Aeronomía: Una ciencia espacial en transición entre la Astronomía y la Geografía. Cincuenta años de experiencia científica acumulada

Leonardo Lenin Banegas Barahona
Joel Alemán Ramírez

Resumen
La aeronomía es un campo emergente a nivel internacional y nacional, su carácter interdisciplinario conlleva implicaciones en varios campos del saber de importancia en la identificación de causas y consecuencias de problemas globales y locales. La aeronomía se ha constituido en una relación dialéctica interesante reforzándose de los avances de la informática, las telecomunicaciones, la geografía y la astronomía. Gracias al esfuerzo de las universidades públicas y privadas los hondureños cuentan hoy con programas de estudio, líneas de investigación, instrumentación y experiencia, que garantizan que quienes tengan el interés en profesionalizarse en esta área puedan hacerlo.
Abstract
Aeronomy is an emerging field of international and national level, its interdisciplinary nature has implications for several fields of knowledge important in identifying causes and consequences of global and local issues. Aeronomy has become an interesting dialectical relationship strengthened by advances in information technology, telecommunications, geography and astronomy. Thanks to the efforts of public and private universities Hondurans now have programs of study, research lines, instrumentation and expertise, ensuring that those with interest in professional in this area can do so.
Palabras clave
Aeronomía, Astrobiología, Astronomía, Cambio Climático, Geografía, Geomática, Sistemas de Información Geográfica
Keyword
Aeronomy, Astrobiology, Astronomy, Climate, Geography, Geomatics, Geographic Information Systems

Introducción

La Aeronomía es una ciencia espacial, de dominio intermedio entre la Geografía y la Astronomía. Se trata de una ciencia interdisciplinaria, cuyo desarrollo abarca conocimientos desde distintas ciencias y disciplinas del saber humano. La Aeronomía es una ciencia joven, fue nombrada en la década de 1960 por el geofísico y físico atmosférico Sydney Chapman de origen Angloamericano.

Su objeto de estudio, esta determinado por un espacio envolvente del planeta tierra, situado entre los 20 Km. y los 10,000 Km. en el espacio atmosférico.

Altitud sobre el nivel del mar Zona Procesos que se desarrollan Ciencia que lo estudia
0-20 Km. Troposfera Intercambio gaseoso entre la hidrosfera y la atmósfera
Determinación del clima y el estado del tiempo
Vuelos de aviones comerciales Metereologia

Climatología

Mecánica de la aviación
20 Km. -10,000 Km. Estratosfera

Ionosfera Ionización de la atmósfera

Espacio permitido para satélites, sondas y cohetes
Aviones de exploración aeronáutica Aeronomía, Seguridad de las telecomunicaciones

Derecho internacional aeronáutico

Ingeniería Aeroespacial
Mayor a los 10,000 Km. Exosfera o Espacio Interplanetario Interacciones electromagnéticas, gravitacionales y alteraciones del espacio y tiempo Astronomía

Astrofísica

Fuente: Elaboración propia en base a otras fuentes

De forma que la profundización en los estudios Aeronómicos, a contribuido en gran manera a conocer mejor los cambios ocurridos en la ocupación del espacio terrestre, los cambios que se producen en la atmósfera y que tienen gran influencia sobre la distribución y abundancia de la vida, como por ejemplo (las alteraciones del nivel de ozono estratosférico, los cambios en la concentración de dióxido de carbono, vapor de agua, metano y nitrógeno atmosférico). La mejor comprensión de las condiciones de estado en esta franja que rodea el planeta, en cuanto a cambios de presión, temperatura, abundancia de gases, procesos de intercambio electromagnético, ha permitido primero el desarrollo de una ciencia de los materiales, que contribuya a la fabricación de artefactos (aviones de exploración, satélites, sondas, transbordadores espacia-les, equipos de radiocomunicación).

Todo ello ha contribuido al desarrollo de las telecomunicaciones, sin las cuales seria casi imposible pensar en una economía basada en la información y la comunicación, tal como existe hoy, en la cual sistemas de Internet, Intranet e Internet 2 dominan las formas de intercambio de riqueza.

