viernes, 22 de noviembre de 2013

ISON; datos, estimaciones, física, matemática y...



Algunos datos estimados del Cometa C/2012 S1 (ISON), es decir, supuestos (no medidos directamente), pero con base en observaciones cuidadosas y utilizando la mejor lógica, conocimientos y experiencia, disponible por astrónomos (científicos) de varios observatorios.
  • Masa del núcleo (original): 2 a 3 mil millones de toneladas, supongamos: m= 2,54x1012 kg. 
  • Diámetro promedio (no es esférico): d= 5 km. Podría ser menor.
  • Velocidad (“rapidez") en perihelio: v= 600 km/s 
  • Período de rotación (tiempo para dar una vuelta) del núcleo: T= 10 horas. 
  • Temperatura de la superficie, durante el perihelio: T= 2700°C.
Veamos entonces que podemos hacer con un poco de física y matemática:

  • El tamaño del ISON es realmente pequeño, si comparamos su diámetro, con el Hale Bopp, que medía 30 km.
    Un desplazamiento en la ciudad de San José, sería más o menos como de la estación del tren en la UCR al Museo de Arte, en la Sabana.

  • El área de sección transversal, esto es el disco que podríamos ver con un telescopio, si los gases de la coma lo permitieran:
    A= π d2/4= π(5000 m)2/4= 19,6 millones de metros cuadrados.
    Poco menos del doble del área representada en el mapa.
  • El volumen:
    V= πd3/6= π(5000 m)3/6= 65 000 millones de metros cúbicos. ¿Cómo lo compararía con un iceberg promedio? 
  • La densidad promedio: 
  • ρ= M/V= 2,54 x1012 kg/ 6,5x1010 m3= 39 kg/m3 ?  ¡La densidad del hielo es 920 kg/m3!
    Encuentro aquí una fuerte discrepancia en las estimaciones de los datos, o en mis cálculos. ¿Sería tan amable de revisarlos?
    Esto nos hace pensar que el diámetro podría ser menor. Por ejemplo, si fuera de 5/3 km la densidad sería del orden de 1000 kg/
    m3.
  • La velocidad tangencial (debido a la rotación) de una partícula en la superficie (ecuador) del cometa:
    v
    = 2πR/T= 2π(2500 m)/(10 x3600 s)= 0,44 m/s
  •  La energía cinética:
    E.C.= mv2/2= (2,54 x1012 kg)(600 0000 m/s)2/2= 4,6 x1023 joule= 0,13 Megawatt-hora
  • La fuerza centrípeta que sentiría un pedazo  de 1kg, en la superficie (ecuador), debido a la rotación del cometa:
    F.C. = mv2/R = (1 kg)(0,44 m/s)2/2500= 7,7 x10-5 newton.
    No pareciera que sea un factor importante para colaborar en una posible desintegración del cometa. 
  • La temperatura en su superficie; 2700°C, es mayor que la del punto de fusión del acero inoxidable (1510°C), pero menor que la del tungsteno (3400°C), metal del que se hacen los filamentos de los bombillos incandescentes.
    Dado que el ambiente exterior al cometa es prácticamente vacío, el efecto de la temperatura sí será muy determinante en la cantidad de solido que
    sublimará, liberando vapor de agua, otros gases y, desde luego polvo. 
  • La coma del cometa (su atmósfera intrínseca) en perihelio podría alcanzar los 120 000 km de diámetro. O sea,  unas nueve veces el diámetro de la Tierra (12 742 km). 
  • La cola, es decir, su atmósfera extendida peinada por el viento solar podría ser de unos 8 millones de kilómetros. Esto equivale a unas 628 veces el diámetro de la Tierra, unas 20 veces la distancia Tierra-Luna (384 000 km), o si le parece del orden de 1/200 de la distancia Tierra-Sol (una unidad astronómica= 149,6 millones de km). 
  • En este sitio se ha estimado que el ISON pierde 1029 (cien mil billones de billones) de moléculas de agua por segundo.
    Dado que la masa molar del agua es 18,015 gramos/mol, le dejo a usted calcular la masa que pierde solo durante un día.
    Estiman también que se puede llenar una piscina olímpica en tres minutos. Y si tuviese una órbita kepleriana elíptica (para que regresara), la cantidad de materia perdida alcanzaría para una 25 pasadas, antes de desaparecer. 
  • Sin embargo, si el diámetro es la tercera parte del estimado, como podría concluirse para ajustar la densidad, entonces el volumen sería 1/27 del calculado arriba y, entonces, !sólo alcanzaría para una sola pasada, esta de noviembre 2013!
  • Su órbita hiperbólica (excentricidad e>1) implica que esta es su primera y única pasada por el interior del sistema solar. Así que tómelo como un visitante que es una reliquia de la formación del sistema, con posiblemente material imperturbado muy similar al de la nebulosa solar donde se formaron el Sol y los planetas.
    Algunos de ustedes tendrán la oportunidad de ver el Cometa de Halley en el año 2061, para el ISON ahora viene su única oportunidad.

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