Tormentas de Arena

¿Qué son? ¿Dónde se producen?
Son grandes masas de aire que transportan enormes cantidades de partículas de arena en suspensión. Reducen considerablemente la visibilidad y además ocasionan serios desperfectos en aquellos elementos que encuentran a su paso.
Las tormentas de arena o polvo son habituales en zonas áridas o semiáridas. Aparecen en lugares donde la tierra está muy seca y hay poca vegetación que fije la tierra al suelo. En estas zonas cuando hay viento, al no existir ninguna fijación del terreno, las partículas de polvo quedan en el aire y son capaces de moverse grandes distancias.
Son comunes en el desierto del Sahara de África septentrional, en las Grandes Llanuras de Norte-América, en Arabia, el desierto del Gobi de Mongolia, el desierto de Taklamakán del noroeste de China ...

¿Cómo se forman las tormentas de arena?
Su formación tiene como base el contraste térmico entre la superficie de la Tierra y las capas altas y medias de la atmósfera: se combina las altas temperaturas que elevan rápidamente el aire y el polvo que está cerca del suelo con corrientes de aire fío. El principal elemento no es la cantidad de vapor de agua sino las partículas que el viento lleva en suspensión.

Formación de una tormenta de arena en el Sahara:


La arena se levanta cuando el aire cálido del desierto choca con el aire más frío de la región de Sahel, justo al sur del Sahara. Mientras que las partículas ascendentes se remolinan, los vientos alisios intensos comienzan a soplar hacia el oeste, en el Atlántico Norte. Dichas tormentas se forman durante los meses de verano e invierno, hay años en los que apenas se forman y la razón se desconoce por el momento.

Formación de una tormenta de arena en Oriente Medio:


Aquí, la temporada de tormentas de arena discurre desde la primavera hasta el otoño, teniendo su máximo entre los meses de mayo y septiembre, cuando la media de las temperaturas máximas supera los 35ºC. Su máxima virulencia se registra entre la tarde y la noche debido al mayor contraste térmico entre la superficie terrestre y las capas altas de la atmósfera.

Desplazamientos
Las tormentas de arena en el Sahara provocan que se eleven a la atmósfera grandes cantidades de polvo y arena que, suspendidos, logran viajar grandes distancias (mucho más allá del desierto, logrando alcanzar Europa o América).Una tormenta de polvo se diferencia de las de arena por el tamaño de la partícula que mide menos de 100 micras; este elemento, al ser más ligero, sube hasta alturas de 5km a 7km, formándose una masa de aire muy caliente cuya humedad relativa es de apenas un 3%.
Una parte de estas nubes puede avanzar por la zona de las Islas Canarias y afectar a España, Portugal y Gran Bretaña, mientras que otras veces, se mueven por el Atlántico y llegan al Mar Caribe, aproximadamente, a los 6 días de haberse registrado la tormenta. Si bien, otros desiertos como Gobi, en Asia, tributan también polvo a la atmósfera, el Sahara es el que tiene mayor incidencia sobre el hemisferio occidental.
Según datos recogidos por científicos hacen pensar que las tormentas de polvo se están volviendo más frecuentes en algunas partes del mundo. También se observa que la cantidad de este material que viaja por el planeta es de 2000 a 3000 millones de toneladas anuales. Además, los últimos 50 años, la cantidad de polvo del Sahara diseminada hacia la atmósfera se ha incrementado 10 veces. Mientras que el Sahara muestra una tendencia de avanzar hacia el sur.

Impacto

• Favorece la sequía. Por sus características físicas, las partículas de polvo reducen el tamaño de las gotas de lluvia e inhiben la formación de nubes de gran desarrollo vertical, generadoras de precipitaciones.


• Como el polvo viene cargado de hierro, sílice y sal (además de otros minerales, hongos y bacterias) puede incrementar la salinización de los suelos afectando a la agricultura y la ganadería.


• Propician la aparición en los océanos las mareas rojas (concentraciones masivas de algas muy tóxicas) causante de la muerte de diferentes organismos marinos.


• Entorpecen el surgimiento de ciclones tropicales en el área y debilitan a los ya existentes. Cabe recordar que durante la temporada ciclónica del 2005 (marcó récord de tormentas tropicales y huracanes) hubo a principios de agosto una calma de más de 10 días consecutivos en el Atlántico, relacionada con la presencia de este tipo de nube.


