Física e Ingeniería

Podemos concebir un ciclo del carbono en el que parezcan los intercambios de este elemento entre la biosfera, pedosfera, geosfera, hidrósfera y la atmósfera de la Tierra, en sus distintas modalidades químicas. El primer científico en estudiar este ciclo del carbono fue Antoine Lavoisier (1743- 1794).
Este ciclo, junto al del nitrógeno y el del agua, permiten comprender la sostenibilidad de las distintas formas de vida en el planeta Tierra. Estos ciclos, se han mantenido estables durante siglos, permitiendo la continuidad de la vida. No obstante, desde el último cuarto del pasado siglo, los cambios habidos, han generado profundas perturbaciones, como el referido cambio climático, modificando los parámetros de estabilidad mantenidos durante siglos.
El dióxido de carbono liberado en las actividades humanas, como la deforestación, la combustión de carbón, o la quema de combustibles fósiles, se ha añadido a los procesos naturales habituales, como la respiración, la fotosintesis, y las erupciones volcánicas.
Las Agencias espaciales mantiene estudios sobre la concentración de dióxido de carbono en la troposfera: https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/. La NASA mantiene diversas misiones que observan están magnitud:
Sonda infrarroja atmosférica (AIRS)
Observatorio de carbono orbitando (OCO-2)
Los niveles actuales de dióxido de carbono en la atmósfera superan las mediciones anteriores, y esos niveles se están incrementando más rápido que cualquier registro anterior.
 
Aunque menos conocida, otra circulación del carbono es su ciclo geológico, integrado en el seno del planeta, pero que también afecta a la concentración de CO₂ en la atmósfera. Un equipo internacional ha descubierto una fase desconocida de un mineral del carbono, la tilleyita. El trabajo aparece publicado en Scientific Reports, revista del grupo científico Nature.
El trabajo ha sido liderado por el investigador español David Santamaría, del Instituto de Ciencia de los Materiales de la Universitat de València (ICMUV), y el artículo informa del descubrimiento de una nueva fase densa del referido mineral compuesto por carbono oxidado.
El conocimiento de la química del carbono en todas las posibles condiciones de la Tierra, permite comprender mejor el ciclo de carbono en nuestro planeta. Por ejemplo, el carbonato de calcio es un constituyente abundante de la corteza, que se incorpora al interior de la Tierra mediante procesos geológicos de subducción, pero cuya dinámica puede también afectar a los procesos de contención del cambio climático.
 
El carbono, y sus diversos compuestos, son fundamentales para la vida en la Tierra, pues las moléculas de carbono son las principales componentes de los compuestos biológicos que constituyen la vida en nuestro planeta.
Se estima que además de esa incidencia directa en el metabolismo de los seres vivos inmersos en el ciclo del carbono, los cambios en la cantidad de CO₂ atmosférico alteran también los patrones meteorológicos e indirectamente, también influyen en la química oceánica. Pues es necesario tener en cuenta los intercambios de carbono entre distintos tipos de reservas. Por ejemplo, los flujos naturales entre la atmósfera, océano, ecosistemas terrestres y sedimentos están bastante equilibrados, por lo que los niveles de carbono se mantendrían relativamente estables, si no fuese por la influencia humana.
La atmósfera pierde dióxido de carbono en el proceso de fotosíntesis, introduciendo el carbono en las biosferas terrestres y oceánicas. El dióxido de carbono atmosférico también se disuelve directamente en el agua de océanos, lagos, etc., o en las gotas de lluvia o en los copos de nieve.
 

El Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial ‘Esteban Terradas’ (INTA: http://www.inta.es/WEB/INTA/es/quienes-somos/), siendo el Organismo Público de Investigación (OPI), dependiente de la Secretaría de Estado de Defensa, y especializado en tecnología aeroespacial, ha iniciado la puesta en marcha de un programa de observación de la Tierra, con tres misiones de observación diferenciadas, para monitorizar los pantanos, y hacer mediciones atmosféricas.
Ya en febrero de 2018 puso en órbita un satélite de observación militar: PAZ (http://www.inta.es/WEB/paz-ciencia/en/).
Actualmente, el nuevo proyecto es lanzar al espacio constelaciones de varios mini-satélites, de un menor tamaño, que orbitarán a menor altura, y que tendrán aplicaciones de apoyo a la lucha contra el cambio climático.
 
ANSER, Advances Nanosatellites Systems for Earth observation Research, será la primera misión de observación y control de nuestro territorio, dentro del programa de Constelaciones de Pequeños Satélites que ha sido iniciado.
Dichos satélites no tendrán necesariamente, una misión, militar, pues servirán para vigilar y fiscalizar la calidad de las aguas continentales en la Península Ibérica, concretamente el agua de los embalses y pantanos de la España peninsular.
Consistirá en un equipo de cuatro satélites, un líder y tres seguidores, que operarán en distancias cercanas, con una separación máxima entre ellos de diez kilómetros, lo que se denomina Control de Vuelo en Formación.
Pero esta misión piloto, permitirá también adquirir más experiencia en la utilización de estas nuevas tecnologías de vigilancia aeroespacial, con el menor coste posible, y creando un Centro de Misión específico para el control y operación de una constelación de nano-satélites.
 
