De acuerdo con Google Maps, unos
435 km y 5.5 horas por carretera separan las ciudades de Manta y Quito, en la República del Ecuador. Del
viaje, que alguna vez hice, guardo el recuerdo de la transición desde la joven costa semidesértica, pasando
por el tierno bosque húmedo tropical, hasta las montañas de felpa parchada de zonas
agrícolas. Sólo podría especular, empero, sobre el abanico de paisajes anónimos
que Charles-Marie de la Condamine recorrió en la misma ruta, allá
en 1736, como parte de la Primera Misión Geodésica
Francesa. Era
una época “remota”, sin Google Maps, ni GPS, ni iPhones. Era la época en que Ecuador era la Presidencia de Quito en el Virreinato de Perú y en
que aún se discutía si la Tierra era achatada en los polos (como sostenían Newton y Huygens), o si se ensanchaba en los polos (como
refutaba Cassini) [1]. También era la época en
que la educación y la ciencia eran cosa de burgueses. Tanto el francés de la
Condamine, como su anfitrión riobambeño, Pedro Vicente Maldonado, eran lo que el diccionario
urbano nacional contemporáneo definiría como un par de pelucones. El apelativo encaja bastante bien al ver hoy
sus retratos; pero, más allá de las clases sociales, sus espíritus
exploradores, pasión por la geografía, y la destreza en astronomía y matemáticas
de los otros miembros del equipo, Louis Godin y Pierre Bouguer, merecen que esta misión se considere un hito
en la historia científica del Ecuador.
En la actualidad, la tradición
oral ha consumido el mérito de la Primera Misión Geodésica, los paisajes
anónimos están poblados de nombres y la información se abre paso a machete
entre matorrales ancestrales que limitan el acceso a la educación en nuestro
país. Jóvenes de modesta infancia nos atrevemos a soñar con ser como Humbolt o
Darwin, y disponemos de nuevas oportunidades para lograrlo. Igual que un
paisaje de carretera, Ecuador vive una transición socio-científica que siglos
atrás experimentaron otras naciones. Y para muestra, un simple paseo por Google
y Wikipedia me cuenta que, allá en 1736, el viaje de la Primera Misión
Geodésica no podría haberse apartado más de lo que aprendí en mi escuelita de
monjas y de la dinámica académica actual de los países desarrollados. Cambios
de itinerario por riñas entre investigadores, negativas de compartir
información, retrasos en la entrega de fondos y hasta auto-financiamiento
fueron la realidad de la afamada expedición [2]. Y para colmo, los
investigadores que hacían una misión gemela cerca del polo norte publicaron primero los resultados. Después de más de 240 años y con los percances olvidados, se erigió
el actual monumento conmemorativo de la Misión Geodésica en San Antonio de Pichincha, donde – según
tradición oral (i.e., como a mí me contaron de niña) – los científicos franceses midieron la posición de
la línea ecuatorial.
Hoy basta tener un iPhone para
saber que dicho monumento, el Museo de la Mitad del Mundo, no se encuentra en
la latitud 0’00.00’’, como sugiere su nombre. Tal hecho lleva a la inmediata
conclusión de que los sabios franceses se equivocaron, y deja al turista con el
agridulce sabor de boca de tomarse una foto en el lugar incorrecto. Con relativa frecuencia se obvia decir que la
Misión Geodésica nunca se dedicó a medir la posición de la línea ecuatorial,
sino a verificar la forma de la Tierra.
Y sí, Newton y Huygens le ganaron a Cassini, cambiando para siempre nuestra forma de ver el mundo. De la Condamine y compañía ni
siquiera visitaron el lugar donde se encuentra el Museo de la Mitad del Mundo,
sino que realizaron mediciones del arco de un meridiano trazado desde Oyambaro
(Pichincha) hasta Caraburu (Azuay), y con base en Yaruqui [3]. Su expedición dio paso a la definición del
sistema métrico internacional, al descubrimiento del hule y al primer estudio
detallado de las propiedades anti-malaria del árbol de chinchona [2]. Pero todo
ese bla bla bla es, por supuesto, aburridísima ciencia que no vende.
