El Sol, la Tierra y Lord Kelvin

El Sol, la Tierra y Lord Kelvin
Pensativo me quedé el otro día con el artículo sobre la edad de la Tierra cuando gracias a Pseudópodo surgieron algunas interesantes cuestiones sobre el caso de William Thomson Kelvin (Lord Kelvin ) y su dichoso cálculo.

Hoy, tenía en la cabeza un lejano recuerdo. Me sonaba haber leído algún interesante artículo sobre el tema, pero no lograba dar con su paradero.

Al final de la tarde lo recordé, fue en Mundo Científico, así que buscando en la base de datos de la revista he localizado la fuente:
La radiactividad, el Sol, la Tierra y la muerte de Kelvin. Pascal Richet, Mundo Científico 177, marzo de 1997.
Las cuestiones planteadas eran:
1.- ¿Basó Kelvin su cálculo de la edad de la Tierra sólo en el calor “interno” o utilizó también algún cálculo relacionado con el Sol?

2.- ¿La tardanza en lograrse un cálculo más cercano al real estuvo motivada por el propio prestigio de Kelvin o porque, simplemente, el cálculo era “correcto”?

Veamos, la gran cuestión en realidad surgió porque los geólogos del uniformitarismo no querían saber nada de un origen para la Tierra que, según ellos, sería poco menos que eterna.

Kelvin no veía la gracia en el asunto, a fin de cuentas como padre de la termodinámica era consciente de que tal cuestión era poco menos que un lío surgido de la cabezonería de algunos geólogos.

Así pues, decidió demostrar que la Tierra tuvo un comienzo y, por supuesto, tendría un final.

Desde hacía mucho tiempo se venía pensando en la idea de una Tierra con un interior fundido.

Sin hacer ni caso a las leyes de conducción del calor ya enunciadas por Fourier, muchos geólogos tomaban las temperaturas registradas en minas y, sin pensarlo dos veces, las extrapolaban hacia lo más profundo.

Claro, así se llega a que, en el centro del planeta, la temperatura tendría que ser cercana a los 200.000 ºC. Kelvin demostró que aquello no tenía ni pies ni cabeza y planteó, por su parte, que la Tierra era un cuerpo rígido.

Buffon había pensado tiempo antes en calcular la edad del planeta por medio de un curioso método, a saber, experimentó con balas de cañón calentadas hasta el rojo y, a partir de la observación y medición del tiempo que tardaban en enfriarse, extrapoló los datos a toda la esfera terrestre.  

Kelvin, utilizando las leyes de Fourier, retomó la idea. Sus primeros cálculos eran muy dispares, pues afirmó que la Tierra habría necesitado entre 20 y 400 millones de años para enfriarse y lograr formar una corteza sólida.

Con el paso del tiempo Kelvin afinó sus resultados, llegando a una cifra que tomó como válida en 1895, 24 millones de años.

Llegó a tal conclusión porque, como es lógico, la Tierra no podía ser más antigua que el propio Sol, puesto que el propio Kelvin, partiendo de las ideas de Helmholtz sobre el origen de la energía luminosa del Sol, había calculado que nuestra estrella era un poco más vieja que la cifra “mágica” de 24 millones de años.

Lord Kelvin, además de haber realizado un cálculo correcto, aunque basado en premisas que más tarde se descubrieron erróneas, era toda una eminencia, una figura autoritaria y con poder dentro del mundo científico, con lo que nadie se atrevió a llevarle la contraria, a pesar de que había muchas evidencias geológicas y biológicas en contra de la dichosa cifra.

Entre tanto, por su parte y alejado de la cuestión, Becquerel descubre la radiactividad, algo que, sin pretenderlo, terminó por desacreditar a Kelvin en lo relativo a su cálculo de la edad de la Tierra.

Lo que, al principio, no parecía más que una simple curiosidad que oscurecía negativos fotográficos, se convirtió en poco tiempo en una revolución.  

