29.11.05
El viento
El viento es el movimiento del aire. Esta afirmación, que es más bien simple o carente de profundidad, esconde la complejidad de un fenómeno atmosférico que afecta de manera enorme al clima planetario.
Pero, ¿por qué hay viento? ¿Qué es lo que hace que el aire se mueva? El aire no es un elemento aislado, sino que está situado sobre dos superficies bien distintas, tanto en extensión y composición como propiedades físicas: el agua y la tierra.
El otro elemento que hace que el viento exista es el Sol. Con un elemento que aporta energía (el Sol), dos superficies con diferentes tasas de absorción de calor (el agua y la tierra), y un fluido sobre ellas que absorbe el exceso de calor de ambas, tenemos la receta para que exista el viento.
El Sol envía su energía principalmente en forma de luz visible, pero también en las otras bandas del espectro electromagnético, como el ultravioleta o el infrarrojo. Esta última genera calor, que es absorbido por las dos superficies antes señaladas. Sin embargo, como hemos dicho antes, las tasas de absorción son diferentes y "reflejan" ese calor de manera diferente. El aire que hay encima de ellas absorbe dicho calor, pero en una superficie lo podrá hacer más que en otra, debido a esas diferencias de conductividad térmica.
Cuando transmitimos calor a un gas, realmente transmitimos calor (o energía calorífica) a sus moléculas, haciendo que se muevan con más rapidez. Eso hace que golpeen con más fuerza a su alrededor, y eso es, ni más ni menos, la presión: la suma de la fuerza que ejercen las partículas del gas sobre una unidad de superficie (muy bien explicado, aquí).
Así pues, tenemos dos masas de aire con diferentes presiones y temperaturas una cerca de la otra. El aire más caliente tiende a ascender, dejando su sitio libre, por lo que el aire más frío tiende a ocupar su lugar. Ya tenemos una primera corriente de aire, pero en este caso, se llama corriente de convección, al ser un movimiento vertical. Por otro lado, el aire (como tantas otras cosas) tienden a ir desde donde hay más a donde hay menos presión (siempre se tiende hacia el estado de menor energía libre, algo que se deduce de la seguna ley de la termodinámica). Y ahí tenemos una corriente de aire de movimiento horizontal: el viento.
Pero ¿por qué tenemos vientos en zonas interiores donde no hay mar? ¿Qué genera el viento en las zonas continentales interiores? Pues que las diferentes regiones de tierra no tienen la misma composición, albedo, altura sobre el nivel del mar (presión atmosférica del aire) o incluso no reciben los rayos del Sol en el mismo ángulo, lo cual crea un calentamiento diferente en las masas de aire sobre ellas.
Hasta aquí la teoría, porque el puzzle del clima planetario es enorme, donde interaccionan una gran cantidad de factores. Además de la energía solar, debemos atender también a la humedad del aire, las corrientes marinas, las masas de aire cercanas o incluso la fuerza de Coriolis para la formación de viento. Esto hace que la predicción a largo plazo del clima sea casi un imposible con los conocimientos actuales.
En la práctica, cuando veamos en la foto del satélite un anticiclón (alta presión) cerca de una borrasca (baja presión), es seguro que tendremos que sujetarnos la boina.
Para saber más:
- Wind
- El viento (pdf)
- ¿Qué es un mapa de isobaras? (pdf)
Pero, ¿por qué hay viento? ¿Qué es lo que hace que el aire se mueva? El aire no es un elemento aislado, sino que está situado sobre dos superficies bien distintas, tanto en extensión y composición como propiedades físicas: el agua y la tierra.
El otro elemento que hace que el viento exista es el Sol. Con un elemento que aporta energía (el Sol), dos superficies con diferentes tasas de absorción de calor (el agua y la tierra), y un fluido sobre ellas que absorbe el exceso de calor de ambas, tenemos la receta para que exista el viento.
El Sol envía su energía principalmente en forma de luz visible, pero también en las otras bandas del espectro electromagnético, como el ultravioleta o el infrarrojo. Esta última genera calor, que es absorbido por las dos superficies antes señaladas. Sin embargo, como hemos dicho antes, las tasas de absorción son diferentes y "reflejan" ese calor de manera diferente. El aire que hay encima de ellas absorbe dicho calor, pero en una superficie lo podrá hacer más que en otra, debido a esas diferencias de conductividad térmica.
