Esferas de mandeburgo

Los hemisferios de Magdeburgo
El día ocho de mayo de 1654 la ciudad alemana de Magdeburgo fue testigo de un acontecimiento memorable. Aquel día, los poderosos príncipes de Alemania, encabezados por el emperador Fernando III, aguardan expectantes el comienzo de un singular espectáculo. Frente a ellos se encuentran dos hemisferios de cobre, dispuestos una contra otro para formar una esferaherméticamente cerrada de aproximadamente medio metro de diámetro. Cada hemisferio posee, además, cuatro argollas por las cuales pasa un conjunto de sogas unidas firmemente a dos grupos de ocho caballos cada uno, ubicados a ambos lados de la esfera. Repentinamente, y sin más preámbulos, se da inicio al espectáculo. Ambos grupos de caballos empiezan a tirar en sentidos opuestos, intentado separar loshemisferios. En un principio, los esfuerzos resultan en vano (ver figuras 1 y 2). La selecta audiencia se encuentra estupefacta. Difícilmente pueden dar crédito a lo que están presenciando. No es para menos, si pensamos que ambos hemisferios se encuentran unidos por... ¡simple contacto! Sólo después de mucho trabajo, los caballos consiguen su objetivo, provocando un gran estruendo que semeja al disparode un cañón.

Figura 1. Ilustración del libro de Otto Von Guericke que muestra su célebre experimento. En la parte superior se aprecian algunos detalles de la unión de los hemisferios. En la parte inferior se logran distinguir los dos grupos de ocho caballos cada uno, tirando de los hemisferios en sentidos opuestos.

Otto Von Guericke no ha defraudado a sus espectadores. No podía ser de otromodo, tratándose del ilustre alcalde de Magdeburgo, creador de la bomba de vacío, explorador de los fenómenos electrostáticos, y sin duda alguna, el más grande exponente del renacimiento alemán junto a Johannes Képler.

El secreto del espectacular experimento de Von Guericke reside en un hecho al mismo tiempo simple y notable: el aire del interior de la esfera había sido parcialmente evacuadohaciendo uso de una bomba de vacío. Por supuesto, comparada con los estándares actuales, aquella evacuación resulta bastante modesta. Sin embargo, para mediados del siglo XVII se trataba de un experimento único en su género, realizado con un instrumento también único. Sin la bomba de vacío, recién creada por el genio de Von Guericke, el experimento habría sido irrealizable.
Para comprender lo quepresenció el emperador Fernando III, debemos recordar que nuestra vida transcurre en el interior de un gigantesco océano de aire, y este, como cualquier fluido, tiene masa, de modo que un determinado volumen de aire tiene un peso que es capaz de ejercer fuerza sobre los objetos que se encuentran sumergidos en él. Pero estas fuerzas no actúan simplemente como si se tratara de una pila de ladrillosdepositada sobre nuestras cabezas. El asunto es un poco más complicado, puesto que todo cuerpo sumergido en este océano de aire, es sometido a la acción de un conjunto de fuerzas que tienden a comprimirlo, y que actúan sobre cada punto de su superficie. Además, dichas fuerzas se ejercen siempre en forma perpendicular a la superficie en cuestión. Del mismo modo, si el aire está encerrado en unrecipiente, las paredes de este experimentan en cada punto una fuerza perpendicular a su superficie que tiende a expandirlo. Para comprender con más detalle este fenómeno, debemos recordar que el aire está compuesto por una enorme cantidad de moléculas, que bien puedes imaginar como microscópicas esferas que se mueven aleatóriamente en todas direcciones, chocando y rebotando contra cualquier objetoque se encuentre en su camino. Cada una de estas minúsculas colisiones genera una pequeña fuerza, que sumada al sinnúmero de impactos que se suceden ininterrumpidamente en cada segundo, puede llegar a generar una fuerza considerable. El efecto neto de este incesante golpeteo molecular es un conjunto de fuerzas puntuales que siempre están dirigidas en forma perpendicular a la superficie de...