Villa Educación

Martes 22 de enero de 2019


SISTEMA DE NUMERACIÓN HEXADECIMAL

Hace mucho tiempo, los seres humanos desarrollaron un sistema para contar basado en las decenas, por una razón muy válida. ¡Tenemos 10 dedos! Siempre tenemos "a mano" una manera de rastrear las cosas.

Pero este sistema no funciona tan bien para las computadoras. Por eso se inventó otro sistema: hexadecimal, o "hex."

"Hexadeci-" significa 16. En lugar de sólo 10 dígitos (0 a 9), hex tiene 16 dígitos (0 a 15). Hex usa letras para los dígitos mayores que el 9:

A = 10

B = 11

C = 12

D = 13

E = 14

F = 15

 

En lugar de convertir los datos de la nave espacial de números binarios a decimales, los ingenieros convierten de binario a hexadecimal.

 

¿Y por qué querrían hacer esto?

Y bien, no toda la información que entra o sale a una computadora es realmente un número. A veces se trata de verdadero o falso, encendido o apagado, o una opción entre "selecciones múltiples". A veces la información es una palabra. Resulta ser que los sistemas hexadecimal y binario son realmente compatibles.

Para poder explicar todo esto mejor, presentamos un poco de vocabulario. Un solo dígito binario se denomina un bit. Cuatro bits agrupados se denominan un nybble. Y dos nybbles son (¿qué más podrían ser?) ¡un byte!

Si organizas los bits de un nybble de todas las maneras posibles, sólo tendrás 16 posibilidades. Estos son los números hexadecimales del 0 al 15:

¿Comprendes? Sabemos que el número hexadecimal 9 sólo puede ser 1001 en el sistema binario. Y que el número hexadecimal A sólo puede ser 1010.

Un solo dígito binario se denomina un bit. Cuatro bits agrupados se denominan un nybble. Y dos nybbles son (¿qué más podrían ser?) ¡un byte!

El sistema hexadecimal resulta ser una manera extraordinaria para comprimir datos. Puedes colocar cuatro trozos distintos de información en un solo dígito hexadecimal.

De modo que un ingeniero de naves espaciales podría decir que, en un nybble en particular, el primer bit significa que el interruptor de un calefactor se coloca en ENCENDIDO (si es 1) o en APAGADO (si es 0). El segundo bit podría significar que una partícula de polvo chocó (1) o no chocó (0) con un sensor diminuto. Y así sucesivamente.

Los números decimales sencillamente no resultan prácticos para esto. Por ejemplo, observa lo siguiente:

¿Qué te indica el número 39.321 con respecto al número binario que es su equivalente? No mucho, ¡a menos que tengas una calculadora especial para traducir la información! ¡Pero el número hexadecimal 9999 te indica exactamente cuáles bits son unos y cuáles son ceros!

De modo que, como puedes ver, los sistemas matemáticos en realidad son similares a los idiomas. Los inventamos para cumplir con nuestros propósitos. ¡Y justamente casi todas las computadoras—y naves espaciales—ahora se basan en el idioma de los números hexadecimales!






¿QUÉ CAUSA LAS ESTACIONES?

Órbita inclinada de la Tierra

Perihelio de la Tierra
(punto más cercano al Sol) = 91,400,000 millas del Sol (147.10 millones de km)

Afelio de la Tierra
(punto más alejado del Sol) = 94,500,000 millas del Sol (152.10 millones de km)

A pesar de que se trata de una diferencia de más de 3 millones de millas, en relación con la distancia total, no es muy grande.

Dibujo que muestra una vista longitudinal de la órbita de la Tierra con el Sol cerca del centro, en el que aparecen las distancias del Sol en el afelio y el perihelio.

Y, créase o no, el afelio –cuando la Tierra está más alejada del Sol– ocurre en julio y el perihelio –cuando estamos más cerca– ocurre en enero. Para los que vivimos en el hemisferio norte, donde es verano en julio e invierno en enero, parece estar al revés, ¿no? Esto prueba que la distancia de la Tierra respecto del Sol no es la causa de las estaciones.

 

¿Qué crees tú?

A pesar de que esta idea tiene sentido, es incorrecta.

Es verdad que la órbita de la Tierra no es un círculo perfecto. Tiene una leve inclinación. Durante parte del año, la Tierra está más cerca del Sol que en otros momentos. No obstante, en el hemisferio norte, es invierno cuando la Tierra está más cerca del Sol y es verano cuando está más alejada. En comparación con la distancia del Sol, este cambio en la distancia de la Tierra a lo largo del año no implica grandes cambios para nuestro clima.

El motivo de las estaciones en la Tierra es otro.