Cuando transmitimos calor a un gas, realmente transmitimos calor (o energía calorífica) a sus moléculas, haciendo que se muevan con más rapidez. Eso hace que golpeen con más fuerza a su alrededor, y eso es, ni más ni menos, la presión: la suma de la fuerza que ejercen las partículas del gas sobre una unidad de superficie (muy bien explicado, aquí).
Así pues, tenemos dos masas de aire con diferentes presiones y temperaturas una cerca de la otra. El aire más caliente tiende a ascender, dejando su sitio libre, por lo que el aire más frío tiende a ocupar su lugar. Ya tenemos una primera corriente de aire, pero en este caso, se llama corriente de convección, al ser un movimiento vertical. Por otro lado, el aire (como tantas otras cosas) tienden a ir desde donde hay más a donde hay menos presión (siempre se tiende hacia el estado de menor energía libre, algo que se deduce de la seguna ley de la termodinámica). Y ahí tenemos una corriente de aire de movimiento horizontal: el viento.
Pero ¿por qué tenemos vientos en zonas interiores donde no hay mar? ¿Qué genera el viento en las zonas continentales interiores? Pues que las diferentes regiones de tierra no tienen la misma composición, albedo, altura sobre el nivel del mar (presión atmosférica del aire) o incluso no reciben los rayos del Sol en el mismo ángulo, lo cual crea un calentamiento diferente en las masas de aire sobre ellas.
Hasta aquí la teoría, porque el puzzle del clima planetario es enorme, donde interaccionan una gran cantidad de factores. Además de la energía solar, debemos atender también a la humedad del aire, las corrientes marinas, las masas de aire cercanas o incluso la fuerza de Coriolis para la formación de viento. Esto hace que la predicción a largo plazo del clima sea casi un imposible con los conocimientos actuales.
En la práctica, cuando veamos en la foto del satélite un anticiclón (alta presión) cerca de una borrasca (baja presión), es seguro que tendremos que sujetarnos la boina.
Para saber más:
- Wind
- El viento (pdf)
- ¿Qué es un mapa de isobaras? (pdf)
Grandes frases de la ciencia (I)
"Si he visto más lejos, es porque estaba sobre los hombros de gigantes."
Sir Isaac Newton, refiriéndose a los científicos que le precedieron (1675, en una carta a Robert Hooke).
Sir Isaac Newton, refiriéndose a los científicos que le precedieron (1675, en una carta a Robert Hooke).
23.11.05
Manifiesto por la cultura veraz
Completamente de acuerdo con esto.
De hecho, ya he mandado un correo para adherirme al manifiesto. Lamentablemente, en un panorama social televisivo donde la cultura no crea audiencia, no creo que obtenga resultado, pero lo importante es luchar por el objetivo. Y que no se diga que no movimos ni un dedo ...
De hecho, ya he mandado un correo para adherirme al manifiesto. Lamentablemente, en un panorama social televisivo donde la cultura no crea audiencia, no creo que obtenga resultado, pero lo importante es luchar por el objetivo. Y que no se diga que no movimos ni un dedo ...
11.11.05
Vida artificial (I)
Hace un tiempo que se habla mucho de un campo de la computación que levanta pasiones y sueños: la Inteligencia Artificial. Dicho campo, tiene un hermano menor, nada conocido, pero que es tan apasionante como el anterior: la Vida Artificial.
Dicho campo trata de establecer las bases teóricas y prácticas para la simulación de organismos autónomos con capacidad de reproducción y adaptación a un medio ambiente cambiante. Una definición bastante aproximada a la vida, pero con métodos artificiales: modelos matemáticos, uso de programas de ordenador, etc.
Desde hace tiempo, se vienen formulando las bases teóricas. John Von Neumann representaba la vertiente "dura", al definir la vida como "un proceso que podía ser estudiado abstrayéndolo de su base física." Es decir, que aplicando determinadas definiciones, tan viva está una bacteria real como una simulada en un ordenador. Esta escuela utiliza la disciplina para generar "vida" artificial que pueda ayudarnos a estudiar la vida real, pero también para estudiar la emergencia de sistemas complejos a partir de elementos simples y reglas de relación sencillas.
La otra vertiente, la "suave", niega la posibilidad de generar ningún tipo de vida fuera del modelo del carbono en que se basa la mayor parte de la biosfera terrestre. Dicha escuela usa las simulaciones para estudiar con modelos matemáticos las relaciones de la vida real en un sistema complejo.
