dilluns, 26 de gener de 2009

Els grans absents

L'heli i l'hidrogen són els elements químics amb més abundància en tot l'Univers. Aquest fet ens pot semblar estrany ja que la seva presència a l'atmosfera terrestre és ben minça.

Amb això no vull dir que no hi hagi hidrogen a la Terra ja que n'hi ha grans quantitats, el que passa és que està combinat amb altres elements de manera que a l'atmosfera segueix havent-n'hi poc. Com és que a l'atmosfera no hi ha l'hidrogen que es pugui despendre de la superfície terrestre? Altres gasos com el nitrogen i l'oxigen bé hi són.

El que passa principalment amb l'hidrogen i en menor mesura amb l'heli és que s'escapen, s'escapen de la Terra.

Quan es parla de velocitat d'escapament es parla de la velocitat mínima que ha de tenir un cos per poder escapar-se (arribar a l'infinit a una velocitat nul·la) d'un camp gravitatori. És a dir que si des de la superfície de la Terra llencem un projectil a una velocitat superior a aquesta el coet podrà deixar la Terra enrere sense haver de témer que hi tornarà a caure (a causa del fregament que patiria amb l'aire aquesta velocitat seria insuficient, com en altres ocasions la física suposa que a la Terra no hi ha aire) .

En el cas del nostre planeta aquesta velocitat és d'aproximadament uns 40.000 quilòmetres per hora, força lluny de l'abast de qualsevol avió i encara més dels cotxes més ràpids.

Els gasos es diferencien dels sòlids pel fet que les partícules que els constitueixen estan lliures les unes de les altres i es mouen a diferents velocitats i direccions, la temperatura relaciona l'energia del moviment d'aquestes partícules. De manera que com més temperatura més agitades estan les partícules del gas.

Aquest concepte és útil per explicar la fuga de certs gasos. Després de fer unes quantes suposicions més es veu que la velocitat mitjana de les molècules de l'hidrogen, de l'heli i del nitrogen són 6.869 km/h, 4.860 km/h i 1.836 km/h respectivament.

En tots els casos la velicitat mitjana és clarament inferior a la velocitat d'escapament que recordem que és de 40.000 km/h i que per tant no haurien de poder marxar.

Ara bé, com el seu nom indica són velocitats mitjanes i que tot i que n'hi ha moltes que van a velocitats properes n'hi ha unes quantes que van molt més ràpid i unes altres que van molt més lenta. Un clar exemple el tenim amb el PIB per càpita, si bé EUA el té d'uns $ 47.000 Warren Buffett en té més de $ 60.000.000.000.

De les molècules més ràpides n'hi ha que superen la velocitat d'escapament i per tant podran escapar-se de la Terra. De les velocitats mitjanes anteriors veiem que aquest efecte es donarà majoritàriment als gasos que són més lleugers hidrogen i heli i que els que són més pesats tot i que també se n'escaparan molècules la pèrdua serà molt menys notable. Aquestes velocitats mitjanes són més baixes com més pesades són les molècules.

S'ha calculat que a causa d'aquesta subtilesa s'escapen aproximadament 600 kg d'hidrogen cada any. De totes maneres, aquesta xifra és ridícula al costat de la massa total de l'atmosfera, així doncs, no cal preocupar-se si més no de morir per falta d'aire.

Això ajuda a explicar perquè a la lluna s'hi va poder fer el famós experiment de Galileu. La seva velocitat d'escapament és quasi 5 vegades inferior a la de la Terra i ha perdut la major part de l'atmosfera que podia tenir.



El del vídeo és David Scott el setè home de trepitjar la Lluna i el primer de conduir-hi.

- Bé, aquí tinc una ploma i un martell. Una de les raons per les que vam venir a la Lluna va ser pequè un home anomenat Galileu va fer un important descobriment sobre la caiguda dels objectes en camps gravitatoris. I on trobariem un lloc millor per comporvar si el seu descobriment era correcte que en la Lluna? Els deixaré caure aquí mateix, és de suposar que els dos impactin amb el terra a la vegada... Què els ha semblat! Pel que es veu Galileu tenia raó.

Extret de:
Alonso i Finn. Física

2 comentaris:

Joan Ayats ha dit...

Aquest és un dels meus moments preferits del projecte Apolo.
Per cert que és una cosa que no tothom té clar, doncs m'ha permès guanyar més d'una aposta.

A reveure,

Alasanid ha dit...

La veritat és que és de les grans gravacions que s'han fet.

Doncs el que ajuda a entendre-ho és el gran raonament de Galileu de fa uns 400 anys:

Si un cos més pesat cau més ràpid que un de més lleuger llavors si es lliguen en deixar-los caure el lleuger frenarà el més pesant i la velocitat serà inferior a la que tenia inicialment el pesant, en canvi el sistema pesa més que el més pesant dels dos de manera que hauria de caure més ràpid.

Aquest contradicció va portar a la l'astuta ment de Galileu a veure que havien de caure a la mateixa velocitat i de passada li donava noves preguntes per pensar.