Mar 12 2016

Turbulencias australianas: Morning Glory

Foto: Mick Petroff

Los aborígenes australianos las llamaban kangolgi y creían que anunciaban abundancia de pájaros. Son nubes como tubos que se extienden hasta mil kilómetros. Ahora se las conoce con el nombre de Morning Glory (gloria matinal). Casi todos los años se dejan ver de octubre a noviembre en Burketown, una pequeña población al sur del golfo de Carpentaria, en Australia. A veces llegan en solitario, pero otras muchas vienen en grupos de hasta diez, una detrás de otra. Viajan a unos 40 kilómetros por hora, a una altura de alrededor de 300 metros y se extienden hacia arriba cerca de 1000 metros.

Los científicos australianos empezaron a estudiarlas en 1978 y hoy, saben cómo se forman, al menos las que llegan a Burketown antes del amanecer, procedentes del noreste. La pequeña ciudad australiana se encuentra al sur del golfo de Carpentaria que está flanqueado en su lado este por la península del Cabo York. Esta península se adentra en el mar hacia el norte, entre el golfo y el Mar de Coral. En octubre y noviembre el agua del mar está aun relativamente fría, es el principio de la primavera australiana, y la tierra empieza a calentarse más durante el día. En estas condiciones se producen brisas frescas por la tarde que en la península, soplan desde el oeste en la orilla del golfo de Carpentaria y desde el este en la del Mar de Coral. Sobre la península del Cabo York las dos brisas chocan frontalmente lo que da origen a que se consolide una fuerte turbulencia. Durante la noche, la turbulencia es arrastrada por el viento hacia el sur sobre el golfo de Carpentaria. El aire asciende por el flanco frontal de la onda, como es húmedo se condensa y forma una nube, pasa sobre el lomo de la formación nubosa y se desprende por la parte posterior. Es como una rueda que gira justo al revés de cómo debería hacerlo en relación con su desplazamiento horizontal. El vapor de agua de la nube no se mueve con ella, se forma y se deshace al tiempo que la perturbación avanza. Se produce condensación en el flanco frontal y el vapor se enfría y disuelve en el flanco posterior. Poco antes del amanecer, tras su viaje por el mar, la nube gigantesca, quizá seguida de otras más, aparece en los cielos de Burketown. Las grandes nubes continúan su viaje hacia el sur, pero cuando se adentran en tierra el aire es seco y, aunque la turbulencia persiste las nubes se disuelven. La onda se propaga como una turbulencia clara hasta unos 200 kilómetros tierra adentro, antes de desaparecer.

El 13 de octubre de 1989, en un planeador Grob-109, dos pilotos, Robert Thompson y Russell White, navegaron a vela unos 300 kilómetros aprovechando las corrientes inducidas por una de estas nubes en Burketown. Fue la primera vez que los aficionados a este deporte volaban sobre ellas en la ciudad australiana. Desde entonces otros pilotos las han sobrevolado. No deja de ser un ejercicio peligroso. El flanco posterior de las nubes es muy turbulento y cuando viajan varias juntas las zonas en que interactúan también son especialmente conflictivas. Para Burkebank, una pequeña ciudad de menos de 200 habitantes, se han convertido en un atractivo turístico y desde el año 2015 celebran un festival cuando llegan las nubes.

Estos fenómenos no son exclusivos del norte de Australia. Se producen un muchas partes de nuestro planeta, aunque no con la frecuencia y periodicidad con que ocurren en Burketown. En algunas ocasiones las turbulencias viajan sin vapor de agua, son claras, invisibles y muy peligrosas para la navegación aérea. Cuando un avión se aproxima a un aeródromo y se encuentra con una de estas perturbaciones de frente, el resultado que produce en la aeronave es el de elevarlo y de forma instintiva el piloto tratará de recuperar su trayectoria. A continuación llegará el flanco posterior de la onda, con su flujo descendente, cuyo efecto puede ser desastroso y agravarse con la corrección anterior, hasta llevar al aparato muy cerca del suelo. Si durante la aproximación el piloto se enfrenta a una serie de ondas de este tipo, una detrás de otra, se verá en la necesidad de controlar una situación bastante complicada, en la que se sucederán vientos aparentes de morro y de cola.

En cualquier caso, las nubes Morning Glory, nada tienen que ver con la película de Harrison Ford y Diane Keaton.

Mar 5 2016

El primer viaje del primer pasajero de la primera línea aérea del mundo

Los primeros servicios de transporte aéreo de pasajeros los suministró la empresa DELAG, en Alemania, con dirigibles fabricados por el conde Zeppelin. De 1910 a 1914 transportó unos 34 000 pasajeros, la mayoría en vuelos de demostración, pero más de 10 000 fueron clientes de pago. A lo largo de esos años los vuelos se realizaron sin que hubiera que lamentar la pérdida de ninguna vida humana. DELAG tuvo que interrumpir sus servicios cuando estalló la I Guerra Mundial y los reanudó después de la contienda hasta 1935, año en el que los canceló definitivamente, tras el accidente del dirigible Hindenburg.

Sin embargo, el transporte aéreo en aeronaves de ala fija tuvo sus orígenes en Estados Unidos, entre San Petersburgo y Tampa. Abram Pheil, ex alcalde de San Petersburgo, pagó 400 dólares en la subasta previa al vuelo, para convertirse en el primer pasajero de pago de las aerolíneas comerciales. El 1 de enero de 1914, el piloto Tony Jannus voló con Pheil en el pequeño hidroavión diseñado por Thomas Benoist a través de la bahía de Tampa. Tuvieron que amerizar porque se les paró el motor, pero volvió a arrancar enseguida. El vuelo inauguró los servicios de la línea aérea que había promocionado un vendedor de motores de barcos, apasionado por la aviación: Percival Elliot Fansler.

El 1 de enero de 1914, Fansler anunció en San Petersburgo, ante una multitud de más de 3000 personas, que el transporte de pasajeros en hidroavión, a través de la bahía de Tampa, sería el comienzo de una gran actividad en todo el mundo. No se equivocaba del todo, cien años después, en 2014, unos ocho mil millones de personas se subieron a unos cien mil aeroplanos, en nuestro planeta; pero, la línea de San Petersburgo tuvo que cerrarse cuatro meses después de su inauguración por falta de clientela.

El pequeño hidroavión que inauguró el transporte aéreo fue un Benoist modelo 14, construido en San Luis. Su diseñador y fabricante produjo más de 100 aeronaves de hasta 17 tipos diferentes entre 1910 y 1917 con un espíritu que lo siempre los distinguiría: “cada tuerca, tornillo, cable, madera, y pieza de tela, es examinada, verificada y probada, antes de que se incorpore a nuestras máquinas…”. Convencido de que “los cielos se llenarían de aerovías transportando pasajeros y carga”, Thomas W. Benoist fue un pionero de la seguridad aeronáutica.

El Benoist 14 pesaba 567 kilogramos, medía 8 metros de largo y tenía una envergadura de 13 metros. Llevaba un motor de 75 caballos, con 6 cilindros, refrigerado por agua con el que alcanzaba una velocidad de unos 103 kilómetros por hora. Los largueros y las costillas de las alas eran de madera de abeto y el casco estaba construido con tres planchas, también de la misma madera, separadas por capas de tela. Las alas se cubrían con tela. En la cabina cabía el piloto y un pasajero.

El piloto que transportó al alcalde sobre la bahía de Tampa, el 1 de enero de 1914, trabajaba para la empresa de Benoist y se llamaba Antony Habersack Jannus, otro pionero de la aviación. Había aprendido a manejar una avión hacía tan solo 3 años en 1911 y, en 1912, pilotó la aeronave desde la que, por primera vez en la historia de la aviación, un hombre se lanzó en paracaídas desde un biplano de Benoist. El paracaidista fue el capitán Albert Berry y el histórico salto tuvo lugar cerca de la ciudad de San Luis, en Estados Unidos, el 1 de marzo. Al año siguiente, Jannus, volvió a ocupar la primera página de los periódicos cuando voló con la actriz Julia Bruns y unos meses más tarde otra vez protagonizaría una gran noticia con su vuelo sobre la bahía de Tampa, llevando a bordo el primer pasajero de la St Petersburg-Tampa Airboat Line. De febrero a Abril de 1914, Jannus realizó para la línea aérea vuelos en la misma ruta, dos veces al día con la excepción de los domingos. Cuando la compañía de Florida cerró sus operaciones aéreas, Jannus empezó a trabajar para Glenn Curtiss, otro gran fabricante estadounidense de hidroaviones. El oficio de piloto de pruebas, en su nueva empresa, lo llevó a Rusia y allí falleció en 1916, en un accidente aéreo sobre el Mar Negro, cuando entrenaba a pilotos rusos a bordo de su aeronave: un Curtiss H-7.

La Cámara de Comercio de San Petersburgo financió el 50% de los gastos de la línea aérea durante los tres primeros meses. Los billetes se vendían a 5 dólares y la carga pagaba lo mismo por cada 100 libras de peso. Se extendieron los vuelos a otras poblaciones: Sarasota, Bradenton y Manatee. La empresa incorporó otro aeroplano y, Rogers, un hermano de Jannus se encargó de su pilotaje. Fansler dirigió la línea aérea con un gran entusiasmo, tratando de inspirar confianza al público: «no hay más riesgo de accidente en uno de estos aviones que en un automóvil, el hidroavión apenas se separa más de metro y medio del agua». Las alternativas al vuelo de San Petersburgo a Tampa, que duraba unos 24 minutos, eran 12 horas de tren o dos horas y media en barco, descontando el viaje en automóvil que, con las carreteras de la época, era impredecible. Sin embargo, el tráfico cayó cuando los residentes de invierno en Florida empezaron a moverse hacia el norte. En total transportaron 1205 pasajeros sin que ocurriera ningún percance significativo, antes de que en abril, por falta de rentabilidad, se cancelaran las operaciones.

Cien años después, en 2014, la IATA (Asociación Internacional de Líneas Aéreas) mandó construir una réplica del Benoist para conmemorar el primer vuelo de la historia del transporte aéreo. La asociación encargó al piloto acrobático Kermit Weeks que volara con la copia del Benoist la histórica ruta, pero al aviador le resultó imposible hacer que la réplica abandonase el agua. A última hora el avión se sustituyó por un Hoffman X-4, un anfibio similar al Benoist, con el que se emuló el famoso vuelo.

El primer avión de pasajeros y la primera línea aérea comercial, estaban destinados al fracaso, al igual que tantos primeros reducidos a las páginas del Guinness y estos recordatorios. Sin embargo, son forzosamente necesarios.

