Deseamos que la paz y la armonía estén presentes en el final del presente año y en todos los días del próximo. ¡Felices Fiestas!.
Relacionadas con las festividades de estos días, un estimado colega nos comparte el presente artículo, escrito por Laura Nicole Driessen, publicado el 24 de diciembre de 2024 en la revista The Conversation, y traducido por nosotros para este espacio. Veamos de que se trata.
Miles de millones de niños en todo el mundo esperan ansiosos sus regalos, y Santa Claus y sus renos deben viajar a velocidades vertiginosas para entregarlos todos en una noche.
Pero, ¿sabías que la luz de un objeto que viaja a altas velocidades cambia de color? Esto se debe a lo que se llama efecto Doppler, la forma en que la velocidad afecta la longitud de las ondas, como el sonido o la luz.
Cuando la luz cambia de color debido a la velocidad, lo llamamos corrimiento al rojo o al azul, según la dirección. ¡Si pudiéramos captar el color de la famosa nariz roja de Rodolfo con uno de nuestros telescopios, podríamos usar el efecto Doppler para medir la velocidad de Santa Claus!
Así es como podría funcionar y por qué este efecto también es una herramienta crucial en astronomía. ¿Qué distancia deben recorrer Santa Claus y sus renos?
Prepárate para hacer un poco de matemática navideña. He actualizado un método propuesto en 1998 para calcular la velocidad a la que deben viajar Rodolfo y Santa Claus para entregar todos los regalos necesarios (puedes encontrar mis cálculos prácticos aquí abajo).
Hay aproximadamente 2 mil millones de niños menores de 14 años en el mundo. Aproximadamente el 93% de los países celebran la Navidad de alguna manera, por lo que asumiremos que el 93% de todos los niños lo hacen.
Sabemos que Santa Claus solo entrega regalos a quienes realmente creen. Si asumimos el mismo porcentaje de creyentes por grupo de edad que en los Estados Unidos, eso nos deja con aproximadamente 690 millones de niños.
Con aproximadamente 2.3 niños por hogar en todo el mundo, tiene que visitar aproximadamente 300 millones de hogares.
Si se distribuyen estos hogares de forma uniforme en los 69 millones de kilómetros
cuadrados de superficie habitable de la Tierra (teniendo en cuenta los océanos, los desiertos, la Antártida y las montañas), Sana Claus tiene que recorrer 144 millones de kilómetros en Nochebuena. Es casi la misma distancia que hay entre la Tierra y el Sol.
Afortunadamente, Santa Claus tiene los husos horarios de su lado, con 35 horas entre la entrega del primer y el último regalo.
Digamos que Santa Claus utiliza la mitad de su tiempo para entrar y salir rápidamente de cada casa, lo que le da un total de 17.5 horas o 0.2 milisegundos por casa. Utiliza las otras 17.5 horas para viajar entre casas.
Mi hipótesis es que necesita viajar a la friolera de 8.2 millones de kilómetros por hora, o el 0.8% de la velocidad de la luz, para dejar todos los regalos.
¿Cómo podemos medir la velocidad de Santa Claus con la nariz de Rodolfo?
Digamos que queremos medir realmente la velocidad del viaje de Santa Claus para ver si coincide con la hipótesis.
Una cámara de velocidad estándar no serviría. Pero tenemos telescopios en la Tierra que pueden medir el color de algo mediante espectroscopia.
El reno líder de Santa Claus, Rodolfo, tiene una famosa nariz de color rojo rubí. Si pudiéramos observar a Santa con telescopios, podríamos utilizar el color de la nariz de Rodolfo para medir su velocidad utilizando el efecto Doppler, que describe cómo la velocidad afecta a la longitud de onda. Esto se debe a que la nariz de Rodolfo no se vería tan roja si viajara a alta velocidad.
¿Qué es el efecto Doppler? Un buen ejemplo es el sonido de una ambulancia. Cuando pasa por la calle junto a ti, su sonido es más agudo a medida que se acerca y más grave cuando se aleja. Esto se debe a que, a medida que la ambulancia se acerca a ti, las ondas sonoras se comprimen a una longitud de onda más corta, y una longitud de onda más corta significa un tono más agudo.
Lo mismo sucede con la luz. Si una fuente de luz se aleja de ti, la longitud de onda se estira y se vuelve más roja o "desplazada hacia el rojo". Si la fuente de luz se dirige hacia ti, la longitud de onda se comprime y la luz se vuelve más azul o "desplazada hacia el azul".
Rodolfo, el reno desplazado hacia el rojo
La luz de color rojo tiene una longitud de onda de 694.3 nanómetros cuando está "en reposo", lo que significa que no se mueve. Esa sería la medida del reno Rodolfo en reposo.
Digamos que Santa Claus prefiere entregar los regalos rápidamente para poder relajarse con un poco de leche y galletas al final de la noche. Consigue que sus renos corran mucho más rápido de lo que yo había supuesto, a un 10% de la velocidad de la luz o 107 millones de kilómetros por hora.
A esta velocidad, la nariz de Rodolfo se desplazaría hacia el azul hasta un naranja brillante (624 nanómetros) mientras volaba hacia su casa.
Y se desplazaría hacia el rojo hasta un rojo muy oscuro (763 nanómetros) mientras se alejaba. El rojo más oscuro que los ojos humanos pueden ver es de alrededor de 780 nanómetros. A estas velocidades, la nariz de Rodolfo sería casi negra.
El efecto Doppler tiene un papel en la astronomía
Los astrónomos utilizan el efecto Doppler para medir cómo se mueven las cosas en el espacio. Podemos usarlo para ver si una estrella está orbitando otra estrella, lo que se conoce como un sistema binario.
También podemos usarlo para encontrar exoplanetas (planetas que orbitan estrellas distintas de nuestro sol) utilizando un método llamado "velocidad radial". Incluso podemos usarlo para medir las distancias a galaxias lejanas.
Hay algunas cosas que la ciencia simplemente no puede explicar, y una de ellas es la magia de Santa Claus. Pero si alguna vez los astrónomos capturan a Rodolfo con sus telescopios, tengan la seguridad que les avisarían a todo el mundo.