El eje de la Tierra es un polo imaginario que atraviesa el centro de la Tierra de "punta" a "cabo". La Tierra gira alrededor de este polo, y completa un giro completo por día. Ese es el motivo por el cual tenemos día y noche, y por el cual cada parte de la Tierra tiene una parte de cada uno de ellos.

La Tierra tiene estaciones porque su eje no está en línea recta. Hace mucho, mucho tiempo, cuando la Tierra era joven, se cree que algo grande chocó con la Tierra y la corrió del centro. Entonces, en lugar de rotar con el eje derecho, se inclina un poco.

En realidad, ese objeto de gran tamaño que chocó contra la Tierra se llama Theia. También causó un gran orificio en la superficie. Ese fuerte impacto puso una gran cantidad de polvo y residuos en órbita. La mayoría de los científicos piensan que, con el tiempo, esos residuos se transformaron en nuestra Luna.

Como la Tierra órbita alrededor del Sol, su eje inclinado siempre señala en la misma dirección. Por ese motivo, durante el año, diferentes partes de la Tierra reciben los rayos directos del Sol.


¡Si vas a Sudamérica para pasar las vacaciones de invierno, lleva tu traje de baño en lugar de los esquíes!

A veces es el Polo Norte el que se inclina respecto del Sol (alrededor de junio) y a veces es el Polo Sur el que está inclinado respecto del Sol (alrededor de diciembre).

Es verano en junio en el hemisferio norte porque los rayos del Sol llegan a esa parte de la Tierra de manera más directa que en otras épocas del año. Es invierno en diciembre en el hemisferio norte, porque ese es el momento en que el Polo Sur gira para inclinarse hacia el Sol.






ECLIPSES LUNARES Y SOLARES

Un eclipse se produce cuando un planeta o una luna se interpone en el camino de la luz del sol. Aquí en la Tierra, podemos experimentar dos clases de eclipses: eclipses solares y eclipses lunares.

 

¿Cuál es la diferencia?

Eclipse solar

Un  Eclipse solar se produce cuando la luna se interpone en el camino de la luz del sol y proyecta su sombra en la Tierra. Eso significa que durante el día, la luna se mueve por delante del sol y se pone oscuro. ¿No es extraño que se ponga todo oscuro en pleno día?

Este eclipse total se produce aproximadamente cada año y medio en algún lugar de la Tierra. Un eclipse parcial, cuando la luna no recubre por completo al sol, se produce al menos dos veces por año, en algún lugar de la Tierra.

En esta imagen, la luna está cubriendo al sol en pleno día. Este eclipse total de sol se pudo ver desde el extremo norte de Australia, el 13 de noviembre de 2012. Esta imagen es cortesía de Romeo Durscher.

Pero no todos podemos ver todos los eclipses solares. Tener la oportunidad de contemplar un eclipse total de sol no es frecuente. La sombra de la luna sobre la Tierra no es muy grande, por eso se puede ver desde unos pocos lugares de la Tierra. Tienes que estar en el lado soleado del planeta cuando este sucede. También tienes que estar en la trayectoria de la sombra lunar.

En promedio, se puede ver un eclipse solar desde un mismo lugar de la Tierra solo durante unos minutos, cada 375 años aproximadamente.

 

Eclipse lunar

Durante un eclipse lunar, la Tierra impide que la luz del sol llegue hasta la luna. Eso quiere decir que a la noche, la luna llena desaparece por completo, a medida que la sombra de la Tierra la cubre.

La luna también puede parecer de un color rojizo, debido a que la atmósfera terrestre absorbe los demás colores mientras se dobla algo de luz solar hacia la luna. Los atardeceres obtienen su color rojo y anaranjado debido a la forma en la que la luz del sol se dobla cuando atraviesa la atmósfera y absorbe otros colores.

Durante un eclipse total de luna, el brillo de la luna proviene de todos los amaneceres y puestas de sol que se producen en la Tierra.

La luna se ve de color anaranjado-rojizo en el eclipse lunar del 27 de octubre de 2004.

 

¿Por qué no tenemos un eclipse lunar todos los meses?

Seguramente te estarás preguntando por qué es que no tenemos un eclipse lunar todos los meses ya que la luna orbita la Tierra. Es cierto que la luna da vueltas alrededor de la Tierra todos los meses, pero no siempre se interpone en la sombra de la Tierra. La trayectoria lunar alrededor de la Tierra está inclinada en comparación con la órbita de la Tierra alrededor del sol. La luna puede estar detrás de la Tierra e incluso así recibir luz solar.

En este diagrama, puedes ver que la órbita de la luna alrededor del sol se encuentra inclinada. Es por esto que no tenemos un eclipse lunar todos los meses. Este diagrama no está a escala real: la luna está mucho más lejos de la Tierra de lo que se ve aquí.