Feb 27 2016

Argentavis, el ave más grande del mundo

Los doctores argentinos, Rosendo Pascual y Eduardo Tonni, descubrieron huesos fosilizados de lo que parecía ser un ave de gran tamaño. Fue en 1979, y el lugar donde los hallaron se encontraba en las Salinas Grandes de Hidalgo, en La Pampa (Argentina). Llevaron la cabeza y los huesos de las alas y las patas de aquel animal al Museo de la Plata.

Durante el verano de 1979, el paleontólogo Kenneth Campbell y otros científicos recorrieron las selvas del Amazonas peruano en busca de fósiles de vertebrados. La expedición la financió el National Geographic. Recogieron más fósiles de los que habían previsto y decidieron llevarlos a Buenos Aires para compararlos con otros en el Museo de la Plata. Allí se encontraron con el descubrimiento de los dos paleontólogos argentinos. Campbell les pidió que se lo prestaran para comparar los huesos fosilizados con los restos de otras aves, también extintas, que se conservaban en Los Angeles: los teratórnidos (o teratornítidos), de la familia Teratornithidae, unos pájaros cuyos restos se encontraron en el sur de California y que habían desparecido al final de la última glaciación, en la Edad de Hielo.

En griego, teratos, quiere decir ‘asombroso’ y orni ‘pájaro’. En el sur de California, La Brea, los científicos habían encontrado lo que hasta entonces eran los pájaros más grandes que jamás volaron sobre la Tierra: aves terrestres como el Teratornis incredibilis, o marinas, como el Osteodontornis orri, cuyas alas, de punta a punta (envergadura) medían alrededor de 5 metros. Unos pájaros asombrosos. En California, a lo largo de 1980, Kenneth Campbell y sus colegas llegaron a la conclusión de que el pájaro argentino pertenecía a la familia de los Teratornithidae y lo bautizaron con el nombre de Argentavis magnificens. Una especie emparentada de algún modo con los buitres del Nuevo Mundo y las cigüeñas.

El Argentavis magnificens fue un ave realmente asombrosa que vivió en Argentina en el Mioceno Superior, hace unos seis millones de años. La envergadura de sus alas alcanzaba los 7 metros, pesaba alrededor de 70 kilogramos, medía de alto unos 2,5 metros y 3,5 metros del pico a la cola. Las plumas primarias de sus alas se extendían 1,5 metros a lo largo y 18 centímetros a lo ancho. Podía pensarse que un pájaro tan grande no pdoría volar. Sin embargo, Campbell y sus colegas llegaron a la conclusión de que sí lo hacía. Los huesos de las alas tienen el tamaño adecuado y marcas de inserciones de plumas secundarias; para los paleontólogos no tenía ningún sentido que un animal con plumas y huesos aptos para el vuelo no lo practicase.

Durante mucho tiempo se pensó que los teratórnidos eran carroñeros, como los cóndores, debido al parecido de la estructura de sus huesos con los de estas aves. Posteriormente se llegó a la conclusión de que la interpretación no era correcta. El pico largo, ganchudo, y el mecanismo de apertura de la mandíbula que le permitía abrirla mucho, se asemejaban a los de los animales que engullen las presas enteras. Las garras de los teratórnidos no eran tan fuertes como las de las águilas, y el pico y los maxilares muy débiles para matar grandes presas y trocearlas. Lo más probable es que cazaran con el pico y se tragaran a sus presas enteras. Serían pues depredadores activos, con plumas en el cuello y la cabeza. Los carroñeros, como los buitres y los cóndores, los tienen desnudos, porque hunden la cabeza en el cuerpo de sus víctimas y las plumas se llenarían de sangre seca y carne podrida que les produciría infecciones. Es posible que Argentavis magnificens fuera un depredador como las águilas, con el cuello y la cabeza emplumada, y así se modelizó cuando se construyó la primera maqueta a escala natural del pájaro. Pero tampoco se puede descartar que parte de su alimentación consistiera en animales muertos o mamíferos discapacitados, crías y huevos.

En cualquier caso, el vuelo de esta ave gigantesca no pudo ser demasiado acrobático. A partir de este dato, hay expertos como Vizcaíno, Palquist y Fariña, que han defendido la tesis de que Argentavis fue un pájaro carroñero. Estiman que una rapaz de su masa necesitaría volar unos 2160 kilómetros lineales cada jornada, para capturar el alimento diario (Existe una fórmula empírica que relaciona la masa de una rapaz con los metros cuadrados de terreno que explora cada día en busca de alimento); lo que es imposible de completar en 12 horas de vuelo, con una velocidad de crucero de 20-50 kilómetros por hora. Por el contrario, las aves carroñeras escrudiñan, cada día, una superficie que es dos y tres veces menor que las rapaces, porque se guían por el movimiento de otras aves y además vuelan a mayor altura. La presencia, en el Mioceno Superior, de un gran carnívoro terrestre con dientes en forma de sable capaz de abatir ungulados grandes para devorar sus vísceras y abandonar el resto, es un elemento que refuerza la teoría de que Argentavis magnificens vivió en un mundo que favorecería el desarrollo de los carroñeros.

En el año 2007, Sankar Chatterjee, Jack Templin y Kenneth y E. Campbell junior, publicaron los resultados de las simulaciones hechas, con ordenador, para reproducir las características del vuelo de los grandes pájaros argentinos del Mioceno. Llegaron a la conclusión de que no podrían volar batiendo las alas de forma continuada. La masa muscular supone alrededor del 17% del peso del cuerpo de las aves grandes y el 91% se ubica en los pectorales. Con esos datos, el Argentavis manificens dispondría de unos 170 vatios de potencia para volar. En realidad necesitaba unos 600 vatios, por lo que el vuelo de aleteo le estaría vedado.

Todos coinciden en que este inmenso pájaro únicamente sería capaz de planear. Si dividimos el peso del animal por la superficie de sus alas obtenemos lo que se conoce como carga alar, que para el Argentavis es del orden de 8,6 kilogramos por metro cuadrado, no mucho más de la que posee, en la actualidad, el cóndor de California (7,2 kg/m2). A mayor carga alar mayor es la velocidad de planeo. Los científicos calcularon que el menor ángulo de planeo que podría alcanzar el ave sería de unos 3 grados a una velocidad de 67 kilómetros por hora. La velocidad de descenso sería del orden de 1 metro por segundo (3,6 km/h). En esas condiciones está claro que podría despegar cuesta abajo, corriendo por una ladera, con un poco de viento en contra, o lanzándose desde una percha. No sería un ejercicio sencillo, pero factible. El aterrizaje resultaría algo más complicado, sobre todo más peligroso. Con un ángulo de 3 grados el impacto contra el suelo a más de 60 kilómetros por hora sería una experiencia desastrosa. Argentavis aprendería a tomar tierra volando hacia barlovento y ofrecer toda la superficie de sus alas al viento, para frenarse en el último tramo de la maniobra y reducir la velocidad a unos 18 kilómetros por hora. Con un poco de práctica conseguiría posarse sobre el terreno suavemente, como las cigüeñas y las gaviotas, aunque el aprendizaje le acarrease más de un revolcón.

Si un pájaro planea con una velocidad vertical de descenso de 1 metro por segundo y se encuentra con una corriente de aire ascendente cuya velocidad es superior a 1 metro por segundo, el ave empezará a subir con el aire con una velocidad ascensional igual a la diferencia entre la velocidad con que sube la corriente menos su velocidad de descenso. La corriente ascendente puede deberse al calentamiento de una zona en tierra que provoca la subida de aire caliente o a que el viento se encuentra con la ladera de una montaña que lo desvía hacia arriba. En ambos casos, si la corriente ascendente supera la velocidad de descenso del ave planeadora, al encontrarse con ella, el pájaro inicia un ascenso. Son las térmicas o las corrientes de ladera de montaña las que permiten a las aves planeadoras terrestres ganar altura. En el caso de las térmicas el chorro de aire caliente circula a través de una especie de tubo cilíndrico, desde el suelo, hacia una zona elevada en donde la corriente se enfría, se condensa, y aparece una nube: un cúmulo que sirve para indicar la presencia del meteoro. El Argentavis magnificens era capaz de planear con velocidades de descenso del orden de 1 metro por segundo, lo que le permitiría ascender en la mayoría de las térmicas y con muchos vientos en las laderas andinas. Para mantenerse en el interior de las térmicas el ave debe girar en torno al eje del cilindro que enmarca el chorro ascendente. El radio de giro de un volador depende también de su carga alar, que en el caso de este gran pájaro no es excesivamente elevada, y se estima en unos 30 metros. El Argentavis podría remontar térmicas cuyo diámetro fuera del orden de unos 100 metros.

Del análisis del entorno y la meteorología que caracterizó la zona de La Pampa argentina en el Mioceno Superior se deduce que el medio debió ser más caluroso y seco que en la actualidad, pero que un volador del tamaño y características que se atribuyen al Argentavis pudo sobrevivir, aunque no sepamos por qué desapareció.

Rapaz o carroñero, hoy podemos decir que fue el mayor pájaro que ha volado en este mundo y uno de los animales más grandes que lo han hecho, casi tanto como los gigantescos pterosaurios.

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Feb 19 2016

Grandes aves planeadoras

El libro del vuelo de las aves se encuentra disponible impreso y en edición electrónica, para localizarlo haga click en el siguiente enlace: libros de Francisco Escartí

Las alas estrechas y alargadas, son desde el punto de vista aerodinámico, las más eficientes. Eso quiere decir que la relación entre sustentación (L) y resistencia (D) es más grande en este tipo de alas que en las cuadradas, anchas y cortas. Los grandes maestros del vuelo de planeo, los pájaros oceánicos, como los albatros, siguen con precisión el consejo de la Aerodinámica y poseen las alas más estrechas y largas de todas las aves conocidas. La relación de aspecto, es decir, el cociente entre la envergadura y la cuerda media de sus alas es del orden de 15 (Relación de aspecto AR=15). Para estos pájaros la fuerza de sustentación (L), perpendicular a la dirección del viento, es unas 20 veces superior a la fuerza de resistencia (D) en la dirección del viento. Han aprendido a pasar horas, incluso días enteros, sobre el mar, sin necesidad de batir las alas y conocen todos los misterios de las corrientes de aire que se mueven cerca de la superficie de las olas. A su costa, y aprovechando los gradientes de velocidad de estas corrientes, pueden navegar centenares de kilómetros sin aletear. Y son pájaros capaces de mantenerse en vuelo con vientos frescos, cuando las demás aves buscan un refugio donde guarecerse, incapaces de seguir volando. Los albatros son las grandes aves planeadoras oceánicas.

