velocidad requerida para el arranque y puesta en movimiento.

Esto nos haría pensar que la curva debería ser siempre ascendente hacia la derecha donde se encuentran los tamaños más gruesos, y sin embargo, hay una menor velocidad crítica en ese punto A, que corresponde al tamaño de los limos.

Eso ocurre porque las partículas más finas que el limo, tienen una fuerza de cohesión que debe ser vencida para el arranque, que no aparece en cambio en el limo y las demás partículas. Por eso, en el extremo de la izquierda, donde están las partículas de arcilla, se necesita más velocidad para la erosión ss, y la curva sube.

La explicación está en la característica micelar de las arcillas que por diversas razones, tienen normalmente carga eléctrica negativa en sus bordes (Figura 1). Al estar inmersas las partículas en agua, o en presencia de humedad, las propias moléculas de agua- con sus cargas orientadas que constituyen dipolos eléctricos– actúan como aglutinantes de las micelas de arcilla, al unir sus cargas positivas a los polos negativos de estas últimas.

¿Por qué cambia bruscamente la pendiente de la curva en el punto B?

Porque hacia la derecha, el tamaño tan grande de los materiales involucrados, requiere una gran energía para el transporte, y un mínimo descenso en la velocidad del flujo pasa los cuerpos transportados de ese campo, al de la sedimentación, en otras palabras, se depositan rápidamente.

Traducido: para una amplio rango de tamaños, hay ligeros cambios de velocidad crítica para el depósito, por eso, la curva se horizontaliza comparativamente. Hacia la izquierda ocurre exactamente lo inverso. La curva se empina porque se necesitan grandes cambios de velocidad sobre el eje Y, para que los tamaños decrecientes de partículas resulten depositadas, pues muchas de ellas pueden incluso permanecer en suspensión con velocidades próximas al cero.

Pero eso ya lo describe la ley de Stokes que veremos en otro post.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es una modificación personal sobre la figura que aparece en el libro The Evolving Earth, de Sawkins.

Para empezar el fin de semana con una sonrisita, acá van algunos comentarios:

• Se comenta que es tan ostentoso que le ordenó al arquitecto revestir el frente de su casa con placas tectónicas.
• Se comenta que es tan ignorante que fue a una tienda de mascotas a comprar un » cachorrito de gliptodonte».
• Se comenta que es tan bruto que cuando le dijeron que el Erebus estaba en plena erupción, ofreció el teléfono de un dermatólogo.
• Se comenta que es tan competitivo que el día que haya un concurso de estúpidos va a hacer todo lo posible para ganar el primer premio.

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

Estamos en una época en que se habla del «empoderamiento» femenino, como de una gran novedad. Sin embargo desde lo más remoto de la historia, se yerquen figuras inmensas que, contra toda la cultura y los hábitos vigentes, saltaron a la luz pública por su auténtico poder, ganado por mérito propio (no por cupos), y sobre todo por la fuerza de su intelecto, y su inquebrantable voluntad de estudio y superación.

La más antigua de la que se guarda noticia en el ámbito de la ciencia, es probablemente Hipatia. De ella hablaremos hoy,

¿Quién fue Hipatia?

Hypatia o Hipatia, según la traducción que se elija para su nombre griego original Ηιπατια, nació y vivió en Alejandría, una de las tantas ciudades fundadas por Alejandro Magno hacia el año 331 a.C, en el norte de África, más específicamente en Egipto, en las proximidades del delta del Nilo.

Durante la vida de Hipatia, Alejandría se había constituido en el centro de la ciencia y la filosofía del mundo occidental. Pero fue también el tiempo de una gran turbulencia académica, política, religiosa y social, que incidió en el destino final de la científica.

Hipatia fue filósofa y maestra neoplatónica griega, pero nos interesa particularmente por su actividad en los campos de las matemáticas- en el que se la considera la primera mujer realmente versada de la historia-; y la astronomía; por algunos de sus inventos; y porque fue maestra en una selecta escuela, a la que asistieron aristócratas cristianos y paganos, algunos de los cuales ocuparon altos cargos, como el obispo Sinesio de Cirene, Hesiquio de Alejandría y Orestes, que era prefecto de Egipto en el momento de su muerte.

¿Qué se sabe de su biografía?