A unos cuantos metros del Museo
de la Mitad del Mundo, la alegría del viaje turístico resucita en un pequeño museo
artesanal que predica mostrar experimentos científicos que sólo ocurren en la
verdadera mitad del mundo (esta vez calculada con GPS). Su mejor atracción es
la comprobación de la fuerza de Coriolis. Ya saben, el misterio de porqué el
agua del inodoro gira en sentidos contarios en hemisferios opuestos. El misterio aparece repetido en varias películas y hasta en un capítulo de los Simpsons. Nada
como estar sobre la línea ecuatorial para poder verlo de primera mano, pues tan
sólo se necesita caminar unos cuantos pasos para cambiar de hemisferio. La demostración, por lo general, ocurre de la siguiente forma: el
guía local inicia sobre la línea ecuatorial con una lavacara llena de agua y explica
que, debido a la rotación de la Tierra, existe una fuerza llamada Coriolis. Sobre
el ecuador (el punto geográfico, no el país) la fuerza de Coriolis es cero,
continúa el guía. Sin más preámbulo,
remueve el tapón de la lavacara, demostrando que, sin fuerza de Coriolis, el
agua que drena por el agujero no forma ningún vórtice. Es decir, no gira. El
guía suele colocar una pequeña hoja o un fósforo sobre la superficie del agua para
enfatizar su argumento. El agua que cae de la lavacara es colectada en un balde
y empieza la segunda parte de la
demostración. El guía moviliza al grupo,
la lavara y el balde con agua, unos pocos metros hacia el sur. Coloca el tapón en la lavacara y vierte el
agua en ella. Mientras espera unos segundos a que la superficie del agua se
calme, explica que debido a la fuerza de Coriolis el agua girará hacia la
derecha. Retira el tapón y con admiración el público observa el fenómeno en
acción. El escenario completo vuelve a
montarse unos pocos metros hacia el norte de la línea ecuatorial y, como
anticipado, el agua gira en sentido contrario.
Por desgracia, muchos de los
turistas jamás se enterarán de que fueron víctimas de un típico caso de viveza
criolla, pues el cuento del inodoro y el experimento de la lavacara con
antiquísimas falacias científicas.
Incluso cuando algunos guías acotan con brevedad que se trata de una
demostración didáctica y no de la fuerza de Coriolis en acción; muchos
turistas, hambrientos de asombro e historias, prefieren mantener el recuerdo de
la magia ecuatorial que hace que el agua gire en direcciones contrarias. ¿Quién
podría culparlos? Aquella misma hambre de asombro es la que empuja a la
ciencia. Sin embargo, a falta de buenas explicaciones para lo que ven, de boca
en boca se perenniza uno de los mayores mitos de la ciencia. Sucede allá, en mi querido Ecuador. En las
narices de un monumento que evoca la victoria de Newton, y en un país que
proclama los albores de su revolución científica. El timo, empero, no se halla en nada de lo
dicho por el guía, pues es todo cierto en cierta parte.
La llamada fuerza de Coriolis (nombrada
tras Gaspard-Gustave de
Coriolis) existe debido a la rotación de la Tierra. Para
empezar, todos estamos de acuerdo con que la Tierra rota sobre su eje. Su rotación genera los días y las noches. De
hecho, la rotación de la Tierra fue también la base para que Newton dedujera el
achatamiento en los polos. Estamos seguros también que en nuestras actividades
diarias, cuando caminamos o vamos en auto, no percibimos tal rotación. Vivimos
en escalas de tiempo y espacio mucho menores que la rotación de la Tierra, como
una hormiga en la montaña rusa. Podemos, por ejemplo, cruzar la calle en línea
recta, con la seguridad de llegar al edificio de enfrente (fijándonos de que el
semáforo esté en rojo, claro está). Ahora imaginemos que pudiésemos levitar por
encima del suelo, y quedarnos ahí flotando quietecitos. La Tierra continuará girando por debajo de
nosotros y, tras unas horas, a pesar de que jamás nos movimos, no estaremos en
el punto donde empezamos.