Los Curie entraron en escena y descubrieron todo un mundo de elementos y minerales radiactivos que, en un principio, no llamó la atención de los geólogos porque, a fin de cuentas, la existencia de minerales radiactivos en la naturaleza parecía tan escasa que no merecía la pena molestarse en indagar sobre tal cuestión.

En 1903, Pierre Courie y Albert Laborde publicaron sus resultados sobre el radio, afirmando que el elemento radiactivo emitía constantemente tanto calor que su temperatura era superior a la de los materiales adyacentes.

Tales datos llamaron la atención de varios físicos que llegaron a una conclusión sencilla, a saber, que la existencia de materiales radiactivos en la Tierra podría invalidar el resultado que, con tozudez, se empeñaba en defender Kelvin. Varios experimentadores acumularon pruebas contra el cálculo del viejo sabio.  

Elster y Geitel detectaron trazas de radiactividad en suelos y aguas, Robert Strutt midió la concentración de radio en diversos minerales y rocas, ofreciendo resultados a los que los geólogos ya no podían hacer oídos sordos.

En definitiva, el calor emanado por la Tierra ya no podía explicarse sólo como originado en su “condensación” primigenia, había aparecido un nuevo factor que desmoronaba el cálculo de Kelvin.

Ahora bien, si corrigiendo los cálculos de Kelvin, la Tierra era mucho más antigua ¿cómo explicar que el Sol tuviera menos “edad” que nuestro mundo?

Los cálculos basados en la premisa de Helmholtz sobre el origen gravitacional de la energía emitida por el Sol debían ser también incorrectos pero, ¿de dónde narices obtenía el Sol su energía si era tan antiguo como parecía indicar la evidencia de una Tierra “vieja”?

Se sabía, por medio de la espectroscopía, que el Sol contiene Helio y que, el gaseoso elemento, estaba implicado en la trama de la radiactividad porque sólo había sido aislado en la Tierra asociado a minerales de uranio.

Algo raro estaba pasando, pero nadie daba con la solución, así que, a pesar de todo, el cálculo de Kelvin sobrevivió todavía un poco más.

Es el momento en que aparece en escena Rutherford. La cosa estaba clara, si Kelvin y Helmholtz estaban en lo cierto, teniendo en cuenta que la Tierra se enfriaba desde su origen y que la energía emitida por el Sol se originaba en su “contracción” gravitatoria, el futuro no era nada brillante porque, en realidad, tanto nuestro planeta como nuestra estrella se estaban enfriando y, llegado el momento, se convertirían en esferas sólidas frías incapaces de sustentar vida.  

La radiactividad solucionó el problema. Aparecieron métodos cronológicos basados en la radiactividad, Rutherford y Soddy descubrieron las cadenas de elementos radiactivos y se armó un lío que, para los que pensaban que el “edificio” de la física estaba a punto de concluirse, podía compararse a una demolición sin control del saber establecido.

Aunque el mecanismo de la radiactividad no se conocía con detalle, sí se sabía, por ejemplo, que la actividad en la emanación gaseosa del radio decrecía exponencialmente, lo que llevó al descubrimiento de la “semivida” y a que los físicos se dieran cuenta de las consecuencias “cronológicas” de todo aquello, pues abría las puertas a realizar mediciones absolutas del tiempo.

Total, que para terminar de complicar la cuestión, Rutherford se planteó el objetivo de utilizar la radiactividad a modo de “reloj” geológico.

Sus primeros cálculos, nada refinados, indicaron que el mineral de uranio con el que trabajaba era más antiguo que la propia Tierra, si se seguía el cálculo de Kelvin, claro está.

Con el tiempo, el neozelandés mejoró sus métodos y otros científicos le siguieron.

Conclusión lógica de todo aquello, como no podía ser de otro modo, fue que se destronó definitivamente a Kelvin y se llegó a la conclusión de que nuestro planeta tiene varios miles de millones de años a las espaldas.

Aunque los geólogos tardaron en olvidarse de Kelvin, la cuestión no tenía remedio, las pruebas eran demasiado contundentes.

Pero faltaba algo que no cuadraba: ¿qué pasa con el Sol?