Es interesante constatar que las aves planeadoras que vuelan sobre la tierra son, desde el punto de vista aerodinámico, bastante diferentes. Casi todas ellas se aprovechan de las corrientes térmicas ascendentes para ganar altura, unas corrientes que no existen en el mar. Una vez que han logrado alcanzar la cima de la térmica planean en busca de la siguiente térmica. Para realizar giros cerrados y seguir la corriente de aire ascendente un volador debe tener una carga alar relativamente baja. La carga alar es la cantidad de peso que soportan sus alas por unidad de superficie. Si es alta, la velocidad de vuelo tiene que ser elevada y por tanto el radio de giro: grande. Los albatros se tienen que enfrentar a vientos frescos, por lo que su velocidad de vuelo es elevada, al igual que su carga alar: alrededor de 12 kilogramos por metro cuadrado. No tiene mayor importancia que en sus giros el radio sea relativamente amplio. Por el contrario los planeadores terrestres ascienden por las térmicas a muy baja velocidad y su carga alar debe ser significativamente más baja: entre 3-6 kilogramos por metro cuadrado, para volar despacio y efectuar giros cerrados dentro de la térmica. A igualdad de peso necesitan alas con mayor superficie por lo que resultarían muchísimo más largas que las de los oceánicos, si tuvieran la misma relación de aspecto (cociente entre envergadura y cuerda). Ese alargamiento les plantearía varios problemas: el primero estructural y el segundo de maniobrabilidad, con alas tan alargadas el aterrizaje y el despegue sería complicado en lugares boscosos poblados con otros individuos de su misma especie. El resultado final es que los grandes planeadores terrestres, buitres y cóndores, poseen alas con un alargamiento significativamente más reducido que el de los albatros (AR=4-8).

A primera vista, las alas de los planeadores terrestres serían mucho más ineficientes que las de los oceánicos debido a que su relación de aspecto es bastante más pequeña. Y es posible que sea así, aunque con algunas salvedades.

En la década de 1980 varios científicos (Withers, Hummel, Kerlinger, Norberg) llegaron a la conclusión de que muchos pájaros separaban las plumas primarias de las puntas de las alas cuando planeaban, en el plano horizontal y vertical, para disminuir la resistencia inducida. De esta forma se creaban ranuras en los extremos de las alas, cuyo efecto, al igual que los winglets de los aviones, es el de interferir los torbellinos que allí se desprenden. La resistencia inducida, desde el punto de vista aerodinámico, es la que se considera asociada a la generación de sustentación y se sabe que en la medida en que aumenta el alargamiento del ala, disminuye. En la década de 1990 Vance A. Tucker, del departamento de Zoología de la universidad Duke, Durham, en Estados Unidos, demostró mediante experimentos en túneles de viento, en los que simuló el comportamiento de un ala similar a la de un busardo mixto (parabuteo unicinctus) con las rémiges abiertas en los extremos, que las ranuras disminuían la resistencia del ala. Desde entonces, todos los expertos están de acuerdo en que las aves planeadoras terrestres abren sus plumas primarias en los extremos de las alas para minimizar la resistencia inducida.

Los buitres del Nuevo y del Viejo Mundo, son los mejores planeadores terrestres. El buitre leonado pesa hasta 10 kilogramos y la envergadura de sus alas alcanza los 2,5 metros. Gracias a su extraordinaria vista, desde su atalaya observa una amplísima zona del terreno y cuando detecta la presencia de un animal muerto se dirige hacia él con las alas extendidas siguiendo una trayectoria muy precisa. La calvicie y el cuello desnudo le permite hundir la cabeza en el cuerpo de su víctima sin que apenas se ensucien sus plumas. Sus jugos digestivos son capaces de destruir casi todas las bacterias de los cuerpos enfermos que devoran. Las heces caen sobre sus patas y contienen sustancias que las esterilizan y las protegen de la contaminación que sufren en contacto con los restos orgánicos. La excelencia, como planeador terrestre, lo ha condenado a la necrofagia. Si tuviera las alas un poco más cuadradas sería capaz de maniobrar como las águilas y cazar animales vivos. Y si fueran aún más cortas sabría volar entre las ramas de los árboles en los bosques, como los gavilanes y los azores, persiguiendo a sus presas; pero entonces ya no podría encaramarse a las térmicas.

Todo tiene un precio.

Libros de Francisco Escartí (si desea información adicional haga click en el enlace)

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Feb 12 2016

La última lección de las estrellas: ondas gravitacionales

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NASA, la Galaxia del Sombrero (Hubble & Spitzer, infrarrojo)

Siempre pensé que la mayor parte de la ciencia está escrita en el cielo y hay que mirar a las estrellas para descifrarla.

Nuestros antepasados, babilónicos, egipcios, griegos y romanos, descubrieron —observando la bóveda celeste— cómo todas las estrellas giraban al unísono, alrededor de la polar ¿Todas? No, se encontraron con algunos cuerpos celestes que se movían de un modo diferente, a los que llamaron estrellas errantes. Las bautizaron con nombres de dioses: Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno. Algo especial tendrían cuando recorrían el firmamento a su antojo, siguiendo caminos inexplicables y a veces sorprendentes.

Tuvo que transcurrir mucho tiempo antes de que Nicolás Copérnico, anotara sus ideas sobre el movimiento de las estrellas errantes en un libro — De revolutionibus orbium coelestium— que no se publicaría hasta el año 1543, en que murió el científico. El polaco explicó que las estrellas errantes eran cuerpos celestes que giraban en torno al Sol, al igual que la Tierra que también pertenecía al mismo género de estrellas que hoy llamamos planetas. Dibujó un gráfico con circunferencias concéntricas en un punto en el colocó al Sol, y que representaban las órbitas de Mercurio, Venus, la Tierra (alrededor de la que ubicó otra circunferencia más pequeña para la órbita de la Luna), Marte, Júpiter y Saturno; en la circunferencia más externa situó a las estrellas: inmóviles. Entonces aún no se habían descubierto ni Urano ni Neptuno. La revolucionaria concepción del mundo de Copérnico suponía que todas las estrellas errantes, giraban alrededor del Sol, la Luna alrededor de la Tierra y la Tierra sobre sí misma. Como la distancia de la Tierra a las verdaderas estrellas era muy grande —en comparación con la de la Tierra al Sol— nosotros las vemos como si estuvieran fijas en la bóveda celeste. Ellas no giran alrededor de la polar, es la Tierra la que rota en torno a su eje, que pasa por la polar. Copérnico había estudiado las trayectorias aparentes en la bóveda celeste de las misteriosas estrellas errantes, la Luna y el Sol, vistas desde la Tierra, y para que tuvieran sentido, los cuerpos celestes debían moverse tal y como lo explicó. No resultó sencillo convencer a la gente de que la Tierra no ocupaba un lugar de referencia absoluto en el universo, pero la evidencia terminó imponiéndose.

En 1609 Galileo Galilei tuvo noticia de la existencia de un artilugio óptico con el que se aumentaba el tamaño de los objetos distantes. Empezó a construir el suyo y después de varios intentos logró perfeccionarlo. Con aquel instrumento, el telescopio, Galileo abrió un camino nuevo a los observadores del cielo. Justo ese mismo año de 1609, Johannes Kepler explicó con detalle las órbitas que describían los planetas, que se ajustaban a sus tres famosas leyes. Era un paso más en la dirección que ya había iniciado Copérnico. Para formular sus leyes, Kepler se basó en las tablas astronómicas de Tycho Brahe en las que el astrónomo había consignado con detalle la posición de los planetas.

En 1687, Isaac Newton demostró que para que las leyes de Kepler se cumplan es necesario que dos cuerpos celestes estén sometidos a una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de su distancia. Newton transformó el mundo científico; el origen de la revolución estuvo en la curiosidad que desde siempre habían suscitado las antiguas estrellas errantes.

Y los astrónomos continuaron escudriñando los cielos con telescopios cada vez más poderosos. Todo cuanto podía verse en el cielo no era sino luz, que según Newton estaba compuesta de pequeñas partículas. Aunque en 1678 Christian Huygens propuso que la luz era un fenómeno ondulatorio, el prestigio de Newton hizo que los científicos no otorgaran demasiada atención a las ideas del científico holandés y durante muchos años prevaleció la teoría corpuscular de la luz. Pero a mediados del siglo XIX, Thomas Young únicamente podía explicar el fenómeno de las interferencias luminosas recurriendo a la teoría ondulatoria de Huyghens. Faraday y Maxwell confirmaron que la luz también estaba asociada a una vibración electromagnética de alta frecuencia. Todo cuanto nuestros ojos percibían y que nos llegaba del espacio eran radiaciones electromagnéticas. Sin embargo, las radiaciones electromagnéticas cubrían un espectro muchísimo más amplio que el de la luz visible

Las radiaciones electromagnéticas se propagan a la velocidad de la luz (300 000 kilómetros por segundo) y se caracterizan por su longitud de onda (λ), o frecuencia (f), que oscila desde señales de frecuencia extremadamente baja (longitudes de onda de millones de metros) a las de altísima frecuencia, como los rayos cósmicos ( longitudes de onda de cien milésimas de nanómetro). De mayor a menor longitud de onda, las radiaciones electromagnéticas son: de radio (onda larga, corta, VHF, UHF), las microondas, el radar, el infrarrojo, el espectro visible del rojo al azul y el ultravioleta, los rayos X, los rayos gamma y los rayos cósmicos. Lo que podemos ver con nuestros ojos, es una pequeña parte de las radiaciones electromagnéticas, las situadas en el espectro visible, cuyas longitudes de onda van de 750 nanómetros (infrarrojo) a los 400 nanómetros (ultravioleta).

Muchos científicos concluyeron que para que la luz se propagara por el espacio haría falta un medio o éter, al igual que las ondas sonoras necesitan del aire, o las olas del mar, el agua. El éter debería permanecer absolutamente inmóvil por lo que sería posible medir la velocidad de la Tierra con respecto al éter mediante las diferencias de la velocidad de la luz que partiera de nuestro planeta siguiendo la dirección de su movimiento y en contra. En la década de 1880 se efectuaron varios experimentos con la intención de determinar el movimiento de la Tierra con respecto al éter, midiendo variaciones en la velocidad de la luz; el más famoso fue el de Albert A, Michelson y Edward W. Morley, en 1887. Sin embargo, todos los experimentos concluyeron que la velocidad de la luz es constante, no varía en función de la velocidad del punto de referencia desde el que se efectúa la medición. Para resolver este conflicto aparente, Hendrik Lorentz propuso que el movimiento de un sistema en el éter puede originar que la longitud de dicho sistema, en la dirección de la velocidad, se contraiga y que el tiempo se modifique. La transformación de Lorentz (1904) establece la relación entre tiempo y longitud de dos sistemas que se mueven con una velocidad relativa uniforme, para que la velocidad de la luz permanezca constante. A partir de las ideas de Lorentz, Einstein formuló la teoría de la Relatividad.

