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domingo, 25 de septiembre de 2011

Publicado el mapamundi de la salinidad en la superficie oceánica

La Nasa acaba de dar a conocer, el mapamundi de la salinidad de la superficie oceánica, realizada gracias al satélite Aquarius/SAC–D, encargado de la medición de la sal de mar común y corriente. Se trata del primer mapa global de la salinidad de la superficie del océano y es uno de los primeros datos de la Misión Aquarius, que en sólo unos meses, aportará tantos datos como los de los últimos 125 años.

NASA/GSFC/JPL-CALTECH - Pinchar en la imagen para ampliar



El Aquarius es uno de los instrumento del Satélite argentino Aquarius/SAC-D (Satélite de Aplicaciones Científicas - D), encargado de realizar las observaciones de las variaciones de la salinidad de la superficie terrestre, pudiendo estudiar así de forma correcta todo el ciclo del agua y la influencia que pueda tener con la circulación oceánica.

Además de la salinidad superficial, se espera que Aquarius permita explorar las conexiones entre la precipitación global, las corrientes oceánicas y las variaciones climáticas, siendo una importante herramienta para el seguimiento del cambio global.


El Mapa

El nuevo mapamundi, muestra de forma preliminar los patrones de salinidad de los océanos, aportando datos a la comunidad oceanográfica con una precisión de medidas de 0,2 partes de sal en 1.000 partes de agua, para poder elaborar mapas mensuales y comprobar la evolución de los cambios de salinidad de una forma muy precisa.

Hay en promedio 35 partes de sal por cada mil de agua en el océano (esta proporción varía de 32 a 37 en mar abierto). Es decir, el océano está compuesto en un 3,5% por sal, y en 1 kilogramo de agua de mar hay aproximadamente 35 gramos de sal. Debido a que los niveles de salinidad en mar abierto varían en sólo alrededor de cinco partes por cada mil, el instrumento debe ser muy sensible.

Nasa

El nuevo mapa, muestra características bien conocidas de la salinidad de los océanos, como lo relativo al aumento de la salinidad en las zonas subtropicales, una mayor salinidad en el Océano Atlántico que en el Pacífico e Índico, y una salinidad en las zonas cercanas al Ecuador y en el Océano Pacífico septentrional. Todas estas características, en realidad están relacionadas con patrones de precipitación y de evaporación, así como la descarga de los ríos y de la circulación oceánica.

En el mismo análisis que recordemos aún son los resultados preliminares, se ha podido comprobar la existencia de una gran diferencia entre las zonas áridas con una mayor salinidad como las del Mar Arábigo, al oeste del subcontinente indio y en cambio una baja salinidad en las zonas de la Bahía de Bengala, al este del citado subcontinente, dominada por la descarga del Río Ganges y las lluvias monzónicas.

Uno de los datos novedosos, es que hay una medida más grande de lo esperado de agua de baja salinidad asociada con la salida al Atlántico desde el río Amazonas.

Puedes descargar el mapa a diferentes resoluciones en NASA




La importancia de las medidas

Aquarius pronto permitirá a los científicos explorar las conexiones entre la precipitación global, las corrientes oceánicas y las variaciones del clima.

Las mediciones darán una visión integral de la salinidad a lo largo de todo el globo y la humedad del suelo, de forma que a medio plazo, permita resolver algunas preguntas sobre por qué la salinidad está aumentando en algunas regiones del Atlántico subtropical, de forma que exista una mayor evaporación en la superficie del mar o por qué en algunas zonas está se están incrementando las lluvias pero reduciéndose la salinidad.






Según, Gary Lagerloef, uno de los investigadores principales del proyecto, "cuanto más salada es el agua, más densa es, y su densidad es la que impulsa las corrientes que determinan cómo los océanos transportan el calor a través del planeta. Por ejemplo, la Corriente del Golfo transporta calor a latitudes más altas y de esta manera modera el clima. Cuando estas corrientes son desviadas debido a variaciones de la densidad, los patrones climáticos como la precipitación y la temperatura se ven alterados".