Dichos artefactos que se encuentran en el espacio geoestacionario, se rigen por el derecho internacional aeronáutico. Uno de los primeros satélites fue el cohete cósmico de la antes URSS el cual pudo fotografiar el hemisferio oculto de la Luna, dicha hazaña humana fue realizada en 1959 (Marrero, 1999: 77)

Para diciembre de 1982 la asamblea general de la Organización de las Naciones Unidas (ONU), decidió que el Programa de las Naciones Unidas de Aplicaciones de la Tecnología Espacial , promoviera una Conferencia de las Naciones Unidas sobre la Exploración y Utilización del Espacio Ultraterrestre con Fines Pacíficos (UNISPACE II promovida en 1982), de esta conferencia se obtuvieron como conclusiones la necesidad de desarrollar la ciencia espacial en países en desarrollo, a través de universidades y centros de investigación, con líneas de trabajo que estuvieran asociadas a las necesidades de dichos países. Dentro de las líneas temáticas promovidas, se priorizo la aeronomía como de vital importancia debido a su influencia en el estudio del cambio climático global, otros temas como el estudio del origen de la vida a través de la exobiología , también fueron tomadas en consideración.

Una nueva conferencia de Exploración y Utilización del Espacio Ultraterrestre con Fines Pacíficos (UNISPACE III) se desarrollo en Viena en 1999, en donde se declaro el siglo XXI como el Milenio Espacial: Declaración de Viena sobre el espacio y el Desarrollo Humano, asi como la declaración mundial de la semana del espacio, celebrada entre el 4 y el 10 de octubre de cada año, como recuerdo del lanzamiento del Sputnik el 4 de octubre de 1957, este fue un hito en la conquista del espacio extraterrestre por los seres humanos.

Las conferencias UNISPACE II (1982) y UNISPACE III (1999) impulsaron decididamente el desarrollo de la investigación de la ciencia espacial en los países en desarrollo. En Honduras se materializo los esfuerzos continuados en el desarrollo de las ciencias espaciales, con la aprobación de la construcción y funcionamiento del Observatorio Astronómico Centroamericano Suyapa (OACS) de la Universidad Nacional Autónoma de Honduras (UNAH) en 1997, comenzan-do a funcionar en 1998 con el Telescopio René Sagastume Castillo, que permitió el ingreso de Honduras a la comunidad científica internacional.

En 1999 la Universidad Pedagógica Nacional Francisco Morazán (UPNFM), creo la Dirección de Postgrado, comenzando a funcionar el primer programa de Maestría en Enseñanza de la Geografía en el país, esta maestría tuvo la visión de incorporar los elementos de Ambiente y Desarrollo, Geografía de la Población y Ordenamiento Territorial, con lo que se abrió el espacio académico para desarrollar investigaciones en dichas especialidades a la vez que se amplió la base para la enseñanza de la geografía utilizando las herramientas de teledetección, cartografía digital y manejo de Sistemas de Información Geográfica.

Importancia

La Aeronomía al ser una ciencia de carácter interdisciplinario, su estudio fenomenológico, deriva en aplicaciones inmediatas que se relacionan con la comprensión de las dinámicas planetarias, y facilitan el proceso del desarrollo de la civilización. La creación de sistemas artificiales complejos, se ha derivado en gran medida de los avances en aeronomía, junto a la electrónica, las ciencias de los materiales y técnicas de instrumentación espectrofotométricas, así como de procesamiento y análisis de señales remotas.

De ello se deriva que a partir de la aeronomía, se desprendan varias aplicaciones entre otras las siguientes:

• Medición del espacio y dinámicas terrestres, de lo cual se han derivado los sistemas de percepción remota (fotogrametría, fotointerpretación, espectro-fotometría espacial) y sistemas de información geográfica, mediante triangu-lación entre tres satélites mínimos en el horizonte del objeto que se quiere determinar su posición.

• Medición de los cambios en composición de la atmosfera (ozono, mediante la escala de Dobson; CO2, vapor de agua, metano mediante espectrofotometría y calculo de partes por millón), lo que conlleva reducción de la protección de la capa de ozono estratosférica contra los rayos UV solares, cambio en los patrones de temperatura en la troposfera, conocido comúnmente como cambio climático global.

• Seguimiento y control de ciclones tropicales del Atlántico Norte o Huracanes, del Pacifico Oriental o Willis Willis, del Océano Indico o Tainos y ciclones te-rrestres del Noroeste de los Estados Unidos de América o Tornados, y las Trombas Marinas o Tifones en el Mar de las Antillas mediante seguimiento y prospección a través de aviones de exploración.

• Medición de parámetros de medición de la dinámica solar (pulsaciones, man-chas solares, fulguraciones, protuberancias, viento solar), que determinan en gran medida el riesgo en la seguridad de las comunicaciones , y la dinámica del cambio climático de fuentes no antropogenicos . Muchos astrónomos y aeronómos junto con antropólogos, sugieren que esta fue una de las causas de la disolución de la cultura maya-quiche, que frente a fenómenos de se-quia, no pudieron sobrevivir, debido a la dependencia que suponía su civiliza-ción con la cultura del maíz-frijol-ayote. No es de sorprender esta relación ya que astronómicamente se dice que vivimos en la atmosfera estelar de la estrella que llamamos Sol. Por lo que las dinámicas que este tenga, tienen un impacto y una consecuencia predecible y relacionada.

• Otro campo en desarrollo es la aerobiología, en la cual se ha encontrado recientemente en el 2001, esporas de Bacillus subtilis que al ser nuevamente cultivadas en placas de petri, han dado origen a nuevas generaciones de bacterias.

• Ecología de la restauración en el espacio aeronómico. Debido a que el lanzamiento de cohetes y satélites, necesita de consumibles y aparatos de soporte, muchos de ellos quedan orbitando el planeta. Al principio esto no suponía una preocupación, debido a que los ingenieros aeronáuticos se preocupaban mas por poder en órbita los satélites y no el recuperar los residuos que quedaban de los insumos para ponerlos en órbita. Hoy día sin embargo, después de más de 50 años de lanzamiento de satélites, la basura espacial es un gran riesgo para los nuevos satélites que se lanzan y futuras exploraciones tripuladas, ya que los residuos adquieren una velocidad por la fuerza centrípeta que los impulsa como si se tratara de proyectiles.

Detallaremos a continuación con un poco más de profundidad sobre estas aplicaciones de esta nueva ciencia espacial.

Implicaciones en el estudio de las Telecomunicaciones

Desde que el 4 de octubre de 1957, la ex Unión Soviética lanzo el primer satélite artificial: Sputnik 1 que tuvo como finalidad dar por iniciada la carrera espacial entre las grandes potencias mundiales. Hasta hoy en día se han lanzado más de 4,000 satélites al espacio aeronómico, de los cuales menos de 400 son satélites en funcionamiento. La mayoría de los cuales sirven aun para fines militares.

Simultaneo a estos procesos tecnológicos, se descubrieron las aplicaciones del espectro electromagnético, incluyendo las ondas de banda ancha (microondas, radio, televisión), lo que conllevo a la fusión de dos grandes áreas de la ingeniería, la ingeniería aeronáutica y la ingeniería de las comunicaciones, por lo que es de suponer que el estudio de las radiaciones en el espectro electromagnético, seguirá dando frutos en el área de las telecomunicaciones.

Implicaciones en el estudio del cambio climático global y las dinámicas atmosféricas

Dos son los factores fundamentales que han impulsado el desarrollo de la aeronomía, en cuanto al seguimiento de las dinámicas en la estratosfera:

1. Medición de las unidades de ozono estratosférico en los círculos polares ártico y antártico.
2. Medición de la concentración de CO2, metano, vapor de agua por su impacto en el efecto invernadero, expresado en el cambio climático global.

Medición del Ozono

La medición de la abundancia de ozono en la estratosfera, se debe a los descubrimientos en espectrofotometría desarrollada por el meteorólogo británico Gordon Miller Bourne Dobson (1889-1976), el cual es sensible a detectar las concentraciones de ozono en mm en condiciones de 1 atm y 0 °C. De tal forma que las unidades Dobson (UD) se relacionan con el espesor 1 UD equivale a 0.01 mm de espesor de la capa de ozono. Las primeras mediciones mediante el espectrofotómetro de Dobson datan de 1920. Las mediciones de las UD se han realizado en los círculos polares ártico y antártico, a partir de los años 90´s se dio una alerta mundial por el aumento de agujero de ozono (reducción en los niveles aceptables), lo que se asocio y pronostico con la tendencia al aumento en el cáncer de piel en los humanos. Las políticas públicas impulsadas posteriormente que prohibían la fabricación de refrigerantes y aerosoles que contuvieran Clorofluorocarbonos (CFC´s), los cuales se asociaban con la reducción de la capa de ozono, provocaron que las mediciones de 1997 a la fecha expresaran un aumento de los valores de concentración de ozono estratosférico o lo que es lo mismo una reducción del agujero de ozono en el antártico. El ártico ha sido un poco más difícil de recuperar, las mediciones indican que aun se encuentran en niveles dramáticos, que coincide con la localización geográfica de los países más industrializados y con mayor nivel de consumo per cápita.

Fuente: Captura electrónica en: http://fisica.usach.cl/~uv/images/1-09.jpg 4 de noviembre del 2010 20:23 horas.

Medición del Cambio Climático a través de Termógrafos

Los cambios en la concentración de los gases en la atmosfera, determinan en gran medida la temperatura en la troposfera, los principales gases asociados al efecto de invernadero son: El dióxido de carbono, el monóxido de carbono, el metano, el vapor de agua.

A partir de la década de los 80´s y principios de los 90´s la comunidad científica internacional acepto la existencia de un cambio climático global en el sentido de calentamiento y no de enfriamiento glacial como se venía hablando en los 70´s. Desde el año 2000 se han venido registrando los valores de temperatura promedio, superándose asimismos todos los años.

Actualmente se llevan registros termo gráficos de satélites dentro del grupo NOAA Satellite and Information Service, específicamente del National Enviro-mental Satellite, Data and Information Service (NESDIS), que actualiza la infor-mación de la temperatura en las distintas localidades geográficas a intervalo de 6 horas. Se trata esto de un sistema de base de datos, ligado a la generación de mapas y proyecciones web.
Temperatura en superficie terrestre a las 20:56 horas UTC del 04 de noviembre del 2010
Fuente: Captura electrónica http://www.temperaturaglobal.com/ el 4 de noviembre del 2010 a las 20:47 horas.

La Aeronomía ante los fenómenos de cambio climático global, se ha convertido en una herramienta poderosa en su estudio. Honduras es signatario de varios protocolos internacionales como: El Protocolo de Kyoto (1998), ratificado nuevamente en 2005; la Lucha contra la desertificación.

Implicaciones en el estudio de la astrobiología

Los estudios sobre el origen de la vida a través de explicaciones que parten de un origen extraterrestre han fascinado la imaginación de muchos científicos. Uno de los trabajos más relevantes fue desarrollado por Fred Hoyle & Chandra Wickramasinghe, proponiendo la Teoría de la Panspermia, que propone el origen de la vida en los planetas a través de la dispersión, estima que la vida pudo haberse originado en varias partes del universo, y haberse disgregado con los meteoritos y cometas.

Al principio las aproximaciones de Hoyle & Wickramasinghe, fueron tomadas por la comunidad internacional como arriesgadas y un tanto espe-culativas. En 1984 se rescataría una evidencia empírica que apoya la teoría de la panspermia, se descubrió el meteorito de origen Marciano, denominado por las siglas ALH84001, en la Antártida.