A principios del siglo XX, el estudio de lo que ocurría en el espacio exterior había facilitado el desarrollo del conocimiento, desde la Mecánica Clásica de Newton hasta la Relativista de Einstein. Sin embargo, las observaciones que se hacían del universo se limitaban a la información que nos llegaba del mismo codificada en forma de radiaciones electromagnéticas en la banda del espectro visible. Los científicos únicamente veían lo que sus ojos podían mostrarles del universo. En 1930, un ingeniero de la Bell Telephone Laboratories, Karl Jansky —que investigaba con una antena direccional las interferencias en las transmisiones trasatlánticas de voz, en onda corta— descubrió casualmente señales de radio procedentes de la Vía Láctea, en la constelación de Sagitario. En 1933 hizo público su hallazgo, lo que dio origen al nacimiento de la radioastronomía. Los astrónomos de todo el mundo empezaron a construir radiotelescopios e interferómetros, aislados o en grupos, para escudriñar y estudiar todos los rincones del cielo, en búsqueda de ondas electromagnéticas con lo que sus ojos se abrieron a mundos, hasta entonces inexplorados. Los pulsares, quásares, radio galaxias y la enigmática radiación de fondo que nos describe cómo era el universo en el momento de su creación, se han ido desvelando ante nuestros ojos, desde entonces.

La atmósfera terrestre atenúa las radiaciones en general y en mayor medida las de alta frecuencia. Para estudiar las radiaciones electromagnéticas procedentes del universo, en franjas que resultan más difíciles de observar desde la Tierra, se han puesto en órbita varios telescopios espaciales: COBE (1989-1993), Hubble Space Telescope (1990), Compton Gamma Ray Observatory (1991-2000), Chandra X-Ray (1999), Spitzer Space Telescope (2003). Estas plataformas han aportado información muy relevante sobre la radiación de fondo del universo y su composición, radiación gamma procedente de estrellas de neutrones, agujeros negros, supernovas, y materia oscura, entre otros.

Ver el mundo con ojos capaces de escudriñar la totalidad del espectro de las señales electromagnéticas parecía ser el límite de a cuanto podíamos aspirar en materia de percepción. Desconocíamos la forma de capturar otros mensajes procedentes del universo. Einstein anunció en 1916 que las masas sometidas a aceleraciones emiten ondas gravitacionales que se propagan a la velocidad de la luz y alteran el espacio tiempo. Estas ondas nada tienen que ver con el electromagnetismo, al igual que este nada tiene que ver con el sonido. Sin embargo, la teoría del gran científico alemán de principios del siglo pasado postula que en el mundo en que vivimos nos llegan de todas partes ondas gravitacionales. A diferencia de las electromagnéticas, para nuestros sentidos son invisibles e inapreciables, con independencia de su frecuencia o longitud de onda. Sin embargo, este año 2016 nos deparaba una fantástica sorpresa.

Hace 1300 millones de años dos agujeros negros que giraban uno alrededor del otro se fusionaron. El terrible impacto de los agujeros negros produjo ondas gravitacionales que, en septiembre del pasado año, atravesaron la Tierra. No nos habríamos enterado si cerca de un millar de científicos del Laser Inerferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) no hubieran dispuesto un sofisticado laboratorio para detectarlas. En Hanford, Washington, y Livingston, Louisiana, las estaban esperando. El director del LIGO, David Reitze, un físico del Instituto de Tecnología de California (Caltech), hizo público el 11 de febrero de 2016 que su equipo había detectado el paso de la onda gravitacional cuyo efecto sobre la Tierra fue la de contraer y expandir su masa una longitud igual a una parte de las que resultan al dividir un nanómetro en cien mil segmentos idénticos.

Para detectar las ondas gravitacionales, los dos laboratorios del LIGO están dotados con sistemas de rayos láser que recorren trayectorias de igual longitud, con dos brazos que forman un ángulo de noventa grados. En ausencia de perturbaciones del espacio-tiempo, los rayos llegan simultáneamente a un punto de observación, pero si se produce una contracción o dilatación del espacio-tiempo, en alguna de las direcciones, los rayos llegan al punto de destino con fases distintas, se interfieren, y es posible determinar la magnitud de dicha contracción o dilatación.

El 14 de septiembre de 2015, a las 9:51 de la madrugada (UTC), en Hanford, se observó una oscilación con una frecuencia de 35 ciclos por segundo que se incrementó hasta los 250 ciclos antes de desaparecer 0,25 segundos después. Con un adelanto de 7 milisegundos, la misma señal se había detectado en la instalación de Livingstone. Los laboratorios están separados unos 3000 kilómetros y la diferencia de tiempo en el paso de la onda gravitacional permite determinar la dirección de su procedencia.

Para que las ondas gravitacionales sean perceptibles, las masas sometidas a aceleración deben ser muy grandes. Por citar un ejemplo, el Sol y la Tierra, al moverse, emiten una onda gravitacional cuya potencia apenas es de unos 200 vatios. Mediante ejercicios de simulación, los científicos del LIGO llegaron a la conclusión de que la onda procedía de dos objetos cuya masa era 29 y 36 veces mayor que la del Sol y que giraban en espiral uno alrededor del otro a unos 210 kilómetros de distancia antes de colisionar. El choque convirtió a los dos agujeros negros en otro cuya masa era 62 veces la del Sol y una cantidad aproximada de energía equivalente a la masa de 3 soles se esparció por el universo en forma de ondas gravitacionales. Es la mayor explosión cósmica que el hombre ha sido capaz de detectar, después de la radiación del “Big Bang”.

Hasta ahora nunca se habían observado las ondas gravitacionales de una forma directa, aunque los astrónomos estadounidenses Russel Hulse y Joseph Taylor demostraron su existencia en 1974: los científicos observaron que la ralentización del movimiento de dos estrellas de neutrones (pulsares), solamente podía explicarse considerando la emisión de ondas gravitacionales. El hallazgo les valdría el premio Nobel de Física del año 1993. En 1979, la US National Science Foundation (NSF) —con el apoyo y colaboración de otras organizaciones científicas internacionales— decidió financiar al Instituto de Tecnología de California y al MIT para desarrollar un laboratorio que permitiese detectar las ondas gravitacionales. Hasta el año 1994 no se inició la construcción del LIGO y de 2002 a 2010 se llevaron a cabo las primeras observaciones en este laboratorio, sin ningún resultado. De 2010 a 2015 se invirtieron 205 millones de dólares para mejorar los detectores y las observaciones con el nuevo equipo empezaron en septiembre. A los pocos días, el LIGO consiguió detectar la primera onda gravitacional de la que tenemos una constancia directa.

Se trata de un descubrimiento formidable, ondas de otra naturaleza cuyos misterios y utilidad nos revelarán los científicos a lo largo de los próximos años. Especular es inútil. Lo importante es mirar a las estrellas y leer en sus profundidades los mensajes que guardan para nosotros.

Feb 5 2016

Muerte y resurrección del noveno planeta

Imagen: NASA

Dijo que más allá de Plutón existía otro planeta que cada 3600 años pasaba cerca de la Tierra. También explicó que la última vez que se acercó fue en la época en que la civilización sumeria ocupaba Babilonia y que nuestros antepasados dejaron grabado el recuerdo en un sello cilíndrico, que se conserva en un museo de Berlín. El planeta se llama Nibiru y está habitado por una avanzada civilización: los anunnaki. Zecharia Sitchin (1920-2010) es el autor de los libros que cuentan la historia de Nibiru y los anunnaki. Según muchos expertos, las interpretaciones que hace de los grabados sumerios son muy discutibles o completamente falsas.

Hay que reconocer que ni siquiera en la página web oficial de Sitchin se ha interpretado que el noveno planeta de la Tierra —que los científicos del Instituto de Tecnología de California (Caltech) creen haber descubierto a finales de enero de 2016— es Nibiru. Sin embargo, son muchos los que cuando Konstantin Batygin y su colega, Mike Brown, anunciaron sus firmes sospechas de la existencia de un noveno planeta en el Sistema Solar, se acordaron de Sitchin y se plantearon que podría tratarse de Nibiru. Sin embargo, los seguidores de Sitchin lo desmienten porque el periodo de rotación alrededor del Sol de Nibiru es de 3600 años, en vez de más de 10 000 que son los que atribuyen los científicos estadounidenses al nuevo planeta. Para la facción ortodoxa de los que creen en las interpretaciones que hizo Zecharia Sitchin de los grabados sumerios, Nibiru y los anunnaki no tardarán mucho en regresar, pero no tienen nada que ver con el objeto celeste al que se refieren los científicos californianos.

Este posible noveno planeta vendría a ocupar el vacío que dejó Plutón, descatalogado como tal por la Unión Internacional Astronómica (IAU), en 2006, al no cumplir una de las tres condiciones que debe satisfacer un cuerpo celeste para ser considerado como planeta del Sistema Solar: orbitar alrededor del Sol, poseer suficiente masa para mantener una forma esférica y moverse en una órbita despejada. Plutón no satisface la tercera condición. El que fue planeta de la Tierra, descubierto por Clyde William Tombaugh en 1930, pasó a engrosar la lista de los cuerpos celestes denominados planetas enanos. Y de un día para otro, dejamos de contar con nueve planetas en nuestro Sistema Solar para quedarnos con los ocho tradicionales dioses romanos: Mercurio (comercio), Venus (amor), Tierra (tierra), Marte (guerra), Júpiter (justiciero), Saturno (agricultura), Urano (cielo) y Neptuno (mar).

De los cinco primeros planetas, con excepción de la Tierra, tenemos conciencia de que existen desde épocas muy remotas. Los antiguos se dieron cuenta de que eran estrellas errantes en la bóveda celeste porque no giraban, como todas, manteniendo su posición relativa con respecto a las demás. El movimiento de las estrellas errantes sirvió para que los hombres descubrieran que aquellos cuerpos orbitaban alrededor del Sol, al igual que la Tierra. Fue Nicolás Copérnico (1473-1543), quién incluyó a la Tierra en la lista de los planetas y le quitó al Sol su condición de estrella errante.

Tuvieron que pasar muchos años hasta que un aficionado a la Astronomía, músico de profesión, nacido en Alemania, pero residente en Bath (Reino Unido), descubriera Urano. Para encontrarlo, Friedrich Wilhelm Herschel, empleó un telescopio que había construido en el sótano de su casa durante sus ratos libres. Tras el descubrimiento, en 1781, del séptimo planeta del Sistema Solar, Urano, los científicos buscan a los nuevos por el efecto que su masa induce en los visibles.