"Entender mejor la salinidad oceánica nos brindará una visión más clara de la manera en la cual los océanos están conectados con el ciclo del agua y nos ayudará a mejorar la precisión de los modelos que predicen el clima a futuro".


El satélite


Aquarius:SAC-D Mission

Chris Meaney NASA/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab

Con un peso de 1.400 kilogramos, 2,7 metros de diámetro, 7 metros de largo con la antena Aquarius desplegada, 1.443 watts de potencia y una velocidad en órbita de 28.000 kilómetros por hora, el satélite cuenta con ocho instrumentos -cinco de los cuales fueron desarrollados en Argentina- que miden salinidad y temperatura superficial del mar, velocidad de los vientos, concentración de hielos, detección de buques para control de recursos pesqueros, incendios y volcanes.



NASA.GOV - Fotografías vía Vista Al Mar

El SAC-D medirá el efecto de la radiación cósmica sobre componentes electrónicos con el instrumento CARMEN-1, aportado por Francia, y hará perfiles atmosféricos de temperaturas junto con el instrumento italiano ROSA.

Así mismo, también servirá para la identificación de los puntos calientes en la superficie del suelo, con el propósito de colaborar en la elaboración de una cartografía de riesgo de incendios así como realizar mediciones de humedad del suelo para prevenir, mediante alertas tempranas, inundaciones y otras catástrofes.


Para cumplir su misión de teleobservación el satélite lleva a bordo ocho instrumentos.

El Aquarius, un radiómetro y escaterómetro (banda L) integrados, que medirá la salinidad del mar. La Agencia Espacial Italiana (ASI) aporta el instrumento ROSA para tomar perfiles atmosféricos y la agencia espacial francesa CNES, el Carmen 1 para determinar la distribución de micrometeoritos y desechos espaciales.
Los restantes cinco instrumentos conforman la carga útil bajo responsabilidad de la CONAE y son: el radiómetro de microondas MWR para conocer distribución sobre la superficie del mar del hielo marino, la velocidad del viento, la precipitación y contenido de agua liquida y vapor de agua en nubes. La cámara infrarroja NIRST (en colaboración con la agencia espacial canadiense CSA), para monitoreo de fuegos y volcanes, y de la temperatura de la superficie del mar y de la tierra, la cámara de alta sensibilidad HSC para observación nocturna (iluminación urbana, detección de embarcaciones), el sistema DCS de colección de datos ambientales desde plataformas en tierra, y el TDP un sistema de receptores GPS para determinar posición del satélite entre otros datos.

CONAE


CNES.FR - Fotografías vía Vista Al Mar


La misión

La actual misión del satélite Aquarius, es una colaboración entre la Comisión Nacional de Actividades Espaciales de Argentina (CNAE) y la NASA, a través del Centro Goddard y el Jet Propulsion Laboratory.

Con un coste de 320 Millones de dólares, el satélite proveerá mensualmente un mapa mundial de la salinidad superficial del mar así como de la humedad del suelo.

Para fijarnos un poco en la importancia de las medidas del satélites, es que en sólo unos meses, Aquarius habrá realizado tantas mediciones de la salinidad superficial del mar como las que figuran en los registros históricos de los últimos 125 años, los cuales fueron recolectados por barcos y boyas.

De todas formas, la medición mediante barcos y boyas, no se dejará de emplear ya que los datos obtenidos por el Aquarius, serán complementarios a los obtenidos por los barcos oceanográficos y las boyas en alta mar.

Según las previsiones de los técnicos encargados del lanzamiento, tendrá una vida útil de al menos cinco años dará unas 14 vueltas alrededor de la Tierra.