¿Qué pasaría si intentásemos
levitar en línea recta para cruzar la calle, y la Tierra rotase muy muy rápido
debajo de nosotros? Pues, de seguro, no llegaríamos al edificio de enfrente,
sino a un punto adyacente al mismo. Si tienen un poco de tiempo y curiosidad, pueden intentan dibujar una línea recta con los ojos cerrados, mientras giran la hoja de papel lentamente. Es a esta aparente desviación de la trayectoria de un
objeto sobre un marco referencial rotatorio, a lo que se llama fuerza de
Coriolis. Como la Tierra realiza sólo una rotación completa por día, la fuerza
de Coriolis es bastante pequeña, y es sólo apreciable en objetos que se mueven
largas distancias y durante largo tiempo sobre la superficie de la Tierra. En
el hemisferio norte tales objetos sufren una desviación hacia la izquierda de
su trayectoria; mientras que en el hemisferio sur, la desviación es hacia la
derecha. Aviones y proyectiles militares, por ejemplo, deben considerar este
factor al estimar su trayectoria. Nadie ha escuchado, sin embargo, que el tal
Coriolis sea un problema en un partido de tenis. Los valores de Coriolis son
muy pequeños. Como indicaba el guía, la fuerza de Coriolis además disminuye con
la latitud y es cero en el ecuador. Coriolis es, de hecho, casi cero en toda la
franja ecuatorial. Así que, es imposible movernos unos pasos al norte y unos
pasos al sur para ver el mágico cambio de dirección de Coriolis. Pero continuemos.
La fuerza de Coriolis también
afecta al aire en la atmósfera y al agua en los océanos, dando lugar a grandes
giros oceánicos y a espectaculares vórtices en la atmosféricos. De ahí nace la
errónea idea de vincular Coriolis con el vórtice del inodoro. A gran escala,
los vórtices se forman por la circulación del aire entre núcleos de alta y baja
presión atmosférica. Si la Tierra no rotase, el aire se dirigiría desde el
núcleo de alta presión hacia el núcleo de baja presión, para equilibrar la
diferencia. Sin embargo, la desviación en la trayectoria del aire alrededor del
núcleo de baja presión produce un flujo circular. Dicho flujo corre hacia la izquierda, o en
sentido de las manecillas del reloj, en el hemisferio norte; y en sentido opuesto
a las manecillas del reloj, en el hemisferio sur. Tal como lo dijo el guía. Pero, ¿por qué se forma un vórtice al
destapar la lavacara o en un inodoro? En
condiciones normales (como las de tu baño o el mío, y como las de la lavacara
en el pequeño museo de la verdadera mitad del mundo), el tiempo que toma drenar
el agua de una lavacara es mucho menor al tiempo de rotación de la Tierra, sin
importar que nos encontremos en Canadá, Ecuador o Argentina. Por lo tanto, Coriolis
no puede ejercer un efecto dominante. El vórtice se forma mientras el agua se
aproxima al agujero de drenaje, disminuyendo su radio e incrementando su
velocidad de giro. Igual a que si atáramos una piedra al extremo de una soga y
la hiciéramos girar. Mientras más corta
sea la soga, la piedra podrá girar más rápido.
Entonces, el sentido del vórtice en la lavacara está dominado por
cualquier “movimiento residual” que exista en el agua, por la fricción con las
paredes del envase y por la forma del drenaje.
Como la ciencia es más ciencia
cuando se exploran todas las posibilidades; el experimento de la lavacara fue
ejecutado bajo condiciones controladas de laboratorio que pudiesen generar
velocidades de drenaje influenciables por la rotación de la Tierra [4, 5].
