La esfera misteriosa de Galileo

Emilio Llorente y Marta Orts (traducción del vídeo al castellano y selección de imágenes)

Se acercan las fiestas navideñas y se acaba el Año Internacional de la Química. Os deseo a todos unos días muy felices. Para colaborar en ello, os envío el vídeo "La esfera misteriosa de Galileo". El montaje està realizado por un amigo, Pere Grapí, que nos lo presentó ayer.
Vídeo (5'25"). Imágenes del experimento a partir del punto 2' 57".

RESUMEN
Réplica del experimento descrito por Galileo basado en la diferente densidad entre el vino y el agua, y en el flujo laminar que se consigue en ponerlos en contacto.

TEXTOS DEL VÍDEO

Galileo Galilei (1564-1642)

Las acusaciones a Galileo, por parte de la Inquisición, por defender la teoría heliocéntrica, y el temor de los jesuitas de Roma sobre el peligro que corría la filosofía aristotélica, acabaron llevándolo a juicio.  
Galileo fue condenado a un arresto domiciliario de por vida en Arcetri. En esta villa escribió su Discorsi dimostrazioni matematiche intorno à due nuove szience (Leiden, 1638).
En ella, Galileo trató sobre la caída de los cuerpos y la trayectoria de los proyectiles.
No obstante, en la "Primera jornada" de este Discorsi, Galileo interrumpe de forma inesperada una explicación sobre la caída libre de los cuerpos.
Galileo habla a través de un personaje, Salviati, diciendo que en el agua no hay ninguna cohesión entre sus partes que la hagan resistente a la división y a la penetrabilidad.
Ante esta afirmación, Sagredo (que representa un personaje culto de la época), se pregunta cómo entonces es posible que las gotas de agua puedan mantener su forma y medida, especialmente sobre las hojas de la col, sin aplanarse ni resbalar.

Gota de agua sobre una col china (Vega, 2009)

Galileo reconoce no saber porqué las gotas de agua se mantienen de esta manera, pero está convencido de que no se debe a una supuesta cohesión interna de sus partes, y concluye que la causa de este efecto debe buscarse fuera de la gota de agua.
Galileo razona diciendo que si el mantenimiento de la forma esférica de las gotas de agua fuera debido a una causa interna entonces, con más motivo, se mantendrían intactas si estuvieran en un medio en el que tuvieran menos tendencia a caer que las que tienen en el aire. Es decir, un medio más denso que el aire, como por ejemplo, el vino.
Para Galileo, el siguiente experimento lo confirma de forma eficaz. Al precipitar vino sobre una gota de agua, éste no la envuelve como si fuera el aire, sinó que se disuelve y se extiende dentro de ella.
Galileo cree que la causa de la forma esférica de las gotas puede proceder del aire del ambiente, y dice:
" Hay un gran antagonismo entre el aire y el agua que he observado en el sigüiente experimento... Dispongo de una esfera de cristal que tiene un agujero del calibre de una pajita... Lleno la esfera de cristal con agua y, una vez llena, le doy media vuelta para ponerla boca abajo. El agua, pese a ser más pesada y propensa a caer a través del aire, y éste -ligero y siempre dispuesto a subir a través del agua-, parece que se ponen deacuerdo y cada uno se mantiene en su sitio. Pero si encaramos el agujero de la bola de cristal en un vaso lleno de vino negro, imperceptiblemente menos pesado que el agua, pronto veremos subir lentamente unos hilamentos rojos a través del agua hasta que la esfera de cristal queda llena de vino y el agua ha bajado al fondo del vaso".
Galileo acaba diciendo: "¿Qué se puede decir o argumentar, excepto la incompatibilidad misteriosa entre el agua y el aire?". Parece, pues, que Galileo no dispone de una explicación satisfactoria del fenómeno, lo cual plantea una duda: ¿Galileo realizó él mismo este experimento o se limitó a transcribirlo?

Ambroise Paré (1510-1592)

De hecho, el fenómeno se encuentra descrito en textos del s. XVI, com el del cirujano francés Ambroise Paré, publicado por primera vez  en 1573, cuando Galileo era pequeño; la cuarta edición de este texto se publicó cuando Galileo tenía 21 años. En este libro de Paré, Des monstres et prodiges, se describe un artilugio denominado "montevins" (sube vino), muy parecido al descrito por Galileo.
En la repetición actual de este experimento con una pipeta de diámetro inferior a 2,2 mm con el extremo superior tapado, se observa cómo la estratificación de dos líquidos miscibles (agua y vino) es posible siempre que se establezca un flujo laminar.
El diámetro de la pipeta y, por lo tanto, del agujero de de la esfera de cristal, es un parámetro fundamental. Así, si el diámetro es superior, el flujo se torna turbulento y no se produce ninguna estratificación entre el vino y el agua. En cambio, si el diámetro es inferior a 1 mm, el intercambio de flujos se realiza muy lentamente.