El eclipse lunar es un acontecimiento especial, ya que no ocurre todos los meses. A diferencia del eclipse solar, muchas personas pueden ver todos los eclipses lunares. Podrás ver el eclipse si vives en la mitad de la Tierra en la que es de noche mientras este se produce.

 

Recordar la diferencia

Es muy fácil confundir estos dos tipos de eclipses. Una forma fácil de recordar la diferencia es mediante el nombre. El nombre te dice qué es lo que se pone oscuro cuando ocurre el eclipse. En un eclipse solar, el sol se pone más oscuro. En un eclipse lunar, la luna se pone más oscura.

NASA Official.






LA NOCHE DEL 20 AL 21 DE ENERO SE PRODUCIRÁ UN ECLIPSE LUNAR TOTAL Y UNA SUPERLUNA DE SANGRE.

La luna tendrá un color rojizo durante el eclipse lunar. Image Credit: GSFC/NASA

 

La noche del 20 al 21 de Enero de 2019 tendrá lugar un hermoso acontecimiento para los amantes de la astronomía: un eclipse total de luna y una "superluna de sangre".

El eclipse podrá verse desde muchas partes del planeta, pero dependiendo de donde nos encontremos, será al anochecer o cerca de la madrugada. Los observadores de América del Norte y del Sur, así como partes occidentales de Europa y África serán capaces de ver uno de los espectáculos más impresionantes del cielo el 20 de Enero de 2019, cuando el Sol, la Tierra y la Luna se alineen, creando un eclipse total de Luna. La luna llena también estará en su punto más cercano a la Tierra en su órbita, llamado perigeo. Durante el perigeo, la Luna parece un poco más grande y más brillante desde nuestra perspectiva en la Tierra, por lo que se conoce como "superluna" y "de sangre" porque durante un eclipse lunar total, la Luna se vuelve de color un poco más rojizo.

Un eclipse de luna ocurre cuando la Tierra se interpone entre el Sol y la Luna, proyectando una sombra que oscurece nuestro satélite. Para ello es necesario que los tres objetos estén alineados, algo que no sucede todos los meses porque la órbita de la Luna alrededor de nuestro planeta está inclinada con respecto a la de la Tierra-Sol.

En este caso el eclipse lunar es total porque toda la Luna atraviesa la umbra, la parte más oscura y central de la sombra. En otras ocasiones o momentos es parcial si solo entra una parte en la umbra; o bien penumbral, cuando cruza la penumbra terrestre (parte exterior de la sombra donde solo se bloquea parcialmente la radiación solar).

 

A las 2:36 GMT del 21 de Enero, el borde de la Luna comenzará a entrar en la penumbra.  A las 3:33 GMT, el borde de la Luna comenzará a entrar en la umbra. A las 4:41 GMT, la Luna estará completamente dentro de la umbra, marcando el inicio del eclipse lunar total. El momento de mayor eclipse, cuando la Luna está a medio camino a través de la umbra se producirá a las 5:12 GMT.

 

A las 5:43 GMT, el borde de la luna comenzará a salir de la umbra y a las 6:50 GMT, la Luna estará totalmente fuera de la umbra. Continuará moviéndose en la penumbra hasta que el eclipse termine a las 7:48 GMT.

 

Sin duda, todo un gran acontecimiento para que puedan disfrutar los amantes de la astronomía. Disfrutad del espectáculo!






REDEFINEN CUATRO UNIDADES BASE DEL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

Santiago de Querétaro, Querétaro. 16 de enero de 2019 (Agencia Informativa Conacyt). Con la finalidad de dar mayor exactitud y certidumbre en las mediciones a nivel mundial, los 60 países signatarios del Tratado del Metro anunciaron, en el marco de la 26a Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM, por sus siglas en francés), llevada a cabo en el Palacio de Versalles, Francia, su decisión de sustentar el Sistema Internacional de Unidades en términos de constantes fundamentales de la naturaleza, y a partir de mayo de 2019, entrarán en vigor nuevas definiciones de cuatro de las siete unidades base de medida: kilogramo, ampere, kelvin y mol.

Formaron parte de la delegación mexicana que participó en este evento el exdirector general del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav), doctor Héctor Nava Jaimes, y el director del Cinvestav, unidad Querétaro, doctor J. Mauricio López Romero que, en entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, destacó la importancia de establecer estas nuevas redefiniciones y los beneficios que traerán en áreas como el comercio internacional, la industria de alta tecnología, la salud, la protección al medio ambiente, así como en la ciencia básica.

 

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Por qué se llevan a cabo estas redefiniciones en las unidades base del Sistema Internacional de Unidades?