Neptuno fue descubierto gracias a los cálculos de un matemático francés: Urbain Le Verrier. El director del observatorio astronómico de París, Alexis Bouvard, publicó unas tablas con las posiciones del planeta Urano que resultaron erróneas. Bouvard intuyó que las desviaciones se debían al efecto gravitatorio sobre Urano de otro planeta, hasta entonces desconocido. Le Verrier hizo los cálculos y envió sus resultados, con la posición exacta del supuesto planeta, al director del observatorio de Berlín, Johann Galle. El 23 de septiembre de 1846, Galle y Heinrich d’Arrest descubrieron a Neptuno en el lugar indicado por Le Verrier.

La historia del hallazgo de Neptuno impresionó a Percival Lowell, un adinerado estadounidense entusiasta de la Astronomía y obsesionado con los supuestos canales marcianos. Powell financió la construcción de un gran observatorio y especuló con la idea de la existencia de otro planeta que perturbaba la órbita de Neptuno. Murió sin encontrarlo. Años más tarde, en su observatorio de Flagstaff, el joven astrónomo Tombaugh descubrió lo que se suponía que era el planeta que buscó Lowell: Plutón. Sin embargo, con el tiempo se comprobaría que todo fue obra de la casualidad porque la masa de aquel objeto celeste era mucho más pequeña de lo que se supuso en un principio y no podía afectar la órbita de Urano.

Ahora, parece ser que un grupo de científicos del Caltech vuelven a deducir la existencia de un planeta por el efecto que su masa produce en el movimiento de otros cuerpos celestes. Konstantin Batygin y Mike Brown estudiaron las órbitas alrededor del sol de dos cuerpos, denominados Biden y Sedna, que junto con otros cuatro objetos siguen un conjunto de trayectorias cuya explicación sugiere la existencia de un planeta con una masa que podría ser diez veces la de la Tierra. Todos estos cuerpos se adentran en el espacio lejano y frío del Cinturón de Kuiper. En su posición más cercana al sol el planeta estaría a una distancia de 200 o 300 unidades astronómicas y en la más alejada, de 600 a 1200 (Una unidad astronómica es igual a la distancia entre la Tierra y el Sol: alrededor de 150 millones de kilómetros). El tiempo que el presunto planeta tardaría en dar una vuelta completa al sol podría oscilar entre 10 000 y 20 000 años.

Va a ser muy difícil observar directamente un cuerpo tan alejado de nosotros, aún con una masa diez veces superior a la de la Tierra, y sin saber el lugar exacto en el que se encuentra. A Konstantin Batygin le gustaría merecer el honor de verlo por primera vez, pero no le importa que otro astrónomo se le anticipe. Fue uno de los científicos que trabajó activamente en la Unión Astronómica Internacional para que a Plutón se le diera de baja en la lista de los planetas y dice que «a todos los que les ha desilusionado que Plutón haya dejado de ser un planeta, les encantaría saber que es posible encontrar otro planeta verdadero. Ahora podemos descubrirlo y hacer que el Sistema Solar tenga otra vez nueve planetas».

¿Estará arrepentido Batygin de haber contribuido a que Plutón se le considere un planeta enano?

Ene 29 2016

El Challenger y las lanzaderas espaciales

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El profesor Charles Wyville Thomson de la universidad de Edinburgo consiguió, a través de la Royal Society de Londres, que la Royal Navy británica cediera el buque Challenger para llevar a cabo una extraordinaria expedición científica. El buque zarpó de Portsmouth, en Inglaterra, el 21 de diciembre de 1872 y arribó a Spihead, Hampshire, el 24 de mayo de 1876, después de 1250 días de los que 713 los pasó en el mar. Navegó 68 890 millas náuticas, con un grupo de científicos, ayudantes, oficiales de marina y tripulación que encontró alrededor de 4700 especies de animales marinos, hasta entonces desconocidas. Una vez finalizado el viaje, los expertos tardaron diecinueve años en compilar sus informes, en 50 volúmenes, que recogían la profundidad, temperatura a distintos niveles, meteorología, características de los fondos y de la vida marina de 360 puntos oceánicos diferentes. Uno de ellos, conserva en la actualidad el nombre de abismo del Challenger y está en la fosa de las Marianas donde los expedicionarios constataron la existencia de profundidades que pasaban de los 8 000 metros. El espíritu del Challenger ha perdurado a través de los años y su nombre se reutilizó para designar a la lanzadera espacial que tenía que sustituir a la Columbia.

En 1969 el vicepresidente de Estados Unidos, Spiro Theodore Agnew, presidía el consejo nacional de la comisión de aeronáutica y del espacio estadounidense. Dicho consejo tuvo que recomendar, tras el viaje del hombre a la Luna, la misión que se les asignaría en el futuro a los astronautas de la NASA. Se le presentaron cuatro opciones: enviar un hombre a Marte, seguir con los vuelos tripulados a la Luna, desarrollar un programa espacial en la órbita terrestre o cerrar las costosas actividades tripuladas espaciales. El comité se inclinó por las operaciones tripuladas en la órbita terrestre y el presidente Nixon decidió que se llevara a cabo su recomendación. El nuevo programa espacial incluía el desarrollo de una lanzadera y el de una estación espacial. De la lanzadera espacial ya se habían hecho varios estudios y la idea básica consistía en impulsar una nave con alas mediante cohetes en una primera etapa del vuelo; en la segunda etapa, la nave utilizaría sus propios motores hasta situarse en órbita. El vehículo espacial tendría capacidad para regresar a la Tierra y aterrizar en un aeródromo, como cualquier aeroplano. El empleo de elementos reutilizables abarataría, según los cálculos iniciales, el coste de las operaciones. Esta alternativa parecía más económica que mantener la línea de producción del costoso y gigantesco cohete Saturn V, aunque se tuviera que efectuar un número mayor de viajes al espacio para transportar la misma carga útil.

La primera lanzadera espacial fue el Columbia; se contrató el año 1972 pero no efectuó su primer vuelo de pruebas hasta el 12 de abril de 1981. El diseño de la lanzadera incluía tres módulos: la nave orbital (Columbia), dos cohetes impulsores de combustible sólido y un tanque externo que contenía combustible (hidrógeno) y comburente (oxígeno), líquidos. El conjunto se lanzaba en posición vertical; durante la primera etapa era impulsado por los dos cohetes (recuperables) de combustible sólido y los tres motores cohete de la nave orbital, alimentados por el tanque externo; cuando se agotaba el combustible sólido, al cabo de unos dos minutos, los cohetes se desprendían del conjunto, sujetos por paracaídas, y la nave continuaba impulsada por sus motores. El tanque externo era desechable y se separaba de la nave poco antes de entrar en órbita. Los ajustes para corregir la órbita y el impulso para iniciar la reentrada, una vez finalizada la misión, se efectuaban con otros motores auxiliares con que contaba la nave orbital. En su viaje de vuelta a la Tierra la nave orbital planeaba hasta la base de la Fuerza Aérea, Edwards, en California, o el centro espacial Kennedy, donde aterrizaba. Cuando tomaba tierra en California, un Boeing 747 especial, la recogía para transportarla al centro espacial de Florida.

En un principio, de 1981 a 1985, se completaron cuatro lanzaderas: Columbia, Challenger, Discovery y Atlantis. Tas el accidente de Challenger, se fabricó una quinta nave, Endeavour, que voló por primera vez en mayo de 1992. Después de 30 años de servicio, en 135 misiones repartidas entre las 5 lanzaderas, el 21 de julio de 2011 Atlantis puso punto final al programa cuando aterrizó en el centro espacial Kennedy. Es muy cuestionable que los servicios prestados por estas naves fueran tan eficientes, como imaginaron quienes los concibieron. Se hicieron muchísimos menos viajes de los que inicialmente se pensó que podrían llevarse a cabo; debido a los múltiples fallos de las lanzadoras fue necesario devolverlas a los talleres para corregir defectos e introducir mejoras. Las labores de mantenimiento resultaron muy laboriosas y caras. La necesidad de llevar tripulación a bordo, a la larga, resultó una estrategia más costosa que la de utilizar sondas con cohetes desechables. A lo largo de la vida del proyecto la tecnología evolucionó tan rápidamente que el diseño original de 1972 quedó obsoleto demasiado pronto. La lista de inconvenientes asociados al programa es bastante larga, pero lo peor serían los dos accidentes.

Los siete tripulantes del Columbia perdieron la vida el 1 de febrero de 2003 cuando la nave reentraba en la atmósfera para regresar a la Tierra. Durante el ascenso se desprendieron restos del tanque exterior que dañaron algunas láminas de protección térmica de la nave orbital. Los desperfectos en la coraza permitieron que aire muy caliente penetrara en el interior de la estructura del ala que desestabilizó la nave hasta el punto de romperla en pedazos que se desgajaron lentamente.

El otro accidente lo protagonizó el Challenger y ocurrió el 28 de enero de 1986, 73 segundos después del despegue. El fallo de una junta tórica de uno de sus cohetes lo convirtió en una bola de fuego. La cabina sobrevivió al incendio, se vio sometida a aceleraciones del orden de 20 g y continuó una trayectoria balística hasta caer al mar a una velocidad de más de 300 kilómetros por hora. Es posible que cuatro, de los siete tripulantes, sobrevivieran hasta que la cabina impactase contra la superficie del océano; a partir de ese momento, todos habrían muerto.

La desafortunada lanzadera Challenger no sólo llevaba el nombre del buque oceánico que surcó casi todas las aguas del planeta hacía más de cien años. La NASA también había utilizado el mismo para bautizar el Módulo Lunar de la misión Apollo 17. Fue la última que llevó al hombre a la Luna y la primera cuya tripulación contaba con un astronauta científico: Harrison Hagan Schmitt, doctor en Geología por la universidad de Harvard. El norteamericano logró que de los 12 hombres que han pisado nuestro planeta, al menos uno de ellos no sea piloto de reactores de la Fuerza Aérea estadounidense. Han pasado ya muchos años desde la última vez, el 13 de diciembre de 1972, que un hombre se paseara por la Luna.

¿A dónde nos llevará el próximo Challenger?

