04 mayo, 2010

Haciendo lluvias con láser

Las sequías son uno de los principales problemas que afectan a la agricultura, costando millones de dólares en pérdidas y no podemos evitarla. El fenómeno del Niño causa sequías en zonas donde siempre fueron húmedas, mientras que causa lluvias e inundaciones en zonas desérticas, algo así como una inversión climática. Pero, no sería fantástico poder controlar las lluvias, hacer que llueva cuando realmente lo necesitáramos. Esto ya está cerca de ser posible.

Los científicos han intentado generar lluvias artificiales desde la década de los 40’s. Uno de los métodos más populares era “sembrar” pequeñas partículas de ioduro de plata en las nubes. ¿Pero que tienen que ver estás partículas con las lluvias? Todos nosotros sabemos que las nubes son grandes masas de vapor de agua que se juntan y se mueven debido a los vientos. Sin embargo, alguna vez se han puesto a pensar por qué el vapor de agua no se condensa —o en el mejor de los casos, se congela— si las temperaturas a esas alturas son muy bajas, a veces por debajo del punto de fusión del agua (0°C)?. La respuesta es que el vapor de agua puede estar a muy bajas temperaturas y aún así mantenerse en estado gaseoso, esto porque requieren de una superficie para iniciar el proceso de condensación; sin un soporte, el agua no puede condensarse. Una forma más fácil de entenderlo es cuando nos tomamos una ducha con agua caliente en invierno, nuestro baño se inunda de vapor pero sólo se condensa en las paredes, cortinas, ventanas y espejos, nunca cae como lluvia, esto mismo ocurre en las nubes. Así que, al bombardear las nubes con partículas, en este caso de ioduro de plata, lo que estamos haciendo es dar un soporte para que el agua se condense y caiga como lluvia.

En 1911, un físico llamado Charles Wilson, hacía mediciones de los rayos cósmicos —partículas subatómicas altamente energéticas— usando un aparato llenado con vapor de agua (detector). Wilson observó que cuando los rayos cósmicos atravesaban el detector dejaban una estela visible de gotitas de agua tras su trayectoria… había una condensación! Esto ocurría porque el rayo cósmico chocaba con las moléculas de agua y le quitaba un electrón (las ionizaba), y cuando la molécula de agua tiene carga actúa como si fuera una partícula de polvo y las demás moléculas de agua empiezan a condensarse a su alrededor. La molécula de agua ionizada actúa como si fuera una superficie.

Este mecanismo fue aprovechado por Rohwetter et al. quienes pensaron que si se daba la condensación del agua con los rayos cósmicos o fotones de alta energía, también podrían darse con rayos láser de gran potencia. Así que, primero diseñaron un experimento de laboratorio bombardeando con un láser infrarrojo —a una longitud de onda de 800nm y a 3.5 TW (3.5 trillones de wats) de potencia— una nube artificial dentro de una cámara cerrada. Observaron que inmediatamente después del bombardearla con el láser (Fig. a y b), la niebla empezaba a formar pequeñas gotitas de agua condensada de unos 50 micrómetros (um) de diámetro y que crecían a 80um en los siguientes tres segundos. Hasta aquí el experimento se veía bastante prometedor.

imagea. Antes de bombardearlo con el laser. b. Después.

Así que intentaron reproducir este experimento “in vivo”, o sea, bombardeando con el láser una nube de verdad. Así que durante varias noches del tercer trimestre del 2008 apuntaron con un láser de gran potencia (“Teramobile”) hacia el cielo. Debido a la distancia de las nubes no pudieron apreciar si había o no condensación del agua. Usaron un segundo láser para confirmar la formación de las gotitas de agua.

image

Si bien encontraron que había un cierto grado de condensación del agua, no era capaz de generar una lluvia artificial. Sin embargo ha sido un gran avance hacia el control de las lluvias la cual tendrá grandes implicancias en la agricultura y otros sectores económicos. El estudio en laboratorio también demostró que se podría condensar el agua en la atmósfera así aún no esté saturada de agua. Pero, si se sigue desarrollando esta tecnología, en pocos años podremos generar nubes y lluvias en cualquier parte del mundo.

Referencia:

ResearchBlogging.orgRohwetter, P., Kasparian, J., Stelmaszczyk, K., Hao, Z., Henin, S., Lascoux, N., Nakaema, W., Petit, Y., Queißer, M., Salamé, R., Salmon, E., Wöste, L., & Wolf, J. (2010). Laser-induced water condensation in air Nature Photonics DOI: 10.1038/nphoton.2010.115

1 comentario:

  1. Great blog and there are useful information for each researcher Thank you

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