Mauricio López Romero (MLR): El Sistema Internacional de Unidades ha pasado por una serie de redefiniciones a través del tiempo y obedece a dos factores: el avance científico y tecnológico y las necesidades de medición de alto nivel de exactitud. Esto hace que de vez en cuando se revisen las definiciones de las unidades base del Sistema Internacional de Unidades. Cabe comentar que en todas estas redefiniciones se preserva el tamaño de la unidad pero se le añade mayor nivel de exactitud.

J. Mauricio López Romero, director del Cinvestav Unidad Querétaro.

En la 26a Conferencia General de Pesas y Medidas, uno de los temas que más llamó la atención fue el kilogramo, en parte debido a que se trata de una unidad muy bien conocida por parte de toda la sociedad. Hasta el 16 de noviembre de 2018, el kilogramo estaba definido en términos de la masa de un artefacto específico: el Prototipo Internacional del Kilogramo (IPK, por sus siglas en inglés), que es un cilindro de platino (Pt) iridiado que se resguarda en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas (BIPM, por sus siglas en francés), en Sèvres, Francia. Eso quedó en el pasado, ahora, a partir del 20 de mayo de 2019, toma efecto la definición del kilogramo en términos del valor numérico de la constante de Planck.

 

AIC: ¿Qué pasa con las demás unidades redefinidas?

MLR: Respecto a la intensidad de corriente eléctrica, el ampere, hay que decir que hasta el 16 de noviembre pasado estaba definida en términos de parámetros mecánicos de longitud y fuerza asociados a un experimento que involucra efectos electromagnéticos. Sin embargo, hace 20 años se descubrieron dos efectos cuánticos cuyos estudios ameritaron, incluso, el Premio Nobel: uno de ellos, el efecto Josephson, que permite medir tensiones eléctricas con un alto nivel de exactitud, y el efecto Hall cuántico, que permite medir resistencias eléctricas con muy alto nivel de exactitud también. Conjuntando ambos experimentos cuánticos es posible medir con muy alto nivel de exactitud corrientes eléctricas utilizando la ley de Ohm, dejando de lado la definición formal del ampere.

La otra unidad base de medida redefinida fue el kelvin, la cual es muy importante si se considera su impacto en la economía a nivel mundial. Lo anterior se debe a que los procesos donde interviene el calor son costosos, desde la refrigeración, el aire acondicionado para la calefacción, entre muchos otros procesos que requieren control de temperatura. El kelvin, la unidad de temperatura, estaba definido hasta el pasado 16 de noviembre en términos del punto triple del agua. Ahora dicha unidad está definida en términos de la constante de Boltzmann, la cual se relaciona con propiedades cinéticas y térmicas de moléculas y átomos que forman los materiales.

 

AIC: ¿Cómo se da la participación del Cinvestav en esta conferencia internacional?

MLR: En México, la ciencia de las mediciones, como se le conoce a la metrología, fue impulsada de manera muy destacada por el Cinvestav, en donde se incubó lo que ahora es el Centro Nacional de Metrología (Cenam). Bajo la gestión del doctor Héctor Nava Jaimes, el Cinvestav mantenía la sección de Metrología con una serie de equipamientos, misma que fungía como el laboratorio de mediciones de referencia del país. En el marco de la firma del Tratado de Libre Comercio de América del Norte, uno de los requisitos fue que los tres países tuvieran un laboratorio nacional de carácter científico que fuera garante de las mediciones al interior de su respectivo país.

 

AIC: Actualmente, ¿qué se está haciendo en el Cinvestav en metrología?

Desde Querétaro, estamos desarrollando una serie de laboratorios que tiene que ver con mediciones de precisión. Queremos impulsar el desarrollo tecnológico del país a través de una metrología científica que sea, de alguna forma, complementaria a las capacidades del Cenam. Trabajamos en sistemas de medición de muy alto nivel de exactitud de aceleración local de la gravedad, a través del desarrollo de gravímetros cuánticos que constituyen el estado del arte de mediciones de gravedad; también estamos trabajando en el desarrollo de relojes atómicos para medir el tiempo con 18 cifras significativas, entre otros objetivos, para estar preparados para la nueva redefinición de la unidad de tiempo, el segundo, la cual estará sustentada en transiciones atómicas en la región de las frecuencias ópticas.

Todo esto enmarca la participación del Cinvestav en la 26a CGPM. No hay que olvidar que el doctor Nava Jaimes es un reconocido experto, nacional e internacionalmente, en el área de las mediciones de precisión. Es esencial que México participe en el foro más importante a nivel internacional, donde se dan los cambios fundamentales a nivel global en materia de mediciones. Con esta participación, México tiene la oportunidad de incidir en la toma de decisiones a nivel internacional y de tener de primera mano información muy relevante sobre lo que está sucediendo en la frontera de las mediciones, a fin de transferir oportunamente dicho conocimiento e información a la sociedad.