Esta entrada participa en la Edición 5.3: Felix Klein del Carnaval de Matemáticas
cuyo blog anfitrión es Juegos Topológicos
¿Las tormentas pueden ser geométricas?, pues vemos que si. Hace ya 30 años la sonda Voyager fotografió el polo norte de Saturno a 78º N, y pudieron ver esta tormenta, de 25.000 km de diámetro y de 250.000 km de grosor, es decir, hay paredes de nubes, a modo de un tornado; aunque si observamos las imágenes en movimiento parece que son una acreción de huracanes, (de hecho se puede apreciar el ojo del huracán en el centro). La sonda Cassini-Huygens ha vuelto a fotografiarla. Es impresiona verla, y más después de saber que el diámetro de la tormenta es de cuatro veces el de la Tierra. Pero veamos esa forma geométrica más de cerca.
Es casi un hexágono perfecto, con los vértices ligeramente truncados, debido al desgaste de la rotación constante por la fuerza centrífuga. Podemos apreciar dos ángulos, 120º y 60º, un ángulo agudo y otro obtuso. Y en el centro otro vórtice, un doble círculo concéntrico.
¿Y cómo se sabe que es una tormenta?, porque el fenómeno se encuentra dentro de la atmósfera, parece que una fuerza de 300 Km/h es la que la hace girar, que extrapolando los datos a nuestro planeta esto sería un huracán de categoría 5, que es el nivel más alto en la escala de Saffir-Simpson. Lo curioso es que de cada vértice salen atractores, como otras tormentas. y estas parecen girar con una velocidad mayor, quizás el ángulo más agudo ayude a ello.Cuando se estudia la Mecánica de Newton se sabe que una bailarina que gira sobre sí misma girará más rápido a medida que cierre los brazos, este hecho es algo análogo a este fenomeno.
En el polo sur de Saturno encontramos otra tormenta, pero esta es circular, y gira más rápido, a 560 km/h, y al ser el giro más rápido tiene forma circular, ha perdido los ángulos. En estas dos tormentas hay una temperatura aproximada de -110º Celsius a 70 km de altura. Esta tormenta, la del sur es 2/3 el diámetro de nuestro planeta. En el centro de ambas hay cristales cayendo, como si nevara.
Aquí vemos otro detalle de la tormenta hexagonal del polo norte de Saturno.
Esta es una vista registrada por la sonda Cassini-Huygens donde se puede apreciar las paredes del vórtice, los cristales de nieve cayendo y una nube atrapada en el vórtice sin poder salir, que parece que está estacionaria en el vórtice.
¿Pero como tiene esa forma la tormenta?. En Dinamarca los físicos en un laboratorio de tornados han descubierto que cuando se gira un líquido como el agua, o cualquier otro con un mayor índice de viscosidad, como el glicerol de etileno (15 veces más viscoso que el agua), ya pierde su forma natural de vórtice, y se generan otras formas como el cuadrado o el pentágono. Aparecen unos patrones, poliedros de entre 3 a 6 vértices. El experimento lo realizó un equipo capitaneado por Tomas Bohr, de la Universidad Técnica de Dinamarca, en en Kongens Lyngby y en el Instituto Niels Bohr en Copenhague.
Hipótesis más factible, según mi criterio, de que es lo que alimenta el hexágono de la tormenta de Saturno es la del Peter Read de la Universidad de Oxford, dice que el gigante gaseoso formado por un 93% de Hidrógeno, 5% de Helio, Metano 0.2%, vapor de agua 0.1%, Amoniaco 0.01%, Etano 0,0005 % y Fosfina 0,0001 %. Pues bien, Saturno puede tener un pequeño núcleo rocoso, y envolviéndolo una capa muy densa de Hidrógeno y de Hélio, estos se encuentran a 15.000 ºC, (casi 3 veces el calor del Sol), además la presión hace que los gases presurizados pasen constantemente del estado gaseoso al líquido, siendo así algo parecido a metales licuados. Esto daría velocidad constante a la tormenta hexagonal, ya que sería su fuente de alimentación, como lo es en la Tierra el Sol para los huracanes.
¿Complicado?, ¿no?, es la propia Naturaleza la que nos da lecciones de humildad y nosotros quedamos limitados a descubrir esas pautas que subyacen en cada fenómeno natural. Para todos aquellos que todavía piensen que las matemáticas es sólo un lenguaje, aquí tienen esta tormenta hexagonal no hecha con tiza en una pizarra, ni simulada con ningún programa informático, un hexágono de Hidrógeno, Hélio, y trazas de vapor de agua y cristales de hielo, en el mundo real, en nuestro Universo.
Os invito a que disfruteis de este fenómeno natural como se disfruta de una obra de arte en un museo, porque la naturaleza es bella.Hexágonos y son
Hexágonos y sonidos de Saturnoe Saturno
Referencias
http://www.diarioelpeso.com/anteriores/2010/20092010/CMT_170510_HexagonosSaturno.php
http://article.wn.com/view/2014/04/08/20140408_Saturn_s_hexagon_an_amazing_phenomenon_Euskal_Herri/
https://www.youtube.com/watch?v=VQzLY17ncWM
http://www-math.mit.edu/~bush/bells.html
http://www.soulsofdistortion.nl/Hyper%20dimensional%20physics.html
https://dcwww.fysik.dtu.dk/~tbohr/RotatingPolygon/
http://news.softpedia.com/news/Rotating-Water-Gives-Rise-to-Geometric-Figures-23640.shtml
