¿Qué es el modelado por computadora?
El mundo es complejo. Desde lo diminuto hasta lo enorme, comprender el movimiento de cada partícula es imposible para un ser humano. Hay una razón por la que nos cuesta predecir el clima de la próxima semana. La atmósfera, por ejemplo, es caótica y turbulenta, e incluso el cambio más pequeño puede tener un gran impacto en cómo serán las cosas en las próximas semanas. Ya es bastante difícil con las computadoras, pero imposible para el cerebro humano. Pero si bien el mundo es complejo, hay muchas cosas que aún podemos predecir con las computadoras. Podemos predecir el clima durante al menos los próximos días con una precisión razonable, podemos intentar predecir los efectos de los terremotos y averiguar qué podría suceder si un asteroide golpea la tierra. Hacemos esto usando algo llamado modelo de computadora. Un modelo de computadora es un programa de computadora que intenta simular lo que podría suceder en una situación. Para ejecutar un modelo de computadora, ingresa toda la información que tiene, y la computadora usa lo que le ha dicho sobre las leyes de la física para predecir los resultados futuros. Los modelos pueden presentarse utilizando gráficos 3-D o estar completamente dentro de una computadora en forma de números.
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El modelado informático es útil en toda la ciencia, e incluso en aspectos como los negocios y la economía. Pero en esta lección vamos a hablar sobre cómo se utilizan los modelos informáticos en las ciencias de la tierra y el espacio para ayudarnos a comprender mejor el mundo.
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Hay tantos usos posibles para los modelos de computadora que no podríamos cubrirlos en una sola lección. En cambio, veamos algunos ejemplos de cómo se utilizan los modelos informáticos en las ciencias de la tierra y el espacio: terremotos, formación de cordilleras, impactos de asteroides y modelos de cambio climático.
Terremotos
La predicción de terremotos es un objetivo importante de los expertos en ciencias de la tierra y se ha intentado durante décadas. Los terremotos pueden causar tanta muerte y destrucción que sería muy importante si pudiéramos advertir a la gente de ellos. Podríamos evacuar las ciudades temprano y proteger propiedades valiosas. Los modelos recientes pueden predecir dónde las placas están creando la mayor presión entre sí y usar esto para determinar dónde es probable que ocurra un terremoto. Esto implica proporcionar a la computadora datos de millones de valores de presión y velocidad detectados bajo tierra, y anteriormente era imposible porque las computadoras no eran lo suficientemente potentes. Afortunadamente, las computadoras son cada vez más poderosas y finalmente hemos llegado a un punto en el que predecir terremotos es realista.
Formación de montaña
La formación de cadenas montañosas es otro tipo de modelo informático. Usando muchas de las mismas ideas que usamos para tratar de predecir terremotos, podemos mirar hacia el pasado en lugar del futuro. Podemos averiguar exactamente qué procesos llevaron a la formación de las cadenas montañosas del mundo. Las cadenas montañosas se forman cuando una placa tectónica pasa por debajo de otra y empuja la tierra hacia arriba. Al igual que con los terremotos, se trata del flujo de rocas bajo nuestros pies, por lo que los principios son similares.
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Asteriodos
Los impactos de asