Historias alrededor del sol

En el siguiente post no les vamos a contar nada sobre el diámetro, energía, vida o clasificación del nuestro astro vecinal porque para ello tienen (por ejemplo) la Wiki que lo explica bien en detalle. Lo que si le vamos a contar es como se desarrolló y evolucionó el conocimiento de la humanidad respecto al febo. Esas pequeñas historias de la ciencia que a mi particularmente me vuelven loco. Desde los primeros hombres que lo tuvieron como deidad hasta hace sólo 70 años cuando se descubrió cuál era el combustible que lo alimentaba. Adéntrese en esta historia sobre la historia del conocimiento del sol.

El sol, nuestro Dios

Durante el desarrollo de la humanidad el sol ocupó una posición central debido a su importancia. Es así como culturas tan diversas como la Chibcha, la china, japonesa y egipcia entre muchísimas ocupaba el duro trabajo de ser su deidad. (Acá una lista completa de las culturas que adoraban al sol)

El primer monoteísta (documentado) fue Amenhotep IV, faraón egipcio que ocupó el trono en el año 1352AC. Tal era su devoción por el sol que fundó una nueva religión en la que el sol era el único dios. Era tan grande el “cope” de Amenhotep IV que se cambió el nombre por el de Akhenatón, en honor a su nuevo dios (Sol en egipcio antiguo se llama Atón).

El cristianismo fue de las poquísimas religiones en la que el sol no era dios. Sin embargo siempre ocupó una posición central; era considerado un símbolo de la perfección de DIos y lo más perfecto que se podía encontrar en los cielos.

Sobre las manchas

Las manchas solares siempre existieron. El problema era poder verlas. Los astrónomos chinos fueron los primeros en observarlas y documentarlas. Simplemente esperando las condiciones atmosféricas adecuadas (esto es, neblina muy densa o durante la puesta del sol cuando aparece apagado) pudieron hacer “mapas de manchas”. Este descubrimiento nunca llegó a oidos europeos.

Se descarta que también astrónomos del viejo continente observaron las manchas pero que nunca informaron de su existencia. Imagínense a alguien en el medioevo diciendo que la faz del sol estaba manchada. Eso era un insulto gigante al cristianismo, que como dijimos anteriormente, lo consideraba lo más puro del firmamento.

Pero siempre hay alguien que “le toca el culo a Dios”. Y en nuestra historia fue… Galileo Galilei!!! Ese viejito estaba metida en todas, siempre con ganas de hacer enojar a la iglesia. Él había introducido el telescopio para las observaciones, y valiéndose de éste y utilizando vidrios ahumados (luego usó el método de proyección) las redescubrió a fines de 1610. No sólo eso, sino que también determinó que las manchas “se movían”, por lo que descubrió la rotación solar y midió que era de 26 horas. Por supuesto que dió a conocer la noticia y se armó un gran revuelo. Los que dirigentes religiosos estaban “horririzados e indignados” ante la posibilidad de que el sol se viera desacreditado de su status de perfecto ante esas molestas manchas. La historia posterior es conocida. Los hechos eran evidentes y terminó venciendo Galileo, pero se empezaba a ganar muchos enemigos, los cuales lograron su cometido de enjuiciarlo 23 años más tarde.

Las manchas solares comparadas con la tierra. Si, son muy grandes

Los estudios de las manchas solares prosiguieron. En 1825, Samuel Heinrich Schwabe, astrónomo alemán aficionado comenzó con un exhautivo estudio de ellas. Luego de ¡17 años! estudiándolas encontró el siguiente patrón: la cantidad de manchas aumentaba y disminuía en un intervalo de 10 años. Algunos años después, en 1852, Edward Sabine, británico y científico multiuso (esto es: astrónomo, geofísico, ornitólogo y explorador) estaba muy interesado en el estudio del campo magnético terrestre. Descubrió que los ciclos de máximos y mínimos solares estaban completamente ligados a los cambios del campo magnético terrestre. Esta fue la primera insinuación de que las manchas solares tenían asociado campos magnéticos. Esto fue confirmado en 1908 por George Ellery Hale (astrónomo solar americano), el cual descubrió fuertísimos campos magnéticos asociados a las manchas y que los ciclos eran de 22 años en los que en cada período de 11 años el campo magnético solar se invertía.

