lunes, 2 de marzo de 2020

¿Qué tiene que ver un bolígrafo, un agujero negro y una Luna sin atmósfera? #La ciencia es bella #noticias


Si es que estás dando clase y te lías...

Total, que en la unidad de la gravedad pregunta el libro sobre la ausencia de atmósfera en la Luna, y las mejores respuestas que obtengo son "porque tiene poca gravedad" (algunas son "porque no hay gravedad").

Como respuesta no está mal, especialmente para segundo de la ESO, pero me parece que se puede mejorar. Más que nada porque creo que no terminan de entenderlo, que no deja de ser una respuesta de compromiso.

Así que como tengo un boli Bic en la mano, lo lanzo suavemente hacia arriba y, con la habilidad que me caracteriza, lo recojo antes de que caiga al suelo.

- ¿Habéis visto que el boli ha subido, cada vez más despacio hasta detenerse, y ha comenzado a caer cada vez más deprisa? ¿Por qué ha pasado?

- Por la gravedad.

- Vale. ¿Qué pasa si lo lanzo con más fuerza, es decir con más velocidad? ¿Sube lo mismo?

- Sube más alto y cae.

-¿Siempre que lanzo algo hacia arriba vuelve a caer?

- Sí.

Ahí fallaron. Lo cierto es que si lanzamos algo con una velocidad superior a 11,2 km/s (más de 40 000 km/h), sube cada vez más despacio, por la aceleración de la gravedad, de - 9,8 m/s2, pero no cae sino que se aleja para siempre de nuestro planeta. Esta es la velocidad de escape de la Tierra, y es el denominador común de los tres elementos del título: el bolígrafo, el agujero negro y la atmósfera inexistente de la Luna.

Tras explicarles esto, paso a decirles que cada astro tiene su propia velocidad de escape, dependiendo de su gravedad (que a su vez depende de su masa y de su volumen). Que una estrella como el Sol, por ejemplo, tiene una velocidad de escape mayor que la de nuestro planeta (en aquel momento no conocía el dato, pero ahora tengo la Wikipedia abierta en otra pestaña y veo que es 617,7 km/s).

Continúo diciendo que conforme aumenta la velocidad de escape es más difícil escapar a la atracción gravitatoria de un astro.

- Si la gravedad de un cuerpo fuera tan potente como para que su velocidad de escape fuera superior a la velocidad de la luz, 300 000 km/s, ¿podria escapar la luz de él?

- No (con ciertas dudas).

- Exacto, ni la luz ni ninguna otra radiación, pues todas viajan a la misma velocidad. Eso es un agujero negro.

Aquí dejé caer que en realidad sí se puede detectar, por lo que sucede a su alrededor, y les hablé de la famosa foto del agujero negro del año pasado, aunque casi nadie había oído hablar de ella :-(

Finalmente ataqué la pregunta del libro, la de por qué la Luna no tiene atmósfera. Lo primero, preguntándoles sobre la teoría cinético molecular (estas cosas no les gustan mucho), y recordándoles que las moléculas de los gases se mueven libres a mucha velocidad. En esta velocidad está la clave.

La Luna tiene menor gravedad que la Tierra, unas seis veces menos y, por tanto, también menor velocidad de escape (2,4 km/s). En la Tierra, la velocidad de las partículas de los gases de la atmósfera está muy por debajo de la velocidad de escape, por lo que retiene perfectamente su cubierta gaseosa. En la Luna no sucede lo mismo, por lo que si en un pasado remoto tuvo una atmósfera, lo que es muy probable dado que se generó como consecuencia del impacto sobre la Tierra de Tea, un protoplaneta del tamaño de Marte, la fue perdiendo paulatinamente hasta su (casi) total desaparición. Por eso los cuerpos pequeños y poco masivos, como la Luna, no tienen atmósfera.