La Dialectica

FENOMENOS DEL MUNDO FISICO

TEORIA DE LA RELATIVIDAD

Según la teoría de la relatividad, el espacio y el tiempo no son absolutos sino relativos al sistema de referencia y cambian al cambiar la velocidad del mundo en la que se encuentra el observador, en otros términos, las medidas y las leyes que juzgamos absolutas valen para nuestro mundo pero no valen para otros mundos, cuyo movimiento es diferente del nuestro en velocidad y dirección, de estas premisas se deduce que nada permanece absolutas e intangibles en las realidades cósmicas; así por ejemplo a los fenómenos observados no se puede determinar su sentido absoluto, sino solo por hipótesis.

La teoría de la relatividad está compuesta a grandes rasgos por dos grandes teorías (la de la relatividad especial y la de la relatividad general) formuladas por Albert Einstein a principios del siglo XX, que pretendían resolver la incompatibilidad existente entre la mecánica y el electromagnetismo.

La primera teoría, la teoría de la relatividad especial, publicada en 1905, trata de la física del movimiento de los cuerpos en ausencia de fuerzas gravitatorias, en el que se hacían compatibles las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo con una reformulación de las leyes del movimiento. La segunda, la teoría de la relatividad general, publicada en 1915, es una teoría de la gravedad que reemplaza a la gravedad newtoniana pero coincide numéricamente con ella para campos gravitatorios débiles. La teoría general se reduce a la teoría especial en ausencia de campos gravitatorios.

No fue hasta el 7 de marzo de 2010 cuando fueron mostrados públicamente los manuscritos originales de Einstein por parte de la Academia Israelí de Ciencias, aunque la teoría se había publicado en 1905. El manuscrito contiene 46 páginas de textos y fórmulas matemáticas redactadas a mano, y fue donado por Einstein a la Universidad Hebrea de Jerusalén en 1925 con motivo de su inauguración.

El presupuesto básico de la teoría de la relatividad es que la localización de los sucesos físicos tanto en el tiempo como en el espacio son relativos al estado de movimiento del observador, así la longitud de un objeto en movimiento o el instante en que algo sucede, a diferencia de lo que sucede en mecánica newtoniana no son invariantes absolutos, y diferentes observadores en movimiento relativo entre sí diferirán respecto a ellos (las longitudes y los intervalos temporales, en relatividad son relativos y no absolutos, como la mecánica newtoniana).

Relatividad especial

Teoría de la relatividad especial

La teoría de la relatividad especial, también llamada teoría de la relatividad restringida, fue publicada por Albert Einstein en 1905 y describe la física del movimiento en el marco de un espacio-tiempo plano. Esta teoría describe correctamente el movimiento de los cuerpos incluso a grandes velocidades y sus interacciones electromagnéticas y se usa básicamente para estudiar sistemas de referencia inerciales (no es aplicable para problemas astrofísicos donde el campo gravitatorio desempeña un papel importante). Estos conceptos fueron presentados anteriormente por Poincaré y Lorentz, que son considerados como originadores de la teoría. Si bien la teoría resolvía un buen número de problemas del electromagnetismo y daba una explicación del experimento de Michelson-Morley, esta teoría no proporciona una descripción relativista adecuada del campo gravitatorio.

Tras la publicación del artículo de Einstein, la nueva teoría de la relatividad especial fue aceptada en unos pocos años por la práctica totalidad de los físicos y los matemáticos, de hecho personas como Poincaré o Lorentz habían estado muy cerca de llegar al mismo resultado que Einstein. La forma geométrica definitiva de la teoría se debe a Hermann Minkowski, antiguo profesor de Einstein en la Politécnica de Zürich; acuñó el término "espacio-tiempo" (Raumzeit) y le dio la forma matemática adecuada. El espacio-tiempo de Minkowski es una variedad tetradimensional en la que se entrelazaban de una manera insoluble las tres dimensiones espaciales y el tiempo. En este espacio-tiempo de Minkowski, el movimiento de una partícula se representa mediante su línea de universo (Weltlinie), una curva cuyos puntos vienen determinados por cuatro variables distintas: las tres dimensiones espaciales ( , , ) y el tiempo ( ). El nuevo esquema de Minkowski obligó a reinterpretar los conceptos de la métrica existentes hasta entonces. El concepto tridimensional de punto fue sustituido por el de evento. La magnitud de distancia se reemplaza por la magnitud de intervalo.

Relatividad general

Esquema de la curvatura del espacio-tiempo alrededor de una masa con simetría esférica.

