El sonido
¿Cómo oye Fernando Alonso el motor de su coche cuando está pilotando? Pues todo el rato más o menos igual. Hombre, cuando cambia de marcha, cambia el sonido, claro… Pero básicamente, le suena igual todo el rato.
¿Y tú, cómo lo oyes tú? Pues….
mmmmmmiiiiiiiiiiIIIIIIIIIIIIIAAAAAaaaaaoooooonnnnnnnnnn!!!
O algo así. Tú oyes el motor del Ferrari de Alonso de un modo diferente a como lo oye él. Tú, primero, oyes crecer el sonido. Y hacerse más agudo. Y luego, cuando pasa, el sonido disminuye y se hace más grave. Es decir, lo oyes diferente si se acerca a ti que si se aleja.
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| Fuente: MiS DiVaGuES |
¿Y eso por qué? Primero te cuento lo que es el sonido: ondas que viajan. Una onda sonora, en realidad, no es otra cosa que átomos (más bien moléculas) chocando con átomos (o moléculas) y volviendo a su posición (bueno, en el aire no hay posición fija, pero más o menos). Y la partícula que ha recibido el choque empuja a otra, que a su vez empuja a otra, que a su vez… O sea, que las partículas se mueven poco, pero el empujón viaja lejos y rápido. El empujón es la onda sonora. El sonido son los empujones entre moléculas, que se propagan.
Lo que ocurre es que el Ferrari de Alonso no está quieto. Se mueve, y se mueve muy rápido. Así, en un momento dado, lanza una onda sonora. Y se mueve y sigue lanzando una y otra, y otra. Si se dirige hacia donde estás tú, todas esas ondas sonoras te llegan muy apretadas, muy seguidas. Porque las lanza acortando la distancia hacia ti. Pero si se está alejando, esas ondas se distancian, se aprietan menos. Porque las lanza mientras aumenta la distancia respecto de ti.
Ya sólo te queda por saber que las ondas apretadas se oyen agudas y que las ondas separadas se oyen graves. A esto se le llama efecto Doppler.
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Ahora la luz
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| Fuente: Shahen Hacyan |
Pues resulta que la luz es también una onda. No como el sonido, no. La luz no son empujones entre moléculas. Pero aunque sea distinta, se comporta igual. También tiene su efecto Doppler. Sólo que la luz de algo que viene hacia mí (el equivalente al sonido agudo) es más azulada. Y la luz de algo que se aleja de mí (el equivalente del sonido grave) es más rojiza.
Un astrónomo, Edwin Hubble, se dio cuenta de que todas las galaxias nos enviaban luz enrojecida (esto, con los años, te lo contaré de otra manera, porque es mentirijilla, pero por ahora vale). Eso significaba que todas se estaban alejando de nosotros. Cabía dos explicaciones. Una, que estábamos en el centro del Universo y todas las demás huían como si quisieran evitar contagiarse de algo. Pero no era cierta. La otra, mucho más rara, resultó ser la verdad. Lo que ocurre es que el espacio (y el tiempo) se está estirando y las galaxias no se mueven, pero se alejan.
¿Que qué que qué que qué…?
Es más fácil de lo que parece. Imagina un globo deshinchado. Píntale, con un rotulador, unas marquitas redondas. Ahora ínflalo. ¿A que se alejan entre sí todas las marquitas? Lo que ocurre es que el globo se estira y las distancia. Pues al Universo le pasa lo mismo. Se está expandiendo.
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Y para acabar miro hacia el pasado (y hacia el futuro)
Por eso otro científico, George Gamow, pensó que hubo un momento, en el pasado, en el que todo lo que hay en el Universo estuvo más junto, mucho más junto. Todo en un único punto. Y cuando digo todo, quiero decir todo. Es como si el globo estuviera deshinchado y encogido, muy encogido. Y de pronto, empezó a inflarse. A eso le llamó Big Bang.
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| Fuente: La ciencia de la Mula Francis |
Otro científico, Alan Guth, descubrió que el ritmo inicial de la expansión del Universo había sido rapidísimo. A eso le llamó inflación. Ese ritmo luego se frenó a lo largo del tiempo. Pero recientemente se ha descubierto que se está volviendo a acelerar, que en vez de frenarse cada vez más está tomando carrerilla.