Pero no todo era constancia y exactitud en los períodos solares. Unos años antes, en 1893, Edward Maunder (astrónomo inglés) se puso a estudiar los registros solares y descubrió un período de 70 años (de 1645 a 1715) en los que no se documentó manchas solares. A la hora de dar a conocer su descubrimientro nadie lo tomó en cuenta porque no tenían confianza en los antiguos registros. Casi un siglo después, en 1970, Johan Eddy (astrónomo americano) chequeó el estudio de Maunder y le adicionó información de los antiguos astrónomos chinos y de otras culturas que habían documentado las manchas solares. Llegó a la conclusión que existían esos períodos sin manchas solares y los llamó “mínimos de Maunder” en honor al otrora descubridor. ¿La causa de los mínimos? Sigue sin conocerse.

Sobre de qué estaba hecho

Otra histórica discusión fue alrededor de la composición de nuestro sol. Gracias a Newton y su teoría de la Gravitación Universal se pudo obtener su masa, y con cálculos posteriores su densidad; solamente 1,4 g/cm3. Con ese dato, diferentes científicos empezaron a investigar cual era su composición química. En 1835, el filósofo Auguste Comte afirmó que nunca se iba a poder conocerse de qué estaban hechas las estrellas y señalaba que constituían lo que era un típico ejemplo de conocimiento inaccesible para el hombre. ¡Pobre tipo! Si hubiera vivido sólo 4 añitos más hubiera podido ver como lo que él consideraba imposible se calculaba con increíble precisión.  La respuesta vino por el lado de Kirchhoff y las líneas espectrales que hablamos anteriormente en otro post. Con la misma técnica y en 1862, Anders Jóns Ångstrom estudió las líneas oscuras del espectro de sol y concluyó que el hidrógeno estaba presente en el sol. Posteriormente, otros astrónomos continuaron estudiando y descubrieron otros elementos: helio, oxígeno, carbono, neón, nitrógeno, magnesio, hierro, silicio. Cada uno en menor proporción que el anterior. Aparte de los nombrados, se han descubrierto otros 80 elementos en proporciones mínimas.

Sobre el calor

Desde tiempos prehistóricos se sabía que el sol emitía calor. El problema histórico siempre fue medirlo estando a semejante distancia. Los primeros intentos serios comenzaron en 1879, cuando Josef Stefan demostró que la radiación de un cuerpo era proporcional a su temperatura superficial (ley Stefan-Boltzmann). 14 años después, gracias a Wilhelm Wien y su ley de distribución (que se basó en el trabajo previo de Stefan y Boltzmann), la cual describía la el pico máximo de radiación de un objeto con respecto a su longitud de onda, se pudo cerrar el círculo. Se sabía la longitud de onda en la cual la radiación era máxima que emitía el sol, con eso (y las ecuaciones de Wien) se calculó el valor cuantitativo de radiación máxima, y con ese valor (y la ecuación de Stefan-Boltzmann) se calculó la temperatura superficial: 6000ºC. Así de simple. No hizo falta llevar un termómetro al sol…

Pero hasta ese momento se conocía la temperatura superficial y no la del centro. El razonamiento común lleva a pensar que al igual que en la tierra, a medida que uno se acerca al centro solar, su temperatura debería aumentar. Se tuvo que esperar a un grosso/hijo de puta de la historia de la astronomía y ciencia en general: Sir Arthur Stanley Eddington. No voy a comentar sus andanzas porque literalmente da para un libro (o en su defecto, un post). Éste, en base a cálculos de la fuerza de gravedad solar, descubrió que el sol se debería contraer a un tamaño mucho menor que el que tiene. Había algo que “empujaba hacia afuera” y lo mantenía en equilibrio; era la misma expansión de los gases al calentarse. Sólo tuvo que calcular cuál era la temperatura de los gases la cual hacia que soportasen la contracción gravitatorio. El resultado preliminar que obtuvo fue que el centro tenía una temperatura del orden de algunos millones de grados. En la actualidad, se calcula que tiene 15 millones de grados.