Ene 19 2016

Accidentes aéreos con bombas atómicas a bordo: Palomares y cuatro más

Bomba MK 39, Goldsboro

Al coronel Pete Warden, no le gustó la propuesta de los ingenieros de Boeing. El jueves 21 de octubre de 1948, Ed Wells, George Schairer y sus colegas se retiraron al hotel Van Cleve de Dayton, contrariados porque su Modelo 462, un turbo hélice con 6 motores, no satisfacía las expectativas de la Fuerza Aérea estadounidense. A la mañana siguiente, después de una larga noche de trabajo en la que modificaron el diseño del 462, se presentaron otra vez en la oficina del coronel con una nueva oferta, esta vez con motores a reacción. Warden se mostró más receptivo que el día anterior y les sugirió cambios adicionales. Un par de ingenieros de Boeing que se hallaban en Dayton, por otros motivos, se unió al grupo de Wells durante el fin de semana. El sábado, Schairer compró madera de balsa, pegamento, pintura de plata y herramientas para tallar, con lo que empezó a construir una maqueta del nuevo Modelo 464. El domingo, contrataron una mecanógrafa para pasar a limpio la oferta de 33 páginas. El lunes 25, el equipo de Boeing se presentó en su despacho con una bonita maqueta de unos 35 centímetros que reproducía la figura de un avión con 8 motores a reacción sujetos por 4 góndolas y la propuesta del Modelo 464. Acababa de nacer una máquina de volar que cuatro años más tarde empezaría a fabricarse con el nombre de B-52 o Stratofortress (fortaleza estratosférica) y se mantendría en servicio durante cinco décadas. Entre las muchas historias que estos aviones protagonizaron, algunas de ellas, estarían a punto de causar una tragedia irreparable.

Cuando en 1961 la Unión Soviética levantó el muro de Berlín, al tiempo que parecía ostentar una posición hegemónica en el desarrollo de misiles balísticos de largo alcance capaces de transportar cabezas nucleares, Estados Unidos asignó a su flota de B-52 una misión arriesgada y peligrosa. Equipados con bombas atómicas de 1,5 a 4 megatones, sus gigantescos bombarderos empezaron a volar, día y noche, tres rutas que bordeaban las fronteras de la Unión Soviética. Una desde Alaska, otra desde el norte de Estados Unidos hacia Groenlandia y la tercera, desde Carolina del Norte hasta Turquía. Esta tercera ruta, sobrevolaba la España gobernada por el general Franco, con quién Estados Unidos firmó los correspondientes acuerdos para que sus bombarderos pudieran repostar en vuelo en el espacio aéreo español. Esta ruta se cubría con seis vuelos diarios. Con esta operación, bautizada con el nombre de Chrome Dome, Estados Unidos mantendría muy cerca del territorio enemigo, de forma permanente, un importante arsenal nuclear, capaz de alcanzar sus objetivos militares con gran rapidez.

De 1961 a 1968, año en el que se cancelaron los vuelos alrededor de la Unión Soviética con los B-52 cargados con bombas atómicas, se estrellaron cinco de estos aviones. A estos accidentes se los designaría con el sobrenombre de Broken Arrow (flecha rota).

La primera Broken Arrow se produjo el 24 de enero de 1961 en Goldsboro, Carolina del Norte. Un B-52 se aproximaba a su base cuando una fuga de combustible terminó por obligar a la tripulación a abandonar la aeronave. De los ocho tripulantes, tres perdieron la vida. El avión transportaba dos bombas de 3-4 megatones, tipo MK 39, de las que una se recuperó intacta y la otra cayó en un terreno fangoso a más de mil kilómetros por hora. La que resultó indemne, según diversas fuentes, estuvo a punto de estallar. La otra se desintegró y el núcleo principal quedó hundido a unos 55 metros de profundidad; no se pudo recuperar debido a que en la excavación se produjeron fuertes inundaciones. Las MK 39 poseen un poder destructivo que es 250 veces superior al de la bomba que explotó en Hirosima.

El 14 de marzo de ese mismo año, otro B-52 se estrelló a 15 millas al este de la ciudad de Yuba, California. Una avería en el sistema de presurización de la cabina le obligó a descender a 3000 metros lo que incrementaría el consumo de combustible durante el vuelo. No pudo repostar en el aire y se quedó sin combustible. Los ocho tripulantes lograron saltar en paracaídas sin sufrir mayores percances. Las cuatro bombas que transportaba el avión se recuperaron sin que los explosivos convencionales llegaran a detonar.

El 13 de enero de 1964 un B-52 regresaba de su misión europea y una fuerte turbulencia le obligó a descender. Su estabilizador vertical se rompió durante el incidente lo que hizo que el piloto ordenara a la tripulación que lo abandonara al no poder controlarlo. El avión se estrelló en la granja Stonewall Green, en Maryland. Tres tripulantes perecieron en el accidente, dos de ellos en la nieve y el tercero porque no pudo abandonar el aparato. Las dos bombas atómicas que transportaba se recuperaron, intactas, entre los restos de la aeronave.

El 21 de enero de 1968, cerca de la base aérea de Thule en territorio de Groenlandia administrado por Dinamarca, se declaró un incendio en la cabina de un B-52 que transportaba cuatro bombas de hidrógeno. Seis miembros de la tripulación consiguieron saltar en paracaídas, pero uno de ellos no y pereció en el accidente. Los detonantes convencionales explotaron y en la zona se midieron niveles de contaminación relativamente altos. A pesar de la adversidad climatológica, con temperaturas de -50 grados centígrados y vientos que superaban los 100 kilómetros por hora, las autoridades estadounidenses y danesas iniciaron los trabajos de limpieza para evitar la contaminación del mar, en una zona de unos ocho kilómetros cuadrados. Las operaciones de limpieza, en las que participó un mini submarino y colaboraron unas 700 personas, se prolongaron hasta el 13 de septiembre de aquel año. En total se evacuaron más de dos millones de litros de líquidos contaminados. El gobierno danés exigió que los materiales radioactivos se sacaran de Groenlandia y los estadounidenses los transportaron a Carolina del Sur. Se especula sobre la posibilidad de que una de las bombas no pudo ser encontrada.

El accidente de Groenlandia fue la última Broken Arrow ya que, debido al riesgo que entrañaba, Estados Unidos canceló la operación Chrome Dome; además, los nuevos misiles balísticos de largo alcance la hacían innecesaria.

Dos años antes del accidente en territorio danés, otro B-52 se había estrellado en España con cuatro bombas de hidrógeno de 1,5 megatones a bordo. El avión, Tea 16, prestaba el servicio junto a otro B-52: Tea 12. Mientras un nodriza (KC-135), abastecía a este último, su piloto « observó bolas de fuego y lo que parecía la sección central de un ala en una barrena plana» (según el informe de la Fuerza Aérea). Tea 16 había chocado con su avión nodriza cuando se aproximaba para realizar el acoplamiento a 31 000 pies de altura. El tanquero explotó al tiempo que Tea 16 sufría daños que le impidieron seguir volando y se precipitó al suelo. Cuatro de los once tripulantes de los dos aviones se salvaron; tres de ellos fueron rescatados en el mar por pescadores españoles. El accidente ocurrió el 17 de enero de 1966 a las 9:22 de la mañana sobre el cielo español de la población almeriense de Palomares, en el litoral mediterráneo. El presidente de Estados Unidos se enteró del suceso mientras desayunaba. «Haz todo lo posible para encontrarlas» —le dijo a su secretario de Defensa. La primera bomba la hallaron las autoridades españolas enseguida: estaba intacta en la playa. La segunda apareció a la mañana siguiente: el detonante convencional había explotado y el plutonio contaminaba el entorno. Poco después, esa misma mañana, apareció la tercera bomba, en condiciones similares a la segunda. De la cuarta no se supo nada ni aquel día ni en aquella semana. Durante 80 angustiosas jornadas más de 600 militares estadounidenses y fuerzas de seguridad españolas estuvieron buscando la cuarta bomba, hasta que alguien supo atar suficientes cabos como para preguntarle por su paradero a un pescador: Francisco Simó Orts. Paco el de la bomba, la había visto caer en el mar y se aprestó a indicar a las autoridades el lugar exacto en donde se encontraba: en el fondo del mar, a 869 metros de profundidad y cinco millas de la costa.

Según las autoridades españolas, preocupadas por el turismo, no había ocurrido nada. El ministro de Turismo, Fraga Iribarne, y el embajador estadounidense se dieron un chapuzón en la playa almeriense, ampliamente difundido por la prensa y la televisión. A Paco, el de la bomba, el ministro Solís le impuso una medalla. Mientras tanto los niños cantaban: «No te quieres enterar, yey, ye, que la bomba va explotar, yey yeye yé…». Sin embargo los expertos sabían que la contaminación del plutonio había afectado tierras de cultivo y parte del poblado, extendiéndose sobre una amplia zona de unas 226 hectáreas. En los días que siguieron, el equipo norteamericano se llevó a Georgia unas 1700 toneladas de material contaminado; sin embargo los trabajos de limpieza no fueron suficientemente exhaustivos y el problema subsiste en la actualidad. La Junta de Energía Nuclear (JEN) y posteriormente el Ciemat (Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas), han venido, haciendo desde entonces, un seguimiento de la salud de las personas y de la radioactividad en la zona. Según el Ciemat en el área afectada aún queda medio kilo de plutonio, en una extensión de unas 60 hectáreas; habría que extraer alrededor de 50 000 metros cúbicos de tierra para limpiar la zona. Tras numerosas gestiones, en octubre de 2015, el secretario de Estado norteamericano John Kerry y el ministro de Asuntos Exteriores español, José Manuel García Margallo, firmaron un acuerdo por el que Estados Unidos se compromete a gastar unos 640 millones de dólares para limpiar definitivamente la zona contaminada de Palomares.

Los accidentes de los B-52 que transportaban bombas nucleares estuvieron a punto, en varias ocasiones, de organizar un desastre humanitario de proporciones inimaginables. Un desastre que no se habría limitado a la explosión nuclear en zonas habitadas de un artefacto centenares de veces más potente que los que originaron la muerte a 246 000 personas en Hirosima y Nagasaki. La explosión atómica en cualquier territorio, podría interpretarse como un ataque nuclear enemigo y desencadenar una guerra nuclear de carácter global.

Ene 13 2016

La aviadora Tracey Curtis-Taylor tras Lady Mary y Amy Johnson

Amy Johnson antes viajar a Australia, 1930

El entusiasmo por la aviación se lo contagiaron los primeros libros que leyó ( Those Magnificent Men in their Flying Machines y Flambards) cuando tenía once años. La película Memorias de África le provocó un deseo irresistible de sobrevolar el continente africano. Desde entonces Tracey concibió un proyecto para su vida capaz de producir las mismas sensaciones que algunas escenas de la película. Para ella, los aviones antiguos, con sus riostras, pistones, alas de tela, costillas de madera, cables y tapicerías de cuero, son la encarnación del deseo humano de volar. En 2009 descubrió a Lady Heath y entonces decidió que debía repetir el histórico vuelo a Ciudad del Cabo y contar su historia. Lo hizo en el año 2013, y el 9 de enero de 2016 aterrizó en Sidney con su Boeing Stearman, Spirit of Artemis —un avión de época construido en 1942, biplano con la cabina descubierta— para completar otra gesta en recuerdo de Amy Johnson, la gran aviadora británica.