¿Ves en el gráfico la forma que está tomando la velocidad de expansión? Primero muy rápida, luego más lenta, luego vuelve a acelerar. Este tipo de gráfica, que recuerda a una «S» tumbada, se llama sigmoidal. Esa sigmoidal describe el pasado y el futuro del Universo.
¿Por qué está pasando eso, por qué se está volviendo a acelerar? Eso es ya otra historia, en la que entra en juego una cosa rara, que aún no sabemos qué es, pero sabemos que existe. Dos cosas, en realidad. Energía «oscura» y materia «oscura» (se llaman así porque no se pueden detectar, porque somos ciegos a ella).
Otro día te cuento…
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Muchas gracias por esta explicación tan clarita donde te quedas con ganas de saber más (y mira que es complicado el asunto, ¡caramba!). Vaya reto que tienen con lo de la energia y la materia oscura y que tranquilidad a corto plazo no tener el strees de explicarlo porque nadie sabe de que va esta historia. Si se admiten peticiones, y siguiendo con la astronomia, seguro que tus alumnos/as agradecerían un post sobre la bajada de categoria de plutón como planeta. A los mios les llama mucho la atención «la supuesta arbitrariedad» con la que los científicos argumentan determinadas cosas, porque ¿por qué no quitan a Jupiter o a Saturno, si tampoco cumplen todas las características para ser planeta?
¡Hola Vicky!
Me parece buena idea. Ahora va otro post con eso, y hoy he tocado el tema en clase gracias a tu sugerencia. Aunque creo que no ha tenido gran efecto, me parece. Tengo que retomarlo más adelante…
¡Un saludo, compañera!
Me parece que tanto en la explicación inicial del efecto Doppler como en el vídeo del coche hay un error de bulto. En realidad el sonido que emite la bocina del coche siempre tiene la misma longitud de onda. No se alarga cuando se va o se acorta cuando se acerca, lo que ocurre es que varía la frecuencia conque llega cada onda al observador. Cuando se acerca la fuente del sonido hay que sumar a la frecuencia la velocidad de acercamiento, por lo que el número de ondas que nos llegan aumenta por unidad de tiempo. Ocurre lo contrario al alejarse.
¡Hola Marcos!
Teniendo cuenta que el post está dirigido a 1º ESO, me pareció que podía soslayar esa cuestión dejando claro que Fernando Alonso siempre oye el motor igual, pero es el receptor que está fuera del movimiento el que percibe diferencia. Con esa idea quería reforzar que el efecto Doppler es una cuestión del receptor, no del emisor. Y en el vídeo, la imagen inicial me gusta porque deja claro lo mismo. Es cierto que luego, tanto en el vídeo como en el gráfico de la luz, eso se modifica del modo que tú dices, y que es incorrecto, que el movimiento altera la onda sonora, cosa que no ocurre (en la luz no está tan claro, que no son completamente homólogos ambos ejemplos, ya que no son las galaxias las que se distancian, sino el espacio-tiempo el que se estira, y eso sí afecta a la onda). La razón de emplear ese ejemplo es didáctica. Se trata de sustituir un tren de ondas por otra equivalente y única. Y es posible que no sea una buena manera, como indicas.
¡Un saludo!
A mi lo que me alucina es que sea para 1º de ESO, yo se lo pondré mañana a los de CMC.
¡Hola Pedro!
Todo el secreto está en las expectativas. Si quiero que aprendan los detalles, voy dado. Pero si quiero que entiendan que hay una prueba de que el universo está en expansión, que no es algo inventado o una leyenda, que si está en expansión es que debió haber un Big Bang, que hubo inflación, que entre las galaxias no hay apenas nada, que el espacio-tiempo se estira, y que hay algo raro por ahí que está volviendo a acelerar la expansión del Universo, si me conformo con eso, te aseguro que sí que está al alcance de 1ºESO, sin duda.
Precisamente hoy les he preguntado qué recordaban. Y tenían claras y frescas esas ideas. De hecho, algunos decían que habían mirado al cielo por si veían estrellas rojizas, jejejeje… Otros que se lo habían contado a sus padres en casa… Creo que la idea es sembrar y ya crecerán los conceptos y su uso!
¡Un saludo!