Sobre la corona solar

La corona solar era conocida por los pueblos más antiguos. Cada vez que observaban un eclipse aparecía ténuemente alrededor de la luna. En 1868 y durante un eclipse de luna que transcurrió en India, el astrónomo Pierre Janssen obtuvo el espectro que emitía la corona y notó que era distinto al de cualquiera de la época. Por ello, se lo llevó a otro astrónomo experto en espectros (Joseph Norman Lockyer) y éste determinó que las líneas que aparecían correspondían a un nuevo elemento no descubierto en la tierra y le puso el nombre de Helio, por la palabra griega para el sol. No le dieron mucha atención, y su descubrimiento pasó desapercibido hasta que en 1895 el químico William Ramsay lo redescubrió en la tierra. En 1870 se vuelven a estudiar el espectro tomado por Janssen y se descubren unas misteriosas líneas verdes aparte de las líneas del helio que tuvieron que esperar explicaciones hasta 1942, cuando el físico Bengt Edlén pudo determinar que eran calcio, hierro, níquel altamente ionizados. Esto coincidía con los registros de rayos X que se observaban provenientes de la corona durante los eclipses. Este último descubrimiento fue posible gracias a que en 1931 (otras fuentes como la Wiki dicen que fue en 1930) el astrónomo Bernard Lyot inventó el coronógrafo, el cuál permitía estudiar la corona solar sin necesidad de esperar un eclipse.

La corona solar, cosa linda si las hay

Sobre el combustible solar

Hasta ahora hemos abarcado casi todos los aspectos del sol. El último de ellos es el culebrón que se formó en torno al combustible solar. En los comienzos, los sabios creían que el sol era una bola iluminada por el poder de los dioses, y que cuando éstos se enojaran o cansaran, dejaría de brillar.

En 1847, el físico Hermann von Helmholtz formula una de las leyes fundamentales de la física; la ley de conservación de la energía. Luego de semejante éxito, nuestro hombre se decide (en 1854) a aplicar el mismo principio que funcionaba tan bien en la tierra en el sol. Primero pensó en el combustible. Carbón no podía ser; hizo los cálculos y sólamente el sol hubiera durado 1500 años antes de consumirse todo el carbón. Entonces apuntó los dardos hacia la provisión de combustible. Supuso que si perdía energía calórica a un gran ritmo, tenía que ganar energía cinética en la misma proporción. Hasta llegó a pensar que parte de la energía que emitía la recibía de inmensos meteoritos que fagositaba, idea que al poco tiempo consideró totalmente errada. Posteriormente tuvo la idea que el sol, desde su creación, estaba en constante contracción. Esto le daba la energía calórica necesaria para irradiar a la tasa conocida en esa época. Peeero, y siempre hay un pero, según esta teoría el sol era del tamaño de la órbita terrestre hace sólo 25 millones de años. Este dato lo enfrentaba con geólogos de la época que estaban convencidos que tenía como mínimo 1000 millones de años. (Escribimos anteriormente dos post sobre la edad de la tierra)

El comienzo del siglo XX trajo consigo avances en la teoría atómica, y de la mano de Curie, Thomson, Ruterford, Bohr y tantos otros gigantes se pudo comprender el mundo atómico. Finalmente, en 1938 y luego de estudiar durante varios años la teoría de fusiones nucleras (en las que involucró ensayos de laboratorio de temperatura y presión del hidrógeno), el físico Hans Albrecht Bethe elabora un esquema de reacciones nucleares que gobiernan el sol. Su teoría se llamó ciclo de Bethe, ciclo CNO y con ello quedó determinado el mecanismo de nucleosíntesis estelar (seguro que Chimango tiene para escribir muchos posts con este tema). El modelo de Bethe continúa utlilizándose hoy en día.

Diagrama del cicle CNO, vía Wiki

Apostillas finales

La información la saqué de (muchas páginas) de Wikipedia; del libro “El científico rebelde” de Freeman Dyson; del libro “Guía de la tierra y el espacio” de Isaac Asimov, y unos mínimos detalles de “La física de lo imposible” de Michiu Kaku. Agrupé todos los datos, y luego de bastante laburo, salió el post que acaban de leer. Algunos datos se contraponen con otros; por ejemplo, para la Wiki, el ciclo de Bethe fue presentado en 1939 en vez del 38 como lo escribe Dyson. Ante ese tipo de dudas, prioricé los datos provenientes de los libros en contraposición de la Wiki.

Amigos, esto ha sido todo por ahora, y como siempre, se aceptan sugerencias y/o comentarios.

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3 respuestas a Historias alrededor del sol

  1. Guillermo dijo:

    Son las manchas solares responsables de las manchas en el bronceado????

  2. Ricardo dijo:

    ¿Qué tal el filósofo Auguste Comte y su conocimiento inaccesible para el hombre?
    Habría que ponerle a nuestra Facultad de Filosofía “Auguste Comte” de tantas guevadas que hablan. Lo único bueno que tienen son las minas.

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