Para el desarrollo de estos modelos, normalmente informatizados, se utilizan normalmente tres factores:
Las aplicaciones de este campo son, aparte del estudio de la vida real mediante modelos, la optimización de procesos mediante los algoritmos genéticos, determinados campos concretos de la inteligencia artificial, el estudio de la emergencia (en inglés) y otros muchos, como demuestra el paulatino aumento de los artículos publicados sobre esta disciplina.
Un campo apasionante del que, seguramente, hablaré en otras ocasiones.
PD: Hace un tiempo, y con mis limitaciones manifiestas en concepto de programación, diseñé un modesto programa de vida artificial basado en un solo tipo de autómata celular imbuído en un medio ambiente con diferentes gradientes de luz y nutrientes. El modelo funciona, las entidades se reproducen, y se van adaptando mediante presión selectiva a dicho medio ambiente. De hecho, incluso dejándolo casi un día completo funcionando, tuve que interrumpirlo porque no daba señales de que las entidades murieran o se extinguieran. Quizás en próximas entregas lo ponga a vuestra disposición para que lo probéis.
Para saber más:
- Vida artificial
- Cellular automaton (y en español)
- Genetic Algorithm
Dicho campo trata de establecer las bases teóricas y prácticas para la simulación de organismos autónomos con capacidad de reproducción y adaptación a un medio ambiente cambiante. Una definición bastante aproximada a la vida, pero con métodos artificiales: modelos matemáticos, uso de programas de ordenador, etc.
Desde hace tiempo, se vienen formulando las bases teóricas. John Von Neumann representaba la vertiente "dura", al definir la vida como "un proceso que podía ser estudiado abstrayéndolo de su base física." Es decir, que aplicando determinadas definiciones, tan viva está una bacteria real como una simulada en un ordenador. Esta escuela utiliza la disciplina para generar "vida" artificial que pueda ayudarnos a estudiar la vida real, pero también para estudiar la emergencia de sistemas complejos a partir de elementos simples y reglas de relación sencillas.
La otra vertiente, la "suave", niega la posibilidad de generar ningún tipo de vida fuera del modelo del carbono en que se basa la mayor parte de la biosfera terrestre. Dicha escuela usa las simulaciones para estudiar con modelos matemáticos las relaciones de la vida real en un sistema complejo.
Para el desarrollo de estos modelos, normalmente informatizados, se utilizan normalmente tres factores:
- autómatas celulares: entidades matemáticas que representan organismos autónomos con capacidad de reproducción. Suelen poseer una información "genética" en forma de datos.
- algoritmos de reproducción: modelos o funciones matemáticas para la copia de los autómatas celulares, a menudo con una tasa de "error" que simula la mutación de la información "genética".
- algoritmos de selección: modelo del medio ambiente donde se mueven los autómatas celulares. Suelen tener restricciones de "alimento" o algún tipo de característica similar para provocar una presión evolutiva sobre los autómatas celulares y obligar así a una adaptación.
Las aplicaciones de este campo son, aparte del estudio de la vida real mediante modelos, la optimización de procesos mediante los algoritmos genéticos, determinados campos concretos de la inteligencia artificial, el estudio de la emergencia (en inglés) y otros muchos, como demuestra el paulatino aumento de los artículos publicados sobre esta disciplina.
Un campo apasionante del que, seguramente, hablaré en otras ocasiones.
PD: Hace un tiempo, y con mis limitaciones manifiestas en concepto de programación, diseñé un modesto programa de vida artificial basado en un solo tipo de autómata celular imbuído en un medio ambiente con diferentes gradientes de luz y nutrientes. El modelo funciona, las entidades se reproducen, y se van adaptando mediante presión selectiva a dicho medio ambiente. De hecho, incluso dejándolo casi un día completo funcionando, tuve que interrumpirlo porque no daba señales de que las entidades murieran o se extinguieran. Quizás en próximas entregas lo ponga a vuestra disposición para que lo probéis.
Para saber más:
- Vida artificial
- Cellular automaton (y en español)
- Genetic Algorithm
No he dejado el blog ...
Como expongo en el otro blog personal ([1]), no he abandonado la blogosfera. Simplemente, tengo otras cosas que hacer en la vida analógica y necesito más tiempo para todo.
Sé que mi grupo de lectores (o lector, Diego, que me consta que tú estás ahí) no es muy amplio, pero creo que merecen esta explicación.
Pues eso, que seguimos en la brecha.
[1] Otro maldito blog mas ...
Sé que mi grupo de lectores (o lector, Diego, que me consta que tú estás ahí) no es muy amplio, pero creo que merecen esta explicación.
Pues eso, que seguimos en la brecha.
[1] Otro maldito blog mas ...