Vídeo realizado por el INVAP resumiendo lo que ha sido la construcción y lanzamiento del satélite






Más información

- Wikipedia: SAC-D / Aquarius

- INVAP: SAC-D/Aquarius

- Earth & Space Research - Aquarius / SAC-D Satellite Mission

- Nasa: Aquarius Yields NASA's First Global Map of Ocean Salinity

- NASA: Aquarius estudiará el poder de la sal de mar

- NASA: NASA's 'Salt of the Earth' Aquarius Reveals First Map

- El satelite Aquarius, en órbita

- Un 'mapa mundi' de la salinidad en la superficie oceánica

-Vista Al Mar: Aquarius estudiará la influencia de la sal del mar en el clima

- El País:Más de 3.000 boyas vigilan los océanos para entender el clima

- CONAE: Lanzamiento Satélite Argentino SAC-D/Aquarius

martes, 17 de mayo de 2011

El lanzamiento del Endeavour desde tierra, mar y aire

El lanzamiento de la última misión Endeavour, nos está dejando algunas imágenes curiosas y bastante impactantes como la caída del tanque de combustible o el lanzamiento visto desde tierra, desde el mar en el barco Cutter Shrike del servicio de Guardacostas de Estados Unidos y desde un avión con el transbordador atravesando las nubes, siendo ésta última, una imagen que generalmente no se suele observar.

Endeavour roars up to sky with STS-134 Roberto Vittori and AMS-02









Las fotografías pertenecen a :

- Tierra: Fotografía de ESA_events en Flickr

- Mar: Servicio de Guardacostas de los Estados Unidos en Twitter desde el barco Cutter Shrike

- Aire: Tomada por Stefanie Gordon en una fotografía de Twitpic

lunes, 11 de abril de 2011

Cómo la ciencia explica el gol de Roberto Carlos

El gol de falta de Roberto Carlos, en un partido contra Francia en 1997, se considera como una de las maravillas del fútbol. La pelota cogió un efecto de tal forma, que dejó al portero de la selección francesa, Fabián Barthez, completamente inmóvil. Lo que muchos pueden considerarlo como un golpe de suerte, en realidad se debe a cuestiones matemáticas.




Así lo explicó el profesor de Matemáticas de la Universidad de Coimbra, Eduardo Marques de Sá, en un conferencia impartida días atrás en la Faculdade de Ciencias de la Universidade de Lisboa (FCUL), y titulada, "Euler, Roberto Carlos y el gol maravilla".

Según Marques de Sá, el gol maravilla de Roberto Carlos "tiene tres protagonistas: Roberto, Carlos, la pelota y el aire". Aunque parezca una afirmación de perogrullo, este gol tiene la característica de incluir "una pelota que se curva y al final de la trayectoria este aumento de la curvatura se incrementa". "Este fenómeno de que una pelota que es disparada en línea recta y posteriormente comienza a curvarse y consigue rodear al portero es muy interesante".


Cómo


"El teorema de Bernoulli y el Efecto Magnus lo que nos dicen es sobre cómo es la relación entre la velocidad de un flujo y la presión en el interior de este fluido". El efecto Magnus "es una manifestación del Teorema de Bernouilli de una forma más sofisticada de lo que fue explicado por Leonhard Euler y sus seguidores".

De esta forma, si imaginásemos a la pelota de fútbol lanzada en dirección a la portería, el aire pasa por ella y al moverse, arrastra consigo un poco de aire al girar. Cuando la pelota y el aire se mueven en la misma dirección, la velocidad es mayor y por tanto la presión es menor.

Cuando el aire se mueve de forma contraria a la pelota, la velocidad es menor y por tanto la presión es mayor. Esto hace, que la pelota se desvíe de su trayectoria original, produciendo entonces el Efecto Magnus, logrado por Roberto Carlos en su gol. "Esta es la justificación de carácter matemático de este tipo de fenómeno".



Efecto Magnus vía Wikipedia - Autor Bartosz Kosiorek

La teoría de Fluidos, la explicó primero Newton. No obstante, "Euler se consideró como al pionero de la Mecánica de Fluidos", a pesar de haber sido Magnus el que detectó, midió y estableció las ecuaciones del efecto."

La espiral obtenida en el gol de Roberto Carlos se alcanza "en las ecuaciones por la variación de alguno de los parámetros" y si "cambiamos los parámetros de dichas espirales, alcanzamos un compendio de espirales de tipo Eurler" aunque esas curvas "aún no son estudiadas".