• Alteran la visibilidad.



• Puede provocar la aparición de alergias y crisis asmáticas en muchas personas, destacando aquellas que ya sufrían problemas respiratorios o de inmunodepresión. Muchas veces se refieren casos de "gripes" persistentes o alergias sin causa aparente que pueden haber sido provocadas por el contacto con partículas de orden biológico presentes en estas calimas. El peligro radica en el contenido de bacterias, virus, esporas, hierro, mercurio y pesticidas que presenta el polvo.


• Estudios recientes han demostrado el vínculo de polvo del desierto con el blanqueamiento de los corales. Esto puede dañar muy seriamente y destruir colonias enteras de arrecifes de coral.


• China es uno de los países que más sufre el problema. El 18.2% de su superficie se ha desertizado ocasionando una pérdida de 6680 millones de dólares.

• Las tormentas de arena en el Sahara influyen en el crecimiento de plácton en el oeste del Océano Atlántico y, según algunos científicos, son una fuente importante de minerales escasos para las plantas de la pluvisilva amazónica.

Marte

Se conocen tormentas de polvo a gran escala en el planeta Marte. Las tormentas en este planeta duran más y cubren áreas mayores que en la Tierra: algunas de estas tormentas cubren el planeta completamente durante cientos de días alterando el equilibrio térmico del planeta y produciendo enfriamientos intensos de la superficie.

Tren de levitación magnética

(Shanghai)

Los primeros proyectos realizados sobre este medio de transporte fueron sobre los años 70. A este medio de transporte también se le denomina maglev (magnetic levitation).Se trata de un sistema basado en el principio de atracción-repulsión entre dos campos electromagnéticos.



El tren circula sobre una superficie de hormigón que incorpora un sistema de levitación magnética que eleva el tren unos 15mm de la plataforma. A ambos lados de la vía hay una serie de electroimanes cuya función es guiar el móvil.

Al no mantener ningún tipo de contacto con la superficie, la única pérdida de energía que hay es la producida por el rozamiento con el aire. Para que estas sean mínimas, se emplean modelos y se realizan estudios para determinar la forma y aerodinámica adecuadas que ha de tener dicho medio de transporte.

La tecnología posee el potencial necesario para superar los 6.400km/h si se despliega en un túnel en vacío. Al no emplearse un túnel de estas características, la velocidad máxima alcanzada fue de 581km/h en 2003. El sistema de frenado emplea los electroimanes (produciendo las denominadas corrientes de Foucault) y también puede ser asistido mediante frenos aerodinámicos tipo flaps.

El consumo de energía para mantener y controlar la polaridad de los imanes empleando un bajo nivel de ruido sonoro es bastante elevado. El peso del tren también es una característica a tener en cuenta en su diseño, ya que esta tecnología no es aplicable, en la actualidad, al transporte de mercancías. Hecho que limita enormemente el uso de la infraestructura.
El desarrollo práctico del sistema maglev se produciría al abaratarse los costos de producción eléctrica mediante usinas basadas en la fusión nuclear.

En la actualidad, la única línea de cierta envergadura en funcionamiento es la que une Shanghai con su aeropuerto, empleando 7 minutos y 20 segundos en recorrer los 30km, a una velocidad máxima de 431km/h y a una velocidad media de 250km/h. En taxi, en el mejor de los casos, se emplean unos 45 minutos. Emplea 5km para alcanzar los 300km/h aprox. Está en funcionamiento desde el 31 de diciembre del 2002.

Alemania y Japón son los principales países que están desarrollando este tipo de tecnología. En Japón se encuentra el mayor centro de investigación de trenes del mundo. Allí se encuentra un tramo de 42km de vía para realizar las pertinentes pruebas tanto tecnológicas como de seguridad pertinentes. En este tramo fue donde se alcanzó el máximo de velocidad para el maglev: 581km/h.

A continuación tenemos dos imágenes de los diseños realizados en Japón y Alemania.
Diseño japonés:


Diseño alemán:

Intento de bloqueo al cambio climático

Las cenizas del volcán islandés puede que amortigüe los efectos del cambio climático. La naturaleza nos echa una mano! Si las partículas de ceniza que emergen de las explosiones producidas en el volcán llegan a la estratosfera (capa de la atmósfera que se encuentra a 12km de altura), podría darse un "efecto refrigerador" durante varios años, ya que reduciría la radiación solar que llega a la superficie terrestre, es decir, aumentaría el albedo.

¿Por qué es conveniente que alcance la estratosfera? Precisamente en esta capa de la atmósfera no se produce precipitaciones, lo cual, estas partículas no llegarían a la superficie terrestre y podrían permanecer allí durante 2 ó 3 años. Estas partículas estarían en suspensión y darían la vuelta al mundo reflejando la radiación solar y, como consecuencia, disminuyendo la temperatura global del planeta.

Para ello, debería tratarse de una erupción volcánica mucho más potente de la que, de momento, estamos siendo testigos. No obstante, se han registrado a lo largo de la historia erupciones volcánicas que han tenido consecuencias climáticas como las que aquí se narran. En abril de 1815, en la isla de Sumbawa (Indonesia) entró en erupción el volcán Tambora; como consecuencia en 1816 se produjo el llamado "año sin verano" en 1816. Se estimó que la nube de aerosoles producidos alcanzaron una altura de 50km y en pocos meses se observaron sus efectos en Europa, el Nordeste de América y Canadá. Malas cosechas provocadas por las inusuales temperaturas y dando lugar a hambrunas.

Muchos científicos estudian con mucho ahínco la forma de caracterizar la carga de aerosoles en la atmósfera, para así, poder disponer de un indicador del potencial efecto climático de estos fenómenos naturales. Lamentablemente no se tiene información cuantitativa sobre las características de erupciones volcánicas y sus efectos en tiempos remotos, la información que se tiene proviene de referencias en documentos y grabados contemporáneos.

Se ha dispuesto de indicadores indirectos que permiten cierto nivel de cuantificación de las características de la erupción, pero sólo en épocas recientes. Por ejemplo, las dimensiones de los anillos de los árboles (la temperatura juega un papel importante), las capas de hielo en los glaciales (donde han quedado atrapados compuestos sulfurosos), los sedimentos depositados en el fondo de los mares y lagos están siendo objeto de estudio como indicadores potenciales.

Levitación magnética

En este video observamos cómo se produce un fenómeno de levitación sin trampa ni cartón. La explicación de este fenómeno la encontramos en la física.

Partimos de tres elementos:
1. un imán (la pieza dorada que levita)
2. nitrógeno líquido (el líquido que se echa en el soporte blanco y que esparce humo)
3. una pieza negra que se encuentra en el centro del soporte.

La gracia de este experimento se encuentra en el tipo de material que compone la muestra de color negro: se trata de un superconductor a alta temperatura.

La superconductividad fue descubierta en 1911 por el físico holandés H. Kamerlingh-Onnes mientras realizaba experimentos para investigar la influencia de las impurezas sobre la resistencia residual de los metales. Al estudiar la dependencia de la resistencia del mercurio respecto de la temperatura, estableció que a temperaturas muy bajas rozando los 0 Kelvin(aproximadamente -273.15ºC) desaparecía la resistencia de la muestra (que se manifiesta por el efecto Joule), se convertían en conductores perfectos. Lo que significa que en un anillo superconductor se hace circular corriente y se desconecta de la fuente, la corriente se conserva en el anillo tanto tiempo como se desee, llengando incluso a años.

Por el momento, aproximadamente la mitad de los elementos metálicos, en un gran número de compuestos metálicos y, en condiciones especiales, en una serie de semiconductores, se ha observado dicho fenómeno.

Uno de los principales problemas es que se precisa mantener dicho material a temperaturas muy bajas, aunque se están consiguiendo materiales superconductores a -100ºC. El gran reto es conseguir materiales superconductores a temperatura ambiente. Esto propiciaría importantes avances tecnológicos.

Dicho esto, podemos explicar la razón por la que se vierte nitrógeno líquido; para enfriar la muestra y alcanzar temperaturas de unos -196ºC, así el material de color negro, se comporta como un superconductor. Observamos que al final del video, conforme la temperatura de dicha muestra va aumentado, este deja de comportarse como un superconductor y el imán va descendiendo debido a la atracción gravitatoria.

El motivo de que se pruduzca la levitación magnética es debido al someterse el superconductor a un campo magnético, los campos poseen la misma intensidad y son opuestos, ambos campos se repelen, por lo que el imán sufre una fuerza repulsiva hacia arriba opuesta a la atracción gravitatoria de sentido opuesto.