La ciencia – 2.05

Hoy vamos a hablar de las olas. Estoy en la playa y lleva unas horas soplando un viento fresco del suroeste. Las olas son pequeñas, encrespadas, con ligeros toques de espuma, y viniendo del suroeste vienen en muchas direcciones: Sur, suroeste, oeste, sin mucho orden ni concierto. Son olas de “mar”.

Ayer no hacía viento, pero llegaban olas del sur, lentas, altas, sin espuma. En inglés se denominan olas de inflamación (swell).

 Todo el que ha mirado las olas (y ¡Cuan pocos lo hacen en la playa! En general, las actividades playeras son el cotilleo sin sentido, dormir al sol o dar golpecitos a unas bolas  con raquetas de madera, es decir, tirar el poco tiempo que tenemos) se ha dado cuenta que de vez en cuando hay una de ellas mayor que las otras. Esto se ve bien en algunas cuevas de costas acantiladas en las que de vez en cuando salta el mar hasta el techo. ¿Por qué ocurre ésto?

 Los marineros hablaban siempre de olas monstruo que destrozaban los barcos. Periódicamente hay naufragios de barcos pesqueros en mares de olas razonablemente pequeñas. En el 2005 un barco gallego de pesca navegaba por la noche con un jovencito al timón. Los marineros experimentados  habían bajado tranquilamente a dormir. Las olas eran de 4 metros, algo que, para los pescadores, no es nada. El barco desapareció, de repente. En Septiembre un barco de crucero sufrió una muy fuerte avería entre Túnez y Sicilia. Nadie se explicaba la ola que lo había embestido.

 La explicación más tradicional es la de las “meigas”: “No creo en las meigas, pero haberlas, haylas”. El ser humano no cree en la magia, pero Madrid está lleno de tiendas en las que hacen hechizos, como en la buena Edad Media. Los embaucadores florecen y te llevan al cielo, o te curan los males de amor, o los males víricos, o al menos eso dicen. Y hacen dinero, mucho dinero.  Esos naufragios se asignan, aun hoy, a  “Actos de Dios”, aunque por qué un dios quiera hacer naufragar una barca de honestos pescadores, o un barco de familias de clase media que hacen un crucero por el Mediterráneo escapa, no a la razón, sino incluso a la fé.

Pues bien, esas olas no son actos de Dios, sino fenómenos naturales muy comunes, pero poco visibles, pues aunque ocurren constantemente, ocurren en puntos aislados del mar, y solo de vez en cuando coinciden con alguna observación humana. Hoy se ven desde los satélites, y hay registrados, con instrumentos de medida, 4 de ellos: Dos desde satélite en la zona antártica y dos en sendas plataformas petrolíferas del Mar del Norte. Las olas medidas son de mas de 20 metros entre valle y cresta, y al menos de 18 metros entre el nivel medio del mar y la cresta. 18 metros es una casa de 6 pisos.

¿Por qué,  cómo se generan estas olas monstruosas?  El fenómeno es, de nuevo, un fenómeno de resonancia, cuyos detalles se desconocen aun. La ciencia no agacha la cabeza y murmura “Dios lo ha querido”, y se va cabizbaja. La ciencia sabe que no sabe muchas cosas, pero que las puede saber. La ciencia es preguntarse e investigar. Lo que no sepamos hoy, lo sabremos, seguro, mañana. Tardaremos mucho o poco,  pero lo sabremos.

Como he dicho, y pueden volver a ver en su mente todos aquellos que quieran hacerlo, pues  las neuronas graban todas las imágenes, cualquiera puede comprobar que en los campos de oleaje, en la superficie del mar cubierta de olas, éstas no son  nunca   uniformes. Las hay de muy diversas alturas, vienen de muchas direcciones, y sus dimensiones perpendiculares al movimiento no son muy grandes: En un mar de olas casi uniformes, las olas individuales pueden ser lomos en el mar de 200, 300, 1000 metros, pero muy raras veces más de eso. Las olas se generan porque el viento que las puede crear  es siempre turbulento. En el movimiento turbulento el aire se mueve en vórtices de casi todos los tamaños posibles (hablaré mañana de los vórtices). A cada lado de un vórtice las presiones del aire son distintas. El agua se eleva cuando sobre ella hay menos presión, se hunde cuando la presión es alta. Se forman así olas capilares, ricitos en una superficie de agua, lisa antes de empezar a soplar, levemente ondulada un poco después de comenzar el viento.

Los fenómenos en la naturaleza, a pesar de la física lineal que arrastramos desde hace 4 siglos, son casi todos fenómenos no lineales con realimentaciones positivas. El fenómeno de las olas es uno de ellos. Una vez el agua tiene ricitos, el aire, al subir por la pendiente de la olilla que se le enfrenta, aumenta su presión, y ésta disminuye y se recrean los vórtices, a sotavento de la crestita: Alta presión a barlovento y baja a sotavento implican que la ola captura energía del viento y crece. Al crecer la ola, la presión aumenta mucho a barlovento y disminuye mucho a sotavento: La ola crece más, y más. Mientras hay viento la ola crece y crece hasta que, cuando es suficientemente alta deja de ser sinusoidal, por otro fenómeno no lineal, y se convierte en una cúspide aguzada. Ahora  bien, si llegase a ser tan afilada como una hoja de papel, colapsaría ante el viento. De hecho el colapso se produce antes de que se alcance es aguzamiento, por lo general cuando la razón altura/anchura es 1/12.

Puesto que el viento que genera olas es siempre turbulento, las olas no son nunca líneas de longitud grande y paralelas entre sí, ni tienen todas la misma altura, ni el mismo periodo o frecuencia, ni la misma dirección, ni la misma fase. Son movimientos aleatorios, como todos los movimientos naturales (la ingeniería derivada de la física en las Grandes Ecoles francesas, de donde salió, finalmente toda la ingeniería, ha forzado la técnica a ser determinista y lineal, pues sino no hay posibilidad de control).

 La naturaleza ni  es determinista ni es lineal: Es semi-aleatoria y no lineal. Los movimientos de las olas se parecen a los movimientos de las moléculas de un gas que se mueve a lo largo de una tubería: Las moléculas avanzan ¿Cómo no? en la dirección del fluido, pero a veces van hacia la izquierda, a veces a la derecha, incluso a veces van hacia atrás. Los electrones giran en torno a los núcleos de los átomos moviéndose en todas las direcciones en sus giros,  y hasta los coches en las carreteras avanzan entrecruzándose unos con otros.

Las olas no son diferentes en esto, y muchas veces se acoplan entre sí. No sabemos cómo, porque  la ciencia (¡menos mal!) no lo sabe todo, y nos deja oportunidad para aprender, pero en ciertas ocasiones, que hoy sabemos que son bastante comunes, esas miles de olas individuales de un mismo campo de oleaje se acoplan entre sí: Sincronizan sus fases y se suman unas con otras generando olas gigantes en puntos aislados del campo.

De nuevo, resonancia, sincronización, no linealidad en sistemas complejos.

¿Nos decidimos a ganar el tiempo mirando las olas?