Tracey Curtis-Taylor nació en Stamford, Lincolnshire, en 1963, y su pasión por la aeronáutica, amor a la aventura y firme determinación, la ha llevado a repetir algunos de los viajes aéreos que marcaron los años veinte y treinta del pasado siglo protagonizados por aviadoras famosas.

Amy Johnson nació en Hull, Yorkshire, el 1 julio de 1903, poco más de seis meses antes de que los hermanos Wright volaran por primera vez en la historia con una máquina más pesada que el aire. Entonces, Sophie Peirce Evans aún no había cumplido los nueve años. Las dos estaban destinadas a convertirse en aviadoras emblemáticas. A Sophie la educaron en casa de su abuela dos tías solteronas que odiaban el deporte; su padre había asesinado a su madre, cuando ella tenía un año y desde entonces se hallaba en prisión. Amy Johnson se crio en el seno de una familia acomodada; su progenitor, lord Wakefield, era un magnate del petróleo. El padre de Amy financiaría muchas de sus empresas aeronáuticas y las tías de Sophie jamás pudieron arrebatarle su amor por el deporte.

Sophie Peirce Evans alcanzaría la fama con el nombre de lady Heath, o Lady Mary, porque en 1928 cuando voló de Ciudad del Cabo a Londres, estaba casada con sir James Heath. Tardó tres meses en hacer el viaje, bastante más de las tres semanas que había previsto. Lady Mary había aprendido a volar tres años antes, después de ostentar el título de campeona nacional de lanzamiento de jabalina. Sus tías no lograron disuadirla y la muchacha fue una gran deportista.

Poco después de que Sophie efectuara su famosa travesía, Amy Johnson empezó a tomar lecciones de vuelo. En 1929 Amy recibió su licencia de piloto en el London Aeroplane Club, lo que marcó el inicio de su extraordinaria carrera aeronáutica. Ese mismo año, Lady Mary sufrió un accidente en Cleveland, Ohio, mientras participaba en las National Air Races. A partir de aquel momento su temperamento cambió.

Amy Johnson decidió superar el record de Bert Hinkler que había volado de Londres a Australia en 16 días. Con la ayuda de su padre, el petrolero, compró un De Havilland Gypsy Moth, al que pusieron el nombre de Jason. Partió de Croydon el 5 de mayo de 1930 y aterrizó en Darwin el 24 de mayo. No logró mejorar la marca de Hinkler, pero fue la primera mujer que voló en solitario del Reino Unido a Australia. En su país fue recibida como una auténtica heroína.

Lady Mary solicitó el divorció de sir James Heath en Reno, por crueldad. Era su segundo matrimonio, el primero con el militar William Elliot Lynn se frustró prematuramente al morir este en 1927. Volvió a casarse en 1931 con un jinete y aviador de origen caribeño y regresó a Irlanda para establecer una pequeña compañía aérea en Kildonan, cerca de Dublín. Murió de accidente, en 1939, al caerse por la escalera cuando descendía del primer piso de un autobús, en Londres. Al parecer Lady Mary sufrió un desvanecimiento que probablemente tuvo que ver con la existencia de un coágulo cerebral. Los últimos diez años de su vida estuvieron marcados por las secuelas del accidente de Cleveland.

Amy Johnson se casó con el aviador escocés Jim Mollison en 1932. Los dos volaron juntos, con un DH Dragon, del sur de Gales a Estados Unidos en 1933; también participaron en la carrera de 1934 entre el Reino Unido y Australia. En 1938 se divorciaron.

Amy murió en 1941, cuando volaba en plena II Guerra Mundial para la Fuerza Aérea de su país en misiones auxiliares. Su desaparición nunca se llegó a aclarar.

Amy Johnson y Lady Heath no tuvieron una vida fácil en un mundo en el que lucharon por encontrar para ellas un sitio en un lugar peligroso y reservado a los hombres. El mundo en el que vive Tracey Curtis-Taylor es muy distinto, pero el empeño de la aviadora británica por reivindicar a sus colegas, su tenacidad para montar operaciones tan complicadas y su destreza y valor para ejecutarlas, es igualmente meritorio. De Farnborough, Hampshire, a Sidney, Tracey ha sobrevolado 23 países y ha tenido que aterrizar en 50 aeródromos para repostar, a lo largo de los tres meses que ha durado el vuelo. «He pasado a través de monzones, tormentas, turbulencia y he volado sobre el interior de Australia a 45 grados de temperatura…Volar así, a bajo nivel, alrededor de medio mundo, contemplando los paisajes más icónicos, la geología, la vegetación, es la mejor vista del mundo».

Es evidente que los vuelos de Amy Johnson y Lady Mary nada tuvieron que ver con los de Tracey. Sin el apoyo logístico de Curtis-Taylor (avión de acompañamiento, abastecimiento en las escalas, predicción meteorológica), con un aeronaves más rudimentarias y peor mantenidas durante el vuelo, y con agendas mucho más apretadas, Amy y Lady Mary se enfrentaron a la aventura acompañadas de poco más que sus recursos personales. La comparación ha levantado muchos comentarios negativos sobre los viajes Tracey. La mayoría de ellos están relacionados con que la aventura no es tal sino una simple demostración de lo que se puede hacer con dinero. Algunos dicen que mucha gente lleva a cabo viajes en pequeños barcos, bicicletas o a pie, recorre medio mundo y pasa aventuras mayores que las que experimentó Tracey sin que nadie se entere. Es posible, en realidad más que posible: seguro que así es; pero, es conveniente que no ignoremos la importancia que para todo tiene la habilidad de convencer, organizar y comunicar.

Ene 8 2016

¿Cómo navegan y se orientan los pájaros?

El libro del vuelo de las aves se encuentra disponible impreso y en edición electrónica, para localizarlo haga click en el siguiente enlace: libros de Francisco Escartí

Los pájaros tienen la capacidad de dirigirse de forma muy precisa a un destino concreto. Han desarrollado un sistema de navegación eficiente, necesario para para realizar vuelos de largo recorrido. El ornitólogo danés, Finn Salomonsen, realizó experimentos con dos especies de golondrinas de mar: el charrán sombrío (sterna fuscata) y la tiñosa común o gaviotín de san Félix (anous stolidus). Tras separar de sus nidos, en las islas Tortugas del Golfo de México, a varios de estos individuos distancias de 832 a 1368 kilómetros, la mayor parte de ellos fueron capaces de regresar al punto de partida desde lugares ubicados en mar abierta. Pero quizá, el experimento de este tipo más sorprendente fue el de una pardela pinocheta (puffinus puffinus), que la trasladaron desde su nido —en la isla galesa de Skokholm— a Boston, Estados Unidos. Al cabo de 12 días, 12 horas y 31 minutos, y tras un vuelo ininterrumpido a través del Atlántico de 5000 kilómetros, regresó al lugar del que había partido. En los experimentos de desorientación, aunque a los pájaros se les anestesie durante el apartamiento o se les haga girar sobre sí mismos de forma continuada para marearlos, casi todos consiguen regresar al punto de partida.

La mayoría de los animales, en sus desplazamientos, suelen utilizar la visión y el oído para determinar el punto en que se encuentran y el camino que tienen que seguir para dirigirse al destino elegido. La vista les proporciona marcas y señales cuya posición relativa en la imagen debe guardar un orden que conoce para alcanzar su objetivo. A veces estas marcas son cadenas montañosas como los Apalaches, las Montañas Rocosas, la sierra Madre, los Andes, los Alpes, el Himalaya, o las montañas del Gran Valle del Rift. Estas grandes cordilleras señalan el camino a muchas aves durante sus largas migraciones, al igual que lo hacen los ríos y las líneas costeras. Conforme el animal se acerca a su destino, un lugar familiar cuyos alrededores ha memorizado con detalle, será capaz de reconocer una gran cantidad de marcas que le facilitarán la aproximación final al punto que desea alcanzar. En cuanto al oído, parece que todos los animales cuentan con un cierto sentido que les permite saber el rumbo que tendrían que tomar para regresar al punto del que han partido después de haber efectuado algunos cambios de dirección. Es como si poseyeran un pequeño sistema inercial que registra las aceleraciones que se producen cada vez que cambian el sentido de la marcha.

Sin embargo, ni el reconocimiento visual de marcas, ni la navegación inercial, ni el olfato, bastan para que los pájaros puedan llevar a cabo viajes de miles de kilómetros, con días claros y nublados, noches despejadas y brumosas, sobre la tierra o el mar, de noche y con vientos que pueden soplar en muchas direcciones. Se ha llegado a la conclusión de que además del reconocimiento de imágenes y un sistema de navegación inercial, las aves cuentan con brújulas magnéticas que les suministran información acerca del rumbo que siguen y el hemisferio en el que se encuentran, sus retinas captan luz polarizada con la que se orientan y ajustan sus brújulas internas, conocen las posiciones de las estrellas y saben determinar qué rumbo marca la huella del sol en el horizonte. Pueden hacer uso de todas estas habilidades o de algunas de ellas y establecer prioridades, en función de las circunstancias, para procesar los datos que les proporcionan.

Los experimentos de David Dickman y Le-Qing Wu del Baylor College de Houston, Tejas, con palomas bravías (2012), han demostrado que cuando estos pájaros se someten a cambios del campo magnético, generados artificialmente, hay un área de su cerebro que se muestra muy activa. Los resultados de su experimento constatan la existencia de un procesador de señales magnéticas en el cerebro de las palomas bravías. Además, las señales alcanzan su máxima amplitud cuando el campo magnético tiene la misma orientación que el terrestre. Pero, ¿dónde están los sensores que transmiten la información del campo magnético al cerebro? Quizá no estén en el mismo sitio en todas las aves, y se ha sugerido que podrían encontrarse en el pico, el oído o en la retina. Durante algún tiempo se pensó que las palomas tenían en el pico células muy ricas en hierro, con propiedades magnéticas; sin embargo los estudios más recientes apuntan a que las células magnéticas podrían residir en la retina. En la de algunos pájaros existe una proteína fotosensible denominada criptocromo. La proteína posee pares de electrones entrelazados, uno gira (espín) en un sentido y el otro en el contrario. Cuando la criptocromo recibe un haz de fotones (partículas luminosas) de luz verde o azul, uno de los electrones acoplados puede absorber la energía del fotón y abandonar la molécula. Quedan así radicales libres con espines opuestos, que son sensibles a los campos magnéticos. En función de su orientación, el campo magnético terrestre puede acelerar el proceso por el que los radicales vuelven a unirse con lo que se libera energía que el nervio óptico transporta al cerebro. El pájaro “vería” una especie de sombra o mancha superpuesta al paisaje, que le indicaría su rumbo de vuelo. Es posible que existan otros sensores, distintos a la criptocromo, que confieren a las aves un sexto sentido: el magnético; y podrían ser células que contengan magnetita ubicadas en el pico o el oído.