Se espera disponer de la misión ANSER de monitorización de embalses para 2021, y dos años después se iniciará el lanzamiento al espacio de la segunda misión: ANSAT.
Esta otra misión, a partir de 2023, operará otra constelación de pequeños satélites para la observación de la atmosfera, y realizar mediciones de gases atmosféricos, asociados al estudio de la calidad del aire, cambio climático y ozono polar.
 
Por último, la misión ANSAR, consistirá en la implementación de un Sistema de Observación SAR (Radar de Apertura Sintética) en una plataforma distribuida.
Estas plataformas, son satélites de reducido coste y dimensión, con un peso por debajo de los 10 kilogramos, que actualmente son objeto de experimentación en universidades e institutos tecnológicos, y que se están convirtiendo en una verdadera alternativa, a las tradicionales grandes misiones de satélites. Además, permiten reducir de forma drástica los tiempos y costes de desarrollo asociados a los sistemas espaciales.
 
Estos proyectos se basan en la utilización de una “constelación” de mini-satélites de pequeño tamaño, que operarían de forma coordinada, distribuyéndose las zonas de la superficie terrestre que cubren, como si fuesen un solo elemento espacial.
Inicialmente se utilizaran plataformas de sólo tres kilogramos de masa, en las que es difícil instalar un sistema de propulsión a bordo. Se intentará aprovechar la leve resistencia aerodinámica que existe en órbitas por debajo de 500 kilómetros, para mantener el control del vuelo en formación, con un reducido coste de explotación.
No obstante, se estima que los satélites posicionados en alturas iniciales por debajo de 500 kilómetros tienen como límite de duración tres años, y si llegan a orbitar por encima de 650 kilómetros, se convierten en basura espacial permanente si no disponen de un sistema de propulsión que lo precipite a tierra al final de su vida útil.
 
Posiblemente, el cambio climático constituye hoy el mayor reto medioambiental a la que se enfrenta la humanidad, por lo que conocer estos nuevos proyectos tecnológicos aeroespaciales, pueden generarnos cierto optimismo.
Otras agencias espaciales, como NASA han desarrollado ya numerosos proyectos en este ámbito. La NASA, en concreto, cuenta con más de una docena de satélites estudiando la Tierra, incluso ofrece un portal específico sobre el cambio climático:
https://climate.nasa.gov/
 
 

Hasta hoy han sido habituales las bajadas bruscas de temperaturas, y las mañanas frescas. Pero los días de primavera han pasado, dejando entrar a la nueva estación del estío, a pesar de que el solsticio de verano tendrá lugar el 21 de Junio de 2019.
 
En esa fecha se inicia la canícula en el hemisferio Norte, y el Sol alcanzará el cenit al mediodía sobre el Trópico de Cáncer. Tendremos así verano hasta el equinoccio de otoño, este año el 23 de septiembre.
 
No obstante, en la cultura Cristiana se trasladaron las celebraciones tradicionales del solsticio de verano, al día 24 de junio, y de ahí las hogueras de la Festividad de San Juan, que tienen lugar en España y en otros países del hemisferio Norte.
 
En Sudamérica se celebran otras fiestas, por ejemplo, los pueblos andinos celebran el Inti Raymi: Fiesta del Sol y de la Cosecha, siendo habitual, en las distintas culturas, celebrar festivales conmemorativos en esta fechas.
 
Pero al recordar el cuarenta de mayo, y su persistencia, no deseamos negar el efecto climático, lo que ocurre es que este, se muestra alargando el verano, pero no modificando la fecha de su inicio.
 
En cualquier caso, en estos días se producen diversas efemérides astronómicas. Por ejemplo, el afelio llegará el 5 de julio, y será cuando nuestro planeta se encuentre lo más alejado del Sol, en su órbita.
Realmente estará a 152,10 millones de kilómetros del Sol, mientras que, este año, el 3 de enero, se encontraba en su perihelio, o punto de su órbita más cercano al Sol, a 147,09 millones de kilómetros del Sol. La distancia media del Sol es en promedio de 150 millones de kilómetros.
Como media, la Tierra se mueve a 107.280 kilómetros por hora, pero en el perihelio se acelera, llegando a su máxima velocidad: de 110.700 kilómetros por hora
 
Estas leyes de comportamiento dinámico de los planetas fueron deducidas por Johannes Kepler (1571- 1630), a partir de la documentación recabada mediante la observación por su maestro, el astrónomo danés Tycho Brahe (1546 –1601), proponiendo que la órbita que describe la Tierra alrededor del sol no era circular, sino ligeramente elíptica.
Las leyes de Kepler siguen siendo válidas, a pesar de los muchos años transcurridos.
 