Los estudios de microscopia electrónica de barrido descubrieron esporas y formas bacterianas primitivas similares a las de los bacilos terrestres, esta evidencia científica fue considerada como “uno de los hallazgos más importante de la humanidad” que confirmo la existencia de la vida en Marte hace al menos 3,600 millones de años. Igualmente sorprendente fue encontrar carbonato en el meteorito, lo que confirma la existencia del CO2 producto del metabolismo de organismos vivos aerobios como anaerobios.

En 1980 investigadores alemanes de microbiología extraterrestre, hicieron un experimento, enviaron organismos vivos bacterianos al ambiente exterior, la bacteria fue el Bacillus subtilis, que se encuentra normalmente en la leche y las mucosas del ser humano, después de seis años, las bacterias privadas de nutrientes y agua, desarrollaron esporas; las esporas de las capas superiores fueron destruidas por la radiación ultravioleta del espacio exterior, sin embargo estas esporas muertas formaron una protección para las que se encontraban internamente. Luego de regresar las muestras, estas esporas pudieron desarrollar colonias bacterianas, lo que demostró que después de estar en condiciones extremas la vida puede resurgir.

Los descubrimientos geobiológicos de organismos que logran sobrevivir en condiciones extremas, llamados por ello seres extremofilos, está plenamente identificados en el planeta tierra. A temperaturas elevadas se han encontrado organismos como el Pyrococus furiosus que sobrevive a temperaturas de 110 °C, el Thermoproteus tenax cuya temperatura de crecimiento es de 80° C, estos organismos se han encontrados viviendo en la Islas Volcánicas de Italia. En medios frios se han encontrado bacterias que crecen a -15° C en la Antártida representados por las bacterias Cryotendolithotrophus y Methanocoides burtonii.

A nivel de la profundidad y la altitud se han encontrado bacterias viviendo a 6.5 Km de profundidad y otras a 15 Km de altitud. Investigacion de la Geografía Física y de la Aeronomía demostraran en el futuro los límites a los cuales se puede desarrollar la vida en el espacio terrestre y ultraterrestre.
Las mediciones de la superficie de la tierra desde el espacio aeronáutico

A mediados del siglo XX, debido a los avances en teledetección, aeronáutica, astronomía, la Geografía una ciencia espacial antigua , cambio de paradigma, paso de ser una ciencia de la descripción del espacio, a una ciencia de la cuantificación, bajo un paradigma positivista, que exigía la comprobación de las hipótesis en el trabajo de investigación científica. La Geografía Cuantitativa surgió como un enlace entre las tecnologías de información y comunicación y la prospección magnetométrica por avión , surgiendo con ello la llamada Geografía automatizada; Geoinformatica o sencillamente Geomática.

J. E. Dobson, 1983 citado por Buzai, 2007 advierte del desarrollo de la Geomática en los siguientes términos

La Geomática se convertiría en una ciencia particular a finales del siglo XX y principios del XXI, con grandes posibilidades, como también grandes peligros. Uno de los grandes peligros predichos por Dobson, sugieren que pueda existir pérdida de rigor teórico eclipsado por el alto potencial técnico.

Según Buzai (2007:100) la Geografía automatizada se ha desarrollado en una serie de especialidades técnicas como: Cartografía digital, computación grafica, procesamiento digital de imágenes de sensores remotos, modelos digitales de elevación, sistemas de información geografía.

Con el desarrollo de estas ciencias es posible desde el espacio aeronómico internacional, aprovechar la existencia de los satélites, como fuentes de información para usos civiles, en estudios de población e impacto de la población sobre los recursos que sirven al proceso civilizador. Es así como han surgido las iniciativas de Ordenamiento del Territorio, que pretenden en principio demostrar la ventaja comparativa del territorio, ordenar el uso de los recursos disponibles, para maximizar el desarrollo humano sostenible en el territorio. Esta aspiración se complementa con los postulados del UNISPACE II (1982).

