5. ¿Por qué hace frío en invierno en nuestro Hemisferio?

La creencia popular considera la distancia al Sol (al encontrarse la Tierra en uno u otro de los focos de su órbita elíptica) como causa del fenómeno de las estaciones, estableciendo que durante el verano la Tierra se encuentra en el foco más próximo al Sol, y en el más alejado de este en inviero. Esa creencia es falsa, no porque establezca una relación entre el invierno y el verano y la lejanía al Sol, pues podría considerarse correcta esa afirmación, si bien es cierto que la relación inversamente proporcional calor-distancia  sólo se da en el hemisferio sur; sino porque la declara esa distancia como causa del ciclo de las estaciones. Sin embargo, esa variación de distancia al Sol entre un foco y otro es tan leve que no resulta, ni mucho menos, determinante. La verdadera causa reside en su eje de rotación, dandose la circunstancia de que la Tierra se encuentra con una inclinación de 23'5º con respecto al plano de su órbita, siendo esta inclinación favorable o no según si es verano o invierno, es decir, que en verano el hemisferio norte se enfrenta al sol, y el sur en invierno hace lo propio.* Al estar inclinada la Tierra hacia el Sol, los rayos de este caen de manera más perpendicular a la superficie, lo que deriva en un aumento de la temperatura ambiental, mientras que en el hemisferio sur los rayos pasan ''de refilón''. En invierno la disposición es contraria, y los rayos caen perpendiculares al hemisferio sur, por lo que allí es verano mientras aquí es invierno.
*Nótese que se habla del verano e invierno del hemisferio norte.



Rotación y translación de la Tierra

4. Compara el método utilizado por Erastótenes para medir el radio terrestre con el nuestro

Eratóstenes sabía que en el que en el ahora llamado solsticio de verano, los rayos de sol caían perpendiculares a Asuán, que, aunque no lo supiera, se encuentra en el trópico de Cáncer. Del mismo modo, nosotros sabemos que en los equinoccios de otoño e invierno el los rayos son perpendiculares al Ecuador. Como punto de referencia, el sabio escogió Alejandría, que, también sin saberlo, se encontraba casi en el mismo meridiano. Nosotros elegimos el punto justo del Ecuador que se halla en la misma longitud que Horcajo de Santiago, por lo que podríamos catalogar nuestro método como más preciso en este aspecto. ¿Cómo midió la distancia el cirenaico? Por medio de las caravanas comerciales, que encomendaron a los esclavos la tarea de contar las vueltas que daban las ruedas de la carreta y los pasos que daban, incluso se citan otros métodos adicionales, como el uso de grandes cuerdas, que tendieron a lo largo del trayecto. Nuestra forma de calcular la distancia, sin embargo, ha sido por medio del programa informático Google Earth, lo cual quizás resulte irónico, ya que muchas veces podríamos ser considerados ''esclavos de la tecnología'', así que es paradójico que nuestro esclavizador sea lo que para Eratóstenes fueron los esclavos. Por último, y creo que no me dejo nada, se dice que el cirenaico usó para tomar las medidas de la sombra y una estaca clavada en el patio de la biblioteca, mientras nosotros usamos (o habríamos usado) un recogedor.

3. Explica la disposición de las moléculas del agua en los tres estados de agregación. ¿Por qué entonces el hielo flota en el agua? ¿Qué importancia tiene esta propiedad para la vida marina?

En estado sólido, las moléculas de agua, formadas por dos hidrógenos y un oxígeno se disponen de forma hexagonal, formando cristales de hielo. Lo curioso de esta estructura es que se forman unos huecos considerables entre moléculas, lo que hace que el hielo adquiera una densidad menor.
En estado líquido, las moléculas de agua permanecen unidas por los denominados puentes de hidrógeno, unos enlaces débiles que se rompen y rehacen constantemente.
En estado gaseoso, la agitación de las moléculas es tan grande que se rompe definitivamente esa unión, desperdigándose las moléculas independientemente.

Podemos ver en este enlace una simulación de la fusión del hielo y la evaporación del agua a nivel molecular. Es interesante prestar atención a la agitación de las moléculas.

Al ser menos denso el hielo que el agua líquida, flota sobre esta, de manera que al haber temperaturas muy bajas en un emplazamiento de agua como puede ser un lago, se helará la parte superior, dejando bajo ella el resto del agua líquida, y por tanto a una temperatura superior a 0ºC. Además el agua tiene una curiosa propiedad, y es que alcanza su densidad máxima a los 4ºC. De este modo, en el momento en que la temperatura ambiental descienda, la del agua superficial del lago también lo hará, pero al llegar a ese valor (4ºC), descenderá por ser más densa que el resto del agua, y agua más caliente ocupará su lugar, creando una corriente de agua a 4º descendiendo y agua más cálida subiendo, hasta el punto en que todo el agua esté a esa temperatura, y entonces esta sí pueda seguir descendiendo. Este hecho ralentiza la congelación del lago, permitiendo a la fauna subacuática seguir viviendo aún en el frío invierno.

2. ¿Qué tuvo que medir Arquímedes,según Manuel Lozano, para saber si la corona era o no de oro? ¿Qué concluyó?

Para verificar la autenticidad de la corona, Arquímedes tenía que medir la masa, y no  el volumen del agua desplazada, pues en base a una serie de cálculos apoyados por datos históricos, Manuel concluye en que el volumen máximo desplazado rondaría los 0’017 centímetros cúbicos, es decir, 0’000017 litros, una medición imposible con los métodos de la época. Sin embargo, Manuel calcula que la diferencia de masa de agua desalojada entre la corona de aleación de plata y oro y la de oro puro rondaría los 8’2 gramos, y bien es sabido que la medición de masas era bastante más asequible en tiempos del siracusano. Al no desequilibrarse la balanza, Arquímedes concluyó que la corona era realmente de oro.

1. En la figura 1.2. podemos ver a Arquímedes dentro de una bañera,¿qué descubrió este científico mientras se daba un baño?

Según Manuel Lozano, al meter Arquímedes la balanza equilibrada con la corona y una masa equivalente de oro en la bañera y ver que esta no desequilibraba no sólo descubrió la autenticidad de la corona, sino que tanto esta como el oro, como sus piernas experimentaban un empuje vertical  igual al peso del volumen que desplazan. A partir de ahí desarrolló su principio de hidrostática.