Las dos colas del cometa Lulin

Últimamente está siendo noticia el cometa Lulin, descubierto en julio de 2007. Algunos medios han afirmado que se trata de un cometa peculiar, ya que tiene dos colas. Sin embargo, esto no sería noticia por sí mismo, ya que todos los cometas tienen dos colas. Lo particular del Lulin, es que debido a su posición actual con respecto a nosotros y el sol, parece que sus dos colas apuntan en sentidos opuestos.

¿Cómo? Empecemos con algunas nociones básicas sobre los cometas, que expliqué hace ya bastante tiempo, pero no está de más recordar. Un cometa es un cuerpo con una órbita muy excéntrica, con una característica fundamental: está compuesto entre otras cosas por materiales que son sólidos a muy bajas temperaturas, lejos del sol, pero que subliman al aproximarse a él. Para entenderlo, podemos pensar que están formados por «gases congelados». Lejos del sol, los gases permanecen en estádo sólido. Pero al acercarse al sol, la temperatura de la superficie del cometa se eleva, y los gases subliman (pasan directamente de estado sólido a gaseoso, sin pasar por el estado líquido). Estos «gases gaseosos» (valga la redundancia) se expanden y arrastran partículas de polvo (que se encontraban en el interior del gas solidificado) formando una enorme pero tenue atmósfera alrededor del núcleo sólido del cometa, a la que se denomina coma.

A medida que el cometa sigue acercándose al sol, la coma comienza a deformarse debido a la presión de la radiación solar y al viento solar, que la «empuja» lejos del sol, formando la característica cola o cabellera. Pero resulta que tenemos dos materiales distintos en la coma, gas ionizado y polvo, que se comportan de manera distinta. El gas ionizado es más «ligero», y por estar formado por iones (moléculas cargadas eléctricamente), se ve muy afectado por el viento solar (que son partículas subatómicas con carga eléctrica). Esto hace que los gases ionizados formen una cola recta, siempre orientada en sentido contrario al sol. El polvo, sin embargo, es más «pesado», además de verse menos afectado por el viento solar. Como consecuencia, aunque el polvo es empujado también en la misma dirección, tiene más inercia que el gas (tiende más a mantenerse en su trayectoria original), y la cola no está orientada en la misma dirección, sino que forma un ángulo con la cola de gas. Además, esta cola de polvo se curva.

Así que tenemos dos colas, formando un ángulo entre sí. Éste ángulo puede llegar a ser lo suficientemente grande para que, desde determinada perspectiva, las colas parezcan apuntar en direcciones opuestas. Pero ojo, que sólo lo parece. Las colas nunca llegan a formar un ángulo de 180º, ni mucho menos (es imposible). Imaginemos que las colas del cometa son como los brazos de una letra «V» gigante. Si miramos la «V» justo desde «abajo», parece que los brazos se extienden en direcciones opuestas (veremos uno hacia nuestra izquierda, y el otro hacia nuestra derecha). Pero en realidad, la «V» forma un ángulo agudo.

Bien, pues esto es lo que pasa con el cometa Lulin. Ahora se encuentra en una posición con respecto a nosotros y el sol, de forma que aunque las dos colas no formen un ángulo llano, desde la Tierra vemos que se proyectan en direcciones opuestas. El que el cometa tenga dos colas, no es noticia. El bonito espectáculo que proporcionan, sí.

Podéis leer una explicación más gráfica en el blog Surf Titan, de donde he obtenido el dibujo que veis.

Teléfono móvil, con sonar de regalo

Hace poco tuve ocasión de ver (¡por fin!) la película El Caballero Oscuro. En ella había una escena que me recordó vagamente a otra que comenté hace tiempo, con un error de concepto que creo se está volviendo habitual. Al inicio de la peli, se nos muestra uno de los últimos artilugios de Batman: un teléfono móvil, convenientemente modificado para funcionar como un sonar y enviar la información obtenida a otro artilugio, donde se dibuja una vista 3D del entorno. Resulta que hacia el final de la peli (y si no la habéis visto, tal vez no queráis seguir), como último recurso para atrapar al Joker, el cruzado enmascarado revela a Lucius (su particular Q) que ha modificado todos los móviles de Gotham para convertirlos en sonares, de forma que en una enorme pared repleta de pantallas, se puede espiar prácticamente toda la ciudad.

No se nos dice exactamente cómo Batman modifica todos los móviles de la ciudad, pero no me imagino al murciélago hurtando los teléfonos uno a uno, modificándolos y luego devolviéndolos a su propietario sin que se entere. Tampoco parece posible que en el intervalo de tiempo transcurrido, Industrias Wayne haya podido hacer una mega-campaña de marketing para que todos los usuarios cambien su móvil por el nuevo modelo (con sonar oculto incorporado). Así que sólo nos queda una opción: algún tipo de virus, gusano, troyano o lo que queráis. En fin, una alteración del software del teléfono. Y eso es caer en un error que últimamente parece recurrente: utilizar software para modificar características que en realidad están ligadas al hardware.

¿Cómo funciona un sonar? Pues igual que un radar, pero utilizando sonido en vez de ondas electromagnéticas: el sonar emite ondas sonoras (audibles o no por nosotros) que se propagan y rebotan en los objetos. Analizando ese rebote o eco, se puede determinar la posición y algunas características del objeto (o del propio medio en el que se propaga en sonido). Sí, los teléfonos tienen un altavoz por el que emiten sonido (y así oímos a nuestro interlocutor); y sí, los teléfonos tienen un micrófono que captan sonido (y así, hablamos a nuestro interlocutor). Pero creo que es bastante obvio que ni el altavoz ni el micrófono están diseñados para funcionar como un sonar.

Por un lado, la idea era que no se supiera que el sonar estaba ahí, por lo que el aparato debía usar frecuencias no audibles por los humanos. Los micrófonos y altavoces están diseñados para funcionar dentro del rango de frecuencias de la voz humana, o como mucho, en el rango audible (por aquello de escuchar música con algo de calidad). ¿Y no pueden funcionar en otro rango? Veréis, un micrófono o un altavoz, no es algo que simplemente funcione para cualquier frecuencia. Existe un parámetro muy importante en electroacústica denominado respuesta en frecuencia, que nos dice cómo se comporta el dispositivo en una frecuencia concreta. Lo habitual, es que un micrófono, por ejemplo, no convierta igual de «bien» todos los sonidos. Habrá frecuencias que se atenúen más, otras menos, y otras que no se trasmitan en absoluto. De hecho, no es sencillo (o barato) conseguir que un micrófono o altavoz tenga una respuesta «plana» en el rango deseado, es decir, que para todas las frecuencias de ese rango, se comporte exactamente igual (realmente, esto no es estrictamente necesario, pero ya veis por donde van los tiros). El que haya altavoces y micrófonos baratos, y otros que cuesten un dineral, no es por capricho. Parte del coste es debido a una respuesta en frecuencia más apropiada para el uso que se le va a dar. ¿Adivináis qué tipo de altavoces y micrófonos tiene un teléfono móvil? Acertásteis.

Por otro lado, como imaginaréis, una de las características de un sonar es que emite sonido en todas direcciones, y al recibir los ecos, puede determinar la dirección de procedencia. Y eso es algo que no se puede hacer con un único micrófono. Bueno, podría hacerse, pero debería ser direccional (que capte el sonido mejor en una dirección determinada) y estar girando constantemente. Si los micrófonos no se mueven, son necesarios varios. ¿Por qué? Pues porque la forma de determinar la dirección de un sonido, es midiendo la diferencia de tiempo con la que llega a cada micrófono. El sonido se desplaza a cierta velocidad (que depende del medio), y llegará antes a un micrófono que a otro. Conociendo la disposición de los mismos, y midiendo esa diferencia, se puede calcular la dirección. De hecho, eso es algo que hace automáticamente nuestro cerebro, al procesar la información que recibe de los oídos. Así es como con pocos altavoces, un home cinema, o unos simple auriculares, pueden recrear sonidos que parecen venir de cualquier dirección. Escuchad este vídeo con unos auriculares (fundamental los auriculares, o se pierde el efecto), y resistid la tentación de volver la cabeza.