Actualmente la administración pública (2010-2014) ha propuesta el desarrollo y conducción de un Plan de País, que toma en cuenta la departamentalización por cuencas hidrográficas, una idea que ha estado presente por más de diez años, pero que encuentra en la actualidad un espacio de desarrollo. Ciertamente existirán obstáculos actitudinales a dichos cambios que proponen una conversión de la departamentalización geografía política a la departamentalización geográfica bajo la unidad de cuencas.

Simultáneamente a los esfuerzos políticos en planificación estratégica por Clusters de desarrollo y por unidad geográfica, en donde las Universidades han tomado un rol protagónico. Dentro de la planificación de la FACES-UNAH se prevé la creación de una Licenciatura en Geomática en el mediano plazo. También es notable que la enseñanza de las ciencias espaciales se ha proyectado por integración hacia atrás, mediante la declaración y oficialización dentro del Curriculum Nacional Básico (CNB), donde se tiene la intencionalidad de incorporar la enseñanza de la astronomía en el nivel de educación básica. Igualmente la enseñanza de la geografía, se ha transformado desde una enseñanza escolarizada. Hoy muchos maestros que enseñan geografía, han cambiado las esferas y los mapas organizados en las mapotecas, por el uso de mapas web, fotografías aéreas, que se encuentran disponibles gracias a programas que tienen su base en los sistemas de información geográfica (SIC), un ejemplo de ello es el uso de www.google.earth.com

A nivel internacional existe una tendencia al uso de los SIG en educación, el espacio Europeo que ha nacido como una iniciativa del convenio de Bolonia, ha desarrollado experiencias exitosas, tanto en el desarrollo de SIG mediante programación estructurada y orientada a objetos, como de las aplicaciones de los programas SIG al desarrollo del turismo, el catastro, la Foresteria, agricultura, ingeniería logística, estudios antropológicos, estudios arqueo astronómicos y de protección de centros históricos que son patrimonio cultural de los ciudadanos.

Por lo que podemos prever que esta área se desarrollara con profundidad en nuestro país, sobre la base que poseen las universidades públicas y privadas, desarrollando nuevas cátedras, carreras, postgrados, institutos de investigación, facultades, así como sus órganos de divulgación en memorias, congresos, seminarios, talleres, revistas académicas, boletines electrónicos.

A manera de conclusión

Realizando un análisis internacional y nacional del desarrollo de la aeronomía, se puede vislumbrar un futuro de aplicaciones y desarrollo de su cuerpo teórico a la solución de numerosos problemas, como la optimización del uso de los recursos naturales, frente a las necesidades de crecimiento de población; la modernización del Estado mediante un mejor ordenamiento del uso del territorio; una mejor comprensión de las dinámicas estelares y antropogenicos del cambio climático, contribuyendo con ello a desarrollar propuestas o lineamientos de política pública; todo ello será consecuencia de un mayor interés en la enseñanza de las ciencias espaciales en los distintos niveles del sistema educativo nacional.

Bibliografía

- BUZAI, G (2007) Sistemas de Información Geográfica y Análisis Espaciales, Relaciones Científico-Metodológicas En: Revista Ciencia y Tecnología N° 1 segunda época, diciembre de 2007 DICU-UNAH. Tegucigalpa, Honduras.
- EVE, A. S. (1932:200-215) citado por Dobrin (1961) Introducción a la Prospección Geofísica. Omega. Barcelona España pp. 356
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- HOYLE, F et al (1976) La evolución de la vida desde el espacio exterior. McGraw-Hill. Mexico.
- MARRERO, L (1999) La tierra y sus recursos. Una nueva geografía general visualizada. Séptima reimpresión. Publicaciones Cultural. México.
- NIETO, A (2010) El uso didáctico de los sistemas de información geográfica en el Espacio Europeo de Educación Superior. En: Revista Didáctica de las Ciencias Sociales y las Competencias Básicas. Barcelona. Año III N° 9, 2010 pp.136-182.
- Captura electrónica en: http://www.temperaturaglobal.com 4 de noviembre del 2010 20:47 horas.
- Captura electrónica en:
http://www.oosa.unvienna.org/pdf/gares/ARES_54_68S.pdf 7 de noviembre del 2010 18:29 horas.