Cuando más tarde se descubrió el fenómeno de la fusión nuclear, fuente de energía del Sol se pudo, por fin, aclarar el asunto.

Y, en medio de todo el lío, ¿qué pensaba Kelvin? Sencillamente, seguía empeñado en que tenía razón con su cálculo original y que todo aquello de la radiactividad no valía para gran cosa.

Sin embargo, cuentan que, en una conferencia sobre el radio celebrada en Londres en 1904, mientras el viejo Kelvin dormitaba en medio de la exposición de Rutherford, se sobresaltó el anciano repentinamente porque, aunque públicamente seguía poniendo en duda el papel de la radiactividad a la hora de medir la edad de la Tierra, le agradó escuchar que su joven colega afirmaba:
Lord Kelvin había limitado la edad de la Tierra bajo la condición de que no se descubriera ninguna otra fuente de calor. Esta declaración profética tiene que ver con el objeto de nuestra exposición de hoy, el radio.
William Thomson Kelvin murió tres años más tarde, a los 83 años de edad, sin admitir públicamente su “error”.

William Thompson Kelvin , Biografía Rápida


William Thompson Kelvin (Belfast, 1824 - Netherhall, 1907) Físico y matemático británico. Se le conoce comúnmente como lord Kelvin, y era el segundo hijo de James Thomson, profesor de matemáticas de la Universidad de Glasgow.

En 1841 marchó a Cambridge, donde en 1845 se graduó y obtuvo el primer premio Smith. Luego se dirigió a París, y durante un año trabajó en el laboratorio de Regnault, quien por aquel entonces llevaba a cabo sus clásicas investigaciones sobre el vapor.

En 1846, a los veintidós años, fue nombrado catedrático de Filosofía natural de la Universidad de Glasgow.

En la Inglaterra de aquellos tiempos los estudios experimentales no conocían un gran éxito; pese a ello, la cátedra de Kelvin se convirtió en un púlpito que inspiró, durante más de medio siglo, a los científicos: al sabio en cuestión corresponde principalmente el mérito del lugar preeminente que ocupó la Gran Bretaña en el desarrollo de la Física.

Uno de sus primeros estudios se refería a la edad de la Tierra; sobre la base de la conducción del calor, creyó que unos cien millones de años atrás las condiciones físicas de nuestro planeta debían de ser muy distintas de las actuales, lo cual dio lugar a controversias con los geólogos.

En 1847 conoció a Joule en el curso de una reunión científica celebrada en Oxford. Por aquel entonces éste llevaba a cabo sus experiencias y presentaba el calor como una forma de energía, con lo que llegaba al primer principio de la termodinámica.

Sin embargo, hubieron de pasar varios años antes de que los físicos más eminentes se mostraran de acuerdo con Joule.

Kelvin fue uno de los primeros que lo hicieron, y, a causa de ello fue criticado por Stokes, quien le consideraba "inclinado a convertirse en joulista".

Las ideas de Joule sobre la naturaleza del calor ejercieron, efectivamente, una considerable influencia en Kelvin, y llevaron a éste, en 1848, a la creación de una escala termodinámica para la temperatura, de carácter absoluto, y, por lo tanto, independiente de los aparatos y las sustancias empleados; tal instrumento lleva el nombre de su inventor, y es utilizado corrientemente en muchas medidas termométricas.

Kelvin prosiguió el camino iniciado, y en 1851 presentó a la "Royal Society" de Edimburgo una memoria sobre la teoría dinámica del calor, Dynamical theory of heat; en este famoso texto figura el principio de la disipación de la energía, que, junto con el enunciado equivalente de Clausius, del año anterior, integra la base del segundo principio de la termodinámica.

De este modo, Kelvin demostró que las conclusiones de Carnot no se oponían a la obra de Rumford, Robert Mayer y Joule; la teoría dinámica del calor, juntamente con el principio de la conservación de la energía, fue aceptada por todo el mundo.

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FUENTE :http://www.alpoma.net/tecob/?paged=185
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