La relatividad general fue publicada por Einstein en 1915, y fue presentada como conferencia en la Academia de Ciencias Prusiana el 25 de noviembre. La teoría generaliza el principio de relatividad de Einstein para un observador arbitrario. Esto implica que las ecuaciones de la teoría deben tener una forma de covariancia más general que la covariancia de Lorentzusada en la teoría de la relatividad especial. Además de esto, la teoría de la relatividad general propone que la propia geometría del espacio-tiempo se ve afectada por la presencia de materia, de lo cual resulta una teoría relativista del campo gravitatorio. De hecho la teoría de la relatividad general predice que el espacio-tiempo no será plano en presencia de materia y que la curvatura del espacio-tiempo será percibida como un campo gravitatorio.

Debe notarse que el matemático alemán David Hilbert escribió e hizo públicas las ecuaciones de la covarianza antes que Einstein. Ello resultó en no pocas acusaciones de plagio contra Einstein, pero probablemente sea más, porque es una teoría (o perspectiva) geométrica. La misma postula que la presencia de masa o energía «curva» al espacio-tiempo, y esta curvatura afecta la trayectoria de los cuerpos móviles e incluso la trayectoria de la luz.

Einstein expresó el propósito de la teoría de la relatividad general para aplicar plenamente el programa de Ernst Mach de la relativización de todos los efectos de inercia, incluso añadiendo la llamada constante cosmológica a sus ecuaciones de campo para este propósito. Este punto de contacto real de la influencia de Ernst Mach fue claramente identificado en 1918, cuando Einstein distingue lo que él bautizó como el principio de Mach (los efectos inerciales se derivan de la interacción de los cuerpos) del principio de la relatividad general, que se interpreta ahora como el principio de covarianza general.

TORMENTAS MAGNETICAS

Estas tormentas tienen lugar en la capa atmosférica llamada magnetosfera que esta conformada por las radiaciones solares atrapadas por el campo geomagnético de la tierra, se extiende desde los 1000 kms de altitud hasta la densidad de la atmosfera es igual a la del gas interespacial que la rodea es decir el limite que se suele fijar entre la atmosfera y el espacio sideral.

Tormentas Magnéticas

El término “tormenta magnética” que señala una perturbación magnética de alcance mundial, fue acuñado por Alexander von Humboldt (1769-1859). Un naturalista que gano notoriedad explorando las selvas venezolanas, Humboldt dedicó la mayor parte de su vida a la promoción de la ciencia. Produjo las cinco volúmenes de "Kosmos" (comenzando el uso moderno de ese término), un relato enciclopédico que cubre el espectro completo de las ciencias. Fue "Kosmos" el que atrajo la atención del mundo hacia el descubrimiento del ciclo de manchas solares por Heinrich Schwabe.

Después de viajar por Siberia, Humboldt convenció al zar para montar una red de observatorios magnéticos a lo ancho de las tierras rusas, y también se montaron estaciones adicionales por todo el Imperio Británico, desde Toronto a Tasmania. Esta red mostró con claridad que las tormentas magnéticas eran esencialmente idénticas por todo el mundo: un descenso pronunciado del campo más allá de las 12-24 horas, seguido por una recuperación gradual que duraba 1-4 días. El cambio en el campo magnético era pequeño, en unidades modernas unos 50-300 nT (nanotesla) de una intensidad total de 30-60,000 nT, pero su escala a nivel mundial sugirió que había ocurrido algo muy grande en el espacio.

La imagen inferior es de la tormenta magnética del 5 de mayo de 1998, observada por el observatorio japonés de Kakioka. La gráfica superior es la que caracteriza la tormenta y la caída es de unas tres divisiones o unos 130 nT, que ocurre durante unas tres horas. El mismo observatorio le puede proporcionar el registro magnético de hoy.

La Geocorona

La mayor parte de los iones atrapados añadidos durante las tormentas magnéticas, especialmente los que tienen menor energía, desaparecen de nuevo al cabo de unos pocos días. Normalmente son extraídos por las colisiones con la parte más externa de la atmósfera terrestre,una enorme nube de hidrógeno conocida como la geocorona, que se extiende hasta una distancia de 4-5 radios terrestres. Fue fotografiada desde la Luna en 1972 (imagen inferior) por los astronautas del Apollo, usando una cámara de luz ultravioleta desarrollada por George Carruthers y su equipo en el Observatorio Naval de los EE.UU.

El proceso de pérdida implica a las llamadas

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