No es mucho lo que se sabe de esta maestra, tal vez porque a la mujer en ese momento no se la consideraba un ser pensante que mereciera demasiada atención, tanto es así que ni siquiera conocemos con certeza la fecha de su nacimiento, que podría ser en algún año entre el 355 y el 370 de nuestra era. Su muerte, envuelta en una historia truculenta se produjo en marzo del 415 o, según otras fuentes, del 416.

Era hija de uno de los más famosos matemáticos del Museo de Alejandría, de nombre Theon, quien seguramente la introdujo en el estudio científico, con tal éxito que, en contra de todas las usanzas de su tiempo, Hypatia alcanzó el reconocimiento del propio gobierno de la Roma Cristiana. En efecto, fue la primera vez que una mujer obtuvo una posición pública rentada en el área del conocimiento, cuando se le concedió el cargo de directora de la Escuela Plotinia.

Aunque allí enseñaba filosofía, sobre todo sobre los textos de Platón y Aristóteles y sus discípulos, no fue ése su fuerte, sino que más bien le proveyó la disciplina de pensamiento para sustentar sus estudios en las áreas de matemática, geometría y astronomía.

Hacia el año 400 Hipatia, según se menciona en la Suda (Enciclopedia bizantina del saber de la época) lideraba a los neoplatónicos de Alejandría, y a ella acudían estudiantes de todas partes del Imperio Romano.

En el año 415 o 416, fue torturada y asesinada en una revuelta de las muchas que agitaron su tiempo, según algunas versiones, por razones políticas; según otras, por motivos religiosos (fue acusada de paganismo); y según otras más, por haberse atrevido a desafiar los cánones de la época en lo que se refiere al rol de la mujer en la sociedad. Es probable que todo contribuyera a convertirla en una víctima propiciatoria, que según se dice (aunque no esté comprobado), fue desollada aun antes de perecer a manos de una turba enloquecida.

¿Cuál fue su legado científico?

Si bien no se conserva su obra escrita, hay referencias y citas de ella en lo que resta de los documengtos que no sucumbieron en la destrucción de la Biblioteca de Alejandría; y en la correspondencia de algunos de sus discípulos, como los ya mencionados Sinesio de Cirene y Hesiquio de Alejandría.

Según esas citas- muchas de ellas textuales- fue autora de importantes y esclarecedores comentarios sobre las teorías matemáticas y las tablas astronómicas de Claudio Ptolomeo; contribuyó también a la teoría algebraica, a través de sus disquisiciones sobre el Arithmeticorum (Aritmética en 14 tomos) de Diofanto; y comentó también las secciones cónicas de la geometría de los sólidos de Apollonio de Perga.

Creó también un Canon astronómico en el que cartografió cuerpos celestes y confeccionó un planisferio. Editó el comentario de su padre, Theon, a Los Elementos, de Euclides.

Hipatia se interesó también por la física y la mecánica, y en cuanto a sus desarrollos prácticos, inventó un densímetro y un destilador, y mejoró el diseño de los primitivos astrolabios con los que se determinaban las posiciones de las estrellas en la bóveda celeste.

¿Cuáles de sus reflexiones merecen recordarse especialmente?

Hay muchas reflexiones que se le atribuyen, y que merecen ser tenidas en cuenta. Sólo he seleccionado las que me parecen más próximas a la ciencia:

• Comprender las cosas que nos rodean es la mejor preparación para comprender las cosas que hay más allá.
• Defiende tu derecho a pensar, porque incluso pensar de manera errónea es mejor que no pensar.
• El que influye en el pensamiento de su tiempo, influye en todos los momentos que le siguen. Deja su opinión para la eternidad.
• La verdad no cambia porque sea o no sea creída por la mayoría de las personas.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es el Retrato imaginario de Hipatia, detalle de «La escuela de Atenas», de Rafael Sanzio (1509-1510).

A veces un geomaterial tan sencillo como la arena, puede dar nacimiento a verdaderas obras de arte, vean si no. Esto me llegó hace unos tres o cuatro años por Whatsapp, y no sé quién es el artista, ni el responsable de la filmación, pero vale la pena disfrutar ambas cosas. Gracias al aporte de Norberto, que pueden leer en el primer comentario, ya tengo el nombre de la artista ucraniana que realiza esas obras. Se trata de Kseniya Simonova,