Me dejo cosas en el tintero. Entre ellas, la capacidad de cálculo que deben tener los móviles para procesar la información. O el simple hecho de enviarla al edificio de Bruce Wayne, atravesando la red de estaciones base de Gotham, ya que si no están también manipuladas de alguna forma, los pobres ciudadanos se llevarían una desagradable sorpresa en la siguiente factura de teléfono.

El correcaminos

Hace unos días vi en algún informativo de TV, que estaban hablando del correcaminos. No, no me refiero al resabiado pájaro que persigue el pobre coyote, sino al superordenador Roadrunner de IBM. Este superordenador es actualmente el más potente construido, y está en el número uno del llamado TOP500 (lista de los 500 ordenadores más potentes del mundo). La cuestión es que, entre otras cosas, afirmaban que este ordenador era «tan inteligente» que podría encontrar la cura al cancer (sí, así como lo leeis).

Bueno, como seguro que supondréis, ni el correcaminos ni ningún otro ordenador construido es inteligente en absoluto. Un ordenador es únicamente una máquina capaz de ejecutar programas, y un programa no es más que una secuencia de instrucciones. Estas instrucciones son básicamente cálculos matemáticos, operaciones lógicas (lo que se denomina álgebra de Boole) y sentencias condicionales (también llamadas decisiones, que determinan si hay que ejecutar unas instrucciones u otras, dependiendo de un valor o resultado anterior). Y ya está. Todas las maravillas que vemos hacer a los ordenadores, desde espectaculares animaciones a complicados análisis de datos, son una inteligente e ingeniosa combinación de estas instrucciones básicas, «redactadas» por personas. A veces, estos programas son tan sofisticados, que parecen inteligentes. Pero sólo lo parecen. En el fondo, la inteligencia artificial no son más que elaborados algoritmos. La inteligencia está realmente en quien crea el algoritmo.

Este superordenador fue noticia hace varios meses, por superar el petaflops. ¿El peta-qué? Veamos, en el mundo de la informática, para medir la velocidad de cálculo de un ordenador, se utiliza una unidad llamada FLOPS, que significa «operaciones de coma flotante por segundo» (FLoating point Operations Per Second). Un petaflops son 10¹⁵ flops (mil billones, de los europeos). Para hacernos una idea, los PCs con Intel Core 2 Duo (la mayoría de PCs domésticos a la venta actualmente) andan por la decena de gigaflops (entre 10 y 30, más o menos, dependiendo del modelo y la frecuencia del reloj), es decir, que su velocidad de proceso es del orden de 10¹⁰ flops (recordad que el prefijo giga- indica 10⁹). Por tanto, la potencia de cálculo del correcaminos equivaldría más o menos a la de 100.000 PCs de esos.

La velocidad de estos superordenadores no se alcanza con procesadores mucho más potentes y rápidos que los que podemos encontrar en un PC moderno o una videoconsola de última generación. Lo que se hace es juntar muchos procesadores, miles de ellos, debidamente comunicados y sincronizados. Y esto requiere un cambio en la forma de elaborar un programa. Antes he dicho que un programa es básicamente una secuencia de instrucciones. Voy a definir otro término muy importante en informática: el proceso. Se denomina proceso a la ejecución de un programa. Es decir, un programa es una lista de instrucciones, y un proceso es la ejecución de esas instrucciones. Pues bien, si nuestro programa es totalmente secuencial, es decir, las instrucciones deben ejecutarse una después de otra, un supercomputador no nos serviría de mucho, ya que habrá un único proceso en uno de los procesadores, mientras el resto está sin hacer nada. Pero si nuestro programa puede dividirse en tareas que pueden ejecutarse individualmente, podemos diseñarlo para que cada una de esas tareas sea un proceso. Así, podremos ejecutar dichos procesos en paralelo, es decir, cada proceso se ejecuta en un procesador distinto, y de forma simultánea. Aquí sí que aprovecharemos la capacidad de un superordenador de este tipo, pues podremos ejecutar varias tareas a la vez, en lugar de una detrás de otra.