Dichas condiciones controladas incluían el uso de un tanque de 1.8 m de
diámetro, 15 cm de altura y con un pequeñísimo agujero de drenaje de 9.5 mm;
control de temperatura y corrientes de aire; llenar el tanque en el sentido
contrario del esperado para el hemisferio; y dejar reposar el agua durante 1
día entero antes de retirar el tapón del tanque. El drenado completo de estos
tanques tardaba 20 minutos, en comparación con los típicos 2 minutos de los
videos turísticos en YouTube. Entonces, y sólo entonces, se apreció que la
dirección de giro del vórtice estaba influenciada por Coriolis en ambos
hemisferios. Los investigadores anotaron incluso que, con un tiempo de reposo
de 2 horas, la dirección del giro todavía era determinada por el movimiento
residual producido al llenar el tanque [ver también 6]. El truco en el pequeño museo de la verdadera
mitad del mundo está justo ahí. El guía inicia con una lavacara con agua en
reposo y luego rellena la lavacara por el lado en que desea hacer girar el
vórtice.
Sé que me he dado una vuelta muy
larga para destapar el sencillo misterio. El punto de tanta retórica no era
lección sobre Coriolis, sino poner mi granito de arena para cambiar la visión
de porqué los científicos hacemos ciencia.
Creo que si nos detenemos a pensarlo, la realidad es siempre mucho más
mágica que cualquier timo. En medio de un gigantesco espacio, una enorme roca
gira y desencadena el movimiento del
aire y los océanos. Gracias a ese movimiento, por ejemplo, fue posible el
descubrimiento accidental de las islas Galápagos. El atractivo de la mitad del mundo debería utilizarse para inspirar
admiración a estos verdaderos espectáculos planetarios y a la historia de
descubrimientos tras de ellos. El mayor mito a vencer es el de creer que la
ciencia es siempre aburrida, incomprensible, e importante sólo para geniecitos
y pelucones. La tecnología actual permite construir mundos virtuales o
mecánicos que nos sumerjan en la mirada de los investigadores, repetir los
experimentos y por nosotros mismos comprender las conclusiones de antaño. Alrededor
del mundo, cada vez más museos pasan de la pasividad hacia interactividad,
elevando los méritos reales de quienes dedican sus vidas a la investigación. La riqueza étnica, histórica y ecológica de Ecuador tiene mil cosas que contar.
Hace falta tan sólo que los profesionales creativos, sociales, ingenieros y
científicos apreciemos nuestras distintas virtudes, identifiquemos las necesidades y fortalezas de las comunidades locales y nos sentemos todos juntos a pensar cómo contarlas.
Referencias:
[1] Greenberg, John L. (1996), Isaac
Newton and the problem of the earth's shape. Archive for history of exact
sciences 49:4, 371-391.
[2] Ferreiro, Larrie D. (2011), Measure
of the Earth: The Enlightenment Expedition That Reshaped Our World. Basic
Books, a member of the Perseus Books Group. New York, USA.
[3] de Ulloa, Antonio (1760),
Voyage to South America: describing at large, the Spanish cities, towns,
provinces on that extensive continent. Translated from the original in Spanish.
Second edition, p. 236. L. Davis and C. Reymers, against Gray’s-Inn-Gate,
Holbourn; Printers to the Royal Society. London.
[4] Shapiro, Ascher H. (1962),
Bath-tub vortex. Nature 196: 4859, 1080-1081.
[5] Trefethen, Lloyd M., R.W.
Bilger, P.T. Fink, R.E. Luxton, R.I. Tanner (1965), The bath-tub vortex in the
southern hemisphere. Nature 207: 5001, 1084-1085.
[6] Salzsieder, John C. (1994),
Exposing the bathtub Coriolis myth. The Physics Teacher 32, 107.
[7] Mapas
e ilustraciones antiguas: http://robertwhitaker.org/robertwhitaker.org/The%20expedition.html