La espiral de Euler, tiene una "característica geométrica muy interesante" y que es que "la curvatura en la parte inicial es cero y después aumenta a medida que avanza".

En 2010, se publicó en el New Journal of Physics la explicación del gol mediante el artículo The spinning ball spiral (Guillaume Dupeux et al, 2010).

En este artículo se empleaba una pequeña pistola para disparar balas al agua a 100 kilómetros por hora, por ser la velocidad a la que se cree que tenía el balón de Roberto Carlos. Al hacerlo, descubriendo que la trayectoria de una esfera que gira es una espiral.


Figure 1. Chronophotography of the impact of an iso-density sphere (R = 3.5 mm) penetrating a bath of water at U0 = 35 m s–1 and spinning at ω0≈1200 rad s–1. The time step between images is not constant. t = 0 is the impact time, t1 = –0.5 ms, t2 = 2.8 ms, t3 = 13 ms, t4 = 42 ms, t5 = 76 ms, t6 = 101 ms, t7 = 169 ms and t8 = 216 ms. The arrows indicate the sphere velocity.




Figure 2. Multi-pose image showing the trajectory of the ball of figure 1. The time step between successive ball locations is Δt = 10 ms. This image reveals a spiral trajectory.




Figure 3. Effect of spin on the trajectory of a sphere (density ρ s) after impact in water: (a) U0 = 33 m s–1, R = 3.5 mm, ρ s = 1410 kg m–3, ω0 = 0 rad s–1, time step between images Δt = 2 ms. (b) U0 = 20 m s–1, R = 2.4 mm, ρ s = 920 kg m–3, ω0 = 1740 rad s–1, Δt = 3.75 ms. (c) U0 = 24 m s–1, R = 2.4 mm, ρ s = 920 kg m–3, ω0 = –1740 rad s–1, Δt = 3.2 ms. The trajectory bends only if spin is present and the sign of its curvature changes with the sign of the spin.

The spinning ball spiral (Guillaume Dupeux et al).


El Efecto Magnus del que hablaba Marques de Sá, es el responsable de que el balón adquiera esa "comba" al girar, pero también es el responsable de lo que llamaron la "espiral del balón giratorio". La espiral aparece después de unos 40 metros, ya que cuando la pelota pierde velocidad, el efecto Magnus se hace más pronunciado, generando una espiral.

"Lo importante es que mientras la pelota pierde velocidad, la rotación es la misma, por lo que esa trayectoria se acaba haciendo más curvada y eso crea la espiral".

A diferencia de otro lanzador de Faltas, Roberto Carlos le da un efecto al balón y lo que es más importante, lo hace desde una distancia mayor por lo que así es posible que se logre dicho efecto.




Nota importante para el lector

No conozco la física ni las matemáticas que se emplean y que ocasionan dicho efecto. Cualquier aportación acerca del efecto, será agradecida.

La noticia la conocí gracias a "Matemática explica golo maravilha de Roberto Carlos" del portal portugués Ciencia Hoje y las figuras de la explicación están tomadas del artículo en el que se explica dicho efecto: Guillaume Dupeux et al 2010 New J. Phys. 12 093004 doi: 10.1088/1367-2630/12/9/093004

jueves, 17 de diciembre de 2009

Producen nanofibras de vidrio bioactivo

Un equipo de investigadores de la Universidad de Vigo, la Universidad Rutgers (EE UU) y del Imperial College de Londres (Reino Unido) ha desarrollado el “fibrado láser”, un novedoso método para producir nanofibras de vidrio con materiales. Por primera vez han conseguido fabricar nanofibras de bioglass, el vídrio bioactivo que se utiliza en la regeneración de huesos.

El fibrado láser o laser spinning permite producir nanofibras de vidrio de composiciones que no se pueden obtener por otros métodos”, explica a SINC Félix Quintero, coautor del estudio e investigador en la Universidad de Vigo.

La nueva técnica, que ha sido portada de la revista Advanced Functional Material, consiste en la aplicación de un láser de alta energía que funde una pequeña cantidad de material precursor. De esta forma se genera un finísimo filamento que se va alargando y enfriando gracias a un potente chorro de gas.

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