Además de la brújula magnética, los pájaros también se orientan con las estrellas. El etólogo Stephen Emlen realizó una serie de experimentos con azulejos índigo (paserina cyanea) que demostraron que dichos pájaros utilizaban las estrellas para orientarse al iniciar los vuelos migratorios. Los pájaros crecieron en una jaula con forma de tronco cónico invertido. En el círculo superior se proyectaba la imagen de las estrellas del hemisferio norte, girando alrededor de la Polar durante la noche. Cuando llegaba el momento de la migración se mostraban muy activos y trataban de salir en una dirección determinada que se podía ver por el lugar de la jaula que las aves marcaban en sus intentos fallidos por iniciar el vuelo. Emlen demostró que, para elegir el rumbo, tomaban como referencia la estrella Polar que, desde jóvenes aprendían a reconocer por permanecer quieta en el firmamento, en tanto que las otras giraban en torno a ella. Si hacía que las estrellas del planetario orbitaran alrededor de Betelgeuse, en vez de la Polar, los pájaros adultos tomaban a esta como referencia para determinar el rumbo del inicio de sus migraciones. Ni siquiera necesitaban verla, ya que les bastaba con observar la posición relativa de las otras estrellas y constelaciones. En cualquier caso, la habilidad para orientarse mediante las estrellas se adquiere a través del aprendizaje. Hay pájaros que migran por la noche y sabemos que se orientan principalmente gracias a las estrellas, como los azulejos índigo que estudió Emlen, los charlatanes (dolichonyx orxzivorus; Beason 1987), las currucas mosquitereas (sylvia borin; Weindler et al. 1997) y los gorriones sabaneros (passerculus sandwichensis; Able y Able 1996).

Las aves también utilizan la posición del sol para orientarse. En 1950, Kramer demostró por primera vez que algunos pájaros, como los estorninos europeos, utilizan la luz que proyecta el sol en el horizonte para determinar la dirección del vuelo. En su experimento utilizó espejos para alterar la posición de la marca solar y comprobó que los estorninos cambiaban el rumbo. Si adelantaba o retrasaba el sol artificial en 6 horas, con respecto al real, los estorninos cometían un error de 90 grados en el rumbo, lo que demostraba que se orientaban tomando la posición del sol como referencia. Para orientarse con el sol, el pájaro necesita un reloj interno porque en función de la hora, el sol indica una dirección distinta. A las doce del mediodía marca el sur, al amanecer, se acerca al este y durante la puesta al oeste. Para hacer un uso práctico de la posición del sol sobre el horizonte y deducir en un momento determinado la dirección que marca, es necesario saber qué hora es. Con estos dos datos, un pájaro puede orientarse. Todos los animales poseen un reloj interno que, con un periodo de aproximadamente 24 horas, marca el ciclo circadiano. En ausencia de estímulos externos, el ciclo circadiano, funciona en modo de libre curso, y es la genética de cada especie la que determina su periodicidad. Sin embargo, el ciclo se ajusta a las variaciones de luminosidad y calor, del entorno. Este ajuste implica que el ciclo adapta su periodo y fase al día solar. Cuando se producen cambios abruptos entre la fase del ciclo circadiano y la del entorno (desplazamientos que implican un cambio horario significativo o inducidos para la realización de experimentos), el ciclo circadiano se adapta a la nueva fase del entorno, aunque tarda un cierto tiempo en hacerlo porque no es capaz de adelantar o atrasar más de 60 a 90 minutos diarios.

La luz polarizada desempeña algún papel en los mecanismos de orientación que emplean las aves. La luz que llega a la atmósfera terrestre, desde el sol, es una radiación electromagnética en la que el campo eléctrico oscila de igual manera en cualquier plano que pase por la línea que marca la dirección que sigue. Cuando penetra en la atmósfera, las moléculas de vapor de agua que encuentra a su paso dispersan la luz. El campo eléctrico de los rayos luminosos que siguen la dirección que llevaba antes, después de interceptar la molécula, también vibra en todas las direcciones. Sin embargo, el campo eléctrico de los rayos de luz dispersados en otras direcciones ya no vibran en todas las direcciones. Para los que parten con un ángulo de noventa grados, solamente vibran en un plano. Este fenómenos se conoce como polarización de la luz y luz polarizada es aquella en la que el campo eléctrico no vibra en todos los planos. En los equinoccios, al amanecer o al atardecer, la luz pasa sobre un observador situado en la superficie de la Tierra en dirección este-oeste y en la opuesta; el plano perpendicular a esta dirección es el que contiene un porcentaje mayor de luz polarizada y por lo tanto la luz que proceda de puntos sobre la bóveda celeste hasta el horizonte situados en el plano norte sur será la que contenga un porcentaje mayor de polarización. Por el contrario, con el sol en su cénit al mediodía, la luz más polarizada es la que recibe el observador procedente del horizonte. A lo largo del día, la cantidad de luz polarizada que recibimos de la bóveda celeste sigue un patrón que cambia en función de la posición del sol.

Muchos animales poseen un sistema de visión capaz de detectar la luz polarizada, mediante los dobles conos de la retina, y algunos investigadores han demostrado que hay pájaros que la emplean para ajustar sus brújulas. No está claro que las aves hagan uso de la luz polarizada para orientarse durante el día, cuando está nublado y les resulta difícil determinar la posición del sol. Lo que sí se ha demostrado es que en determinados momentos de la jornada algunos pájaros recurren a la luz polarizada para corregir su rumbo. Los gorriones sabaneros (passerculus sandwichensis; Muheim et al. 2006), los zorzalitos de Swainson (catharus ustulatus; Cochran et al. 2004) y los gorriones gorgiblancos (zonotrichia albicollis; Muheim et al. 2009) utilizan la luz polarizada durante el amanecer y la puesta del sol para corregir sus brújulas magnéticas. En primavera y otoño, que es cuando suelen migrar las aves, al amanecer y al atardecer el sol se halla muy próximo al este y al oeste, respectivamente, por lo que la mayor cantidad de luz polarizada se recibe en el plano norte-sur, que contiene los rumbos que suelen seguir las aves migratorias.

La brújula magnética, las estrellas o la luz polarizada permiten que el pájaro siga un rumbo determinado, pero esos mecanismos no le garantizan que vaya a llegar a ninguna parte. Para navegar a un destino específico es necesario conocer el rumbo a seguir en todo momento, porque el rumbo inicial, debido al viento o a cualquier error en la orientación de partida y de navegación, deja de ser válido al poco tiempo de comenzar el viaje. Además, para dirigirse a un lugar determinado, desde otro en el que el pájaro no ha estado nunca, es necesario disponer de algún sistema que permita identificar un punto sobre la superficie terrestre sin ninguna ambigüedad. Nosotros utilizamos la latitud y la longitud que son arcos de circunferencia medidos desde el ecuador (latitud) y desde un meridiano de referencia (longitud). Al parecer los pájaros emplean un método bastante diferente. Casi todos los científicos que han estudiado los asuntos relacionados con la capacidad para orientarse de los pájaros coinciden en que estos animales poseen mecanismos muy sofisticados para percibir el campo magnético terrestre. De dicho campo detectan la intensidad, la inclinación (componente horizontal y vertical) y la declinación.

La intensidad del campo magnético terrestre, o fuerza, se mide en nanoteslas (nT) y varía sobre la superficie de la Tierra con valores comprendidos en la franja de 25 000 y 65 000 nT. Hay cartas que representan líneas que unen puntos de igual valor para alguna de las variables del campo magnético sobre la superficie de la Tierra. Las cartas de isodinámicas presentan líneas en las que la intensidad de campo es la misma; las hay para la intensidad total, vertical y horizontal. Las cartas de isoclinas muestran líneas en las que la inclinación magnética es constante. La inclinación es el ángulo, con respecto al plano horizontal, del vector que representa el campo magnético. Es hacia abajo en el hemisferio norte y hacia arriba en el sur y varía de (-90º) a (+90º) cuando nos movemos del polo norte al polo sur, siendo de 0º en el Ecuador. Las cartas de isógonas marcan las líneas en las que la declinación magnética es constante. La declinación es el ángulo que forma la dirección del campo magnético terrestre con el norte geográfico (positiva hacia el este, negativa en sentido contrario). Si observamos este tipo de cartas magnéticas de la Tierra podemos constatar que, en muchas partes del mundo dos de estas cartas muestran líneas que se cortan formando una especie de malla. Dicha malla define puntos sobre la Tierra caracterizados por dos valores del campo magnético únicos, al menos para cada hemisferio.

Si el ave posee la información de dichos valores, para dirigirse a ese lugar tiene que orientar su rumbo de modo que al desplazarse ambos aumenten o disminuyan según la magnitud que tengan en el destino; para lo que el pájaro necesita detectar el gradiente (la variación), de las variables del campo magnético. Cordula V. Mora y Verner P. Bingman, de la universidad estatal de Bowling Green, Ohio, han realizado experimentos con palomas (columba livia) que demuestran su capacidad para detectar las variaciones de la intensidad del campo magnético (2013). Las palomas de sus ensayos fueron capaces de aprender a moverse en el área experimental siguiendo la dirección en la que el campo magnético —creado artificialmente— aumentaba, o disminuía, para alcanzar el comedero en donde se hallaba el premio. A unas aves se las entrenó para buscaran el comedero en la dirección en la que el campo magnético aumentaba y a otras en la dirección en que disminuía. En ambos casos las palomas supieron encontrar el premio. Este experimento demuestra que la hipótesis de que las aves utilizan variables relacionadas con la intensidad del campo magnético terrestre para definir un mapa que les permita orientarse y navegar tiene un fundamento sólido, aunque aún se desconozca cómo funciona con detalle.

Los sistemas de orientación y navegación que utilizan las aves son muy complejos y el nivel de información que se tiene de los mismos es bastante limitado. Todo parece indicar que han desarrollado un sexto sentido, el magnético, cuya percepción podría estar relacionada con la vista o con el oído, incluso con ambos, y que desempeña un importante papel en la construcción de mapas que les permiten dirigirse a lugares conocidos desde sitios alejados en los que no han estado nunca. Pero este sentido no es la única herramienta que disponen para orientarse ya que los pájaros hacen uso de varios mecanismos para navegar, en función de la meteorología, sus hábitos de desplazamiento, nocturnos o diurnos, y preferencias de cada especie.