Por tanto, un superordenador con múltiples procesadores nos ofrece una potencia de cálcula inimaginable, pero sólo si podemos dividir nuestro algoritmo en trocitos más o menos independientes. Afortunadamente, hay muchos problemas que entran en esta categoría. Como modelos climáticos, económicos, astronómicos... y sí, análisis y cálculos relacionados con la biología y la genética.

Así que desde ese punto de vista, sí, el correcaminos nos ayudará a combatir el cáncer (que por cierto, no es una única enfermedad, sino una denominación común que se le da a enfermedades muy dispares). Pero no lo hará el sólito. Alguien tendrá que haber realizado investigaciones y estudios, a partir de cuyos datos se puedan modelar algoritmos, que luego deban implementarse en forma de programas. No basta con plantarse delante del correcaminos y preguntarle por «el sentido de la vida, el universo, y todo lo demás» (no-premio a quien conozca la respuesta a tan profunda pregunta).

Indiana Jones y el Reino de la Nevera de Plomo

Por fín he podido ver la peli de Indiana Jones y el Reino de la Calavera de Cristal, y como podéis adivinar por el título, voy a escribir sobre algo que varios de vosotros habéis pedido: la famosa secuencia de la nevera. Aunque para muchos no hará falta, describiré la escena como es habitual en este blog.

Nuestro intrépido arqueólogo llega de forma accidental a un pueblo falso, que va a ser utilizado para experimentar los efectos de una bomba atómica. Suenan las sirenas, y una cuenta atrás indica que la detonación va a producirse. Buscando dónde refugiarse, encuentra una nevera (hecha o forrada de plomo, como indica una visible etiqueta), donde se mete y cierra la puerta justo en el último segundo. La explosión arrasa el pueblo, y lanza la nevera varios kilómetros, adelantando un coche con villanos, y estrellándose en el suelo. Pero el Dr. Jones sale de la nevera como si nada, para contemplar a lo lejos el característico hongo que produce una detonación de este tipo.

Bueno, estoy seguro de que la mayoría de vosotros imaginaréis que no es posible sobrevivir a una bomba atómica, protegido por una nevera. Pero vamos a ver por qué. Una detonación nuclear produce tres efectos destructivos inmediatos: el calor, la onda expansiva, y la radiación (también está el famoso PEM, pero no es relevante en este caso).

Una gran parte de la energía liberada por una detonación nuclear (casi la mitad, en algunos casos) es en forma de calor. No sabemos la potencia de la bomba, ni su distancia al pueblo, pero se nos muestra sus efectos. Concretamente, vemos cómo antes de la llegada de la onda expansiva, los muñecos que representan personas comienzan a arder. En este caso, el plomo no proporciona protección adicional. El punto de fusión del plomo es realmente bajo, de tan sólo unos 327,46 °C. Puede que a priori os parezca mucho, pero si los comparamos con los 1.064,58 ºC del oro, los 1.084,6 °C del cobre, o los 1.535 °C del hierro, vemos que el plomo no es la mejor elección para soportar altas temperaturas.

De hecho, no es por capricho el que los soldaditos y miniaturas de plomo estén hechas precisamente de este metal (en realidad se mezcla con estaño, cuyo punto de fusión es incluso menor, de 231,93 °C). El bajo punto de fusión lo convierte en la elección perfecta para derretirlo, rellenar moldes, y esperar a que se enfríe. No sólo por la facilidad de fundirlo, sino porque el punto de fusión del material del molde (que obviamente, debe ser mayor que el del metal fundido que usamos) no necesita ser exageradamente alto. Recuerdo comprar hace años un «kit» para hacer figuras (esqueletos guerreros y muertos vivientes, en mi época de rolero del Dungeons & Dragons), y junto con los moldes, venían una barras de una aleación de plomo y estaño, al 60-40 (aunque no recuerdo cuál correspondía al plomo y cual al estaño). La barra era muy fácil de «cortar», y en cuanto ponías el metal al fuego (en un cazo, claro), se derretía en segundos.

El segundo efecto de una detonación nuclear, y el más devastador a corto plazo, es la onda expansiva. Ahí va la mayor parte de la energía liberada (más de la mitad). En la peli vemos que la onda expansiva destroza completamente las casas del pueblo. Como mínimo, arrasa la casa donde está la famosa nevera, ya que ésta sale volando. Aquí, poco importa el material de la nevera, más allá de que debe ser lo suficientemente resistente para no deformarse en exceso y quebrarse (algo en lo que el plomo tampoco es demasiado bueno, ya que es un metal muy blando). Lo realmente importante es el acondicionamiento del interior.

Físicamente, las lesiones por golpes y caídas son producidas por la brusca aceleración o deceleración a la que es sometido nuestro cuerpo. Por eso, chocar contra algo blandito ayuda, ya que el obstáculo se deforma, disminuyendo la aceleración. Es decir, si un objeto choca contra un obstáculo rígido, la disminución de velocidad ocurre en unos instantes. Sin embargo, si el choque es contra un objeto blando y deformable, la disminución de velocidad dura más tiempo, y por tanto, la aceleración a la que se ve sometido es menor. Este prinicpio se aplica en la ingeniería automovilística, diseñando coches que aunque tengan un habitáculo muy rígido (para no aplastar a los ocupantes), el resto de la carrocería es deformable.

Pero volvamos a la nevera. Obviamente, la nevera no está acolchada por dentro, ni está diseñada para proteger el interior de aceleraciones bruscas. Cuando la onda expansiva la alcanza, la nevera sufre una aceleración enorme, que es transmitida a nuestro querido Indy, y que debería haberle destrozado, igual que a las casas. Y por si eso fuera poco, luego tenemos la caída al suelo a gran velocidad.

El tercer efecto de una explosión nuclear es la radiación. Y aquí hay que distinguir dos tipos de radiación diferentes. Por un lado tenemos la radiación producida directamente por la propia explosión. Su origen es la reacción nuclear de fisión (y fusión, en las armas termonucleares), y desaparece cuando la reacción se detiene. Podemos pensar que es como la luz que emite una bombilla: cuando se apaga, ya no emite más. Por otro lado tenemos la radiación residual, que es bastante más duradera. Parte de la radiación de la explosión son neutrones, que al atravesar la materia circundante, puede transmutarla y volverla radiactiva. Además, no todo el material fisionable de la bomba es fisionado, sino que una pequeña parte de él es lanzado por la explosión. Así que una vez ha terminado todo, tenemos por ahí pululando materiales radiactivos, parte de ellos pulverizados y flotando en el aire.

Bien, aquí sí que el plomo es muy útil. Es un metal muy denso, y todos sabéis que se usa para protegerse de las radiaciones. Es la mejor elección, aunque hay que tener en cuenta que el plomo no es un material mágico que bloquea absolutamente toda la radiación. Parte de ella puede atravesarlo, dependiendo del grosor.

Bueno, así que tenemos que el plomo de la nevera podría proteger al Dr. Jones de la radiación de la explosión (no de la residual, una vez sale de la nevera), pero no ante el calor y la onda expansiva. Nuestro Indy no podría haber sobrevivido.