Así, la velocidad orbital de un planeta será menor, a mayor distancia del Sol, y a distancias menores la velocidad orbital será mayor. El hecho de que simultáneamente dispongamos de estaciones opuestas en el hemisferio norte y en el Sur, nos demuestra que no es la distancia al Sol la que causa las estaciones climatológicas, sino la inclinación del eje terrestre. Es verano en el hemisferio norte porque la parte norte del planeta se encuentra más soleada, al estar inclinada hacia el Sol. Por el contrario, es invierno en el hemisferio sur, porque ese hemisferio está menos soleado, debido a la inclinación del eje de la Tierra.
Por tanto el eje de la Tierra tiene una gran importancia, y sobre él se produce la rotación del planeta, que genera los días y las noches.
 
Siendo la rotación de la Tierra estable, pero no constante, su referencia no coincide exactamente con el tiempo atómico, por lo que el tiempo universal coordinado o UTC, se sincroniza con el día y la noche terrestre, añadiendo o quitando un segundo intercalar a finales de junio o en diciembre, si resulta necesario. El Servicio Internacional de Rotación de la Tierra, (http://www.iers.org/ IERS International Earth Rotation and Reference Systems Service), adopta estas decisiones, a partir de sus mediciones sobre la rotación de la Tierra. Los segundos intercalares se incorporan en un mismo instante en todo el mundo. El IERS fue establecido en 1987 por la Unión Astronómica Internacional y la Unión Internacional de Geodesia y Geofísica.
 
 
Rotación y orbitación
Pero ni Kepler, ni posteriormente Newton, advirtieron que los planetas, y en general los cuerpos celestes, rotan sobre su eje, a la vez que describen su órbita. En nuestros estudios llegamos a la conclusión de que podría haber una correlación físico-matemática nomológica entre los movimientos simultáneos de rotación y orbitación, que observamos en los cuerpos celestes.
Tomando como punto de partida la aporía entre rotación y orbitación, hemos ido desarrollando una nueva estructura lógica. Esta teoría está basada en la incapacidad inercial de la materia a la adición algebraica generalizada, de las magnitudes angulares dinámicas de los cuerpos en rotación, como, por ejemplo, los momentos angulares.
Por lo tanto, podemos proponer que, en el supuesto de sistemas dinámicos con movimientos simultáneos de rotación y orbitación observados, podemos inferir la posibilidad de la existencia de Interacciones Dinámicas y un modelo matemático constituido sobre una nueva y simple ecuación del movimiento.
En nuestros estudios confirmamos que es fácil ver movimientos simultáneos de rotación intrínseca y orbitación en la naturaleza, cuando hasta ahora no había ningún modelo físico o matemático que estableciera una correlación científica entre ambos movimientos, por lo que propusimos una Ley de simultaneidad de los movimientos de orbitación y rotación.
En nuestra investigación hemos observado y enunciado una regularidad en el comportamiento de los cuerpos celestes, proponiendo esa ley de simultaneidad de orbitación y rotación. Reiteramos que la Teoría de Interacciones Dinámicas permite justificar esa constante coincidencia entre orbitación y rotación intrínseca, y desarrollar una dinámica específica para cuerpos en rotación, sometidos a sucesivos pares, en los que la secuencia de la acción de las fuerzas, y su comportamiento, no coincide exactamente con las leyes de la Mecánica Clásica.
El establecimiento de las leyes de comportamiento de móviles con rotación intrínseca en el espacio, y por tanto, el desarrollo de esta teoría, ha sido realizado después de confirmar experimentalmente sus previsiones sobre el comportamiento real inercial de la materia en rotación. (Ver New Paradigm in Physics, Volume II: Assumptions and applications of the Theory of Dynamics Interactions, epigraph 11.2, figure 11.17. Amazon, 2018.)
Videos en relación con el tratado; Nuevo Paradigma en Física;
https://www.youtube.com/watch?v=MRq7EclUsbA
https://www.youtube.com/watch?v=tTLDvLUdgro
https://www.youtube.com/watch?v=xCDEIbo89Ps
https://www.youtube.com/watch?v=QYcT8OlqzEU
 
Queremos reiterar el interés que debería plantear en física la exploración de sistemas no inerciales acelerados, y también expresar una llamada a la necesidad de desarrollar proyectos de investigación científica en este ámbito, para su evaluación y análisis, así como proyectos tecnológicos basados en estas hipótesis.
Para obtener una mayor información de esta teoría, sugerimos acudir a los libros y textos referidos y también visitando los siguientes portales:
https://newparadigminphysics.com/
http://www.advanceddynamics.net/
http://www.dinamicafundacion.com/
http://www.tendencias21.net/fisica/
https://club.tendencias21.net/mundo/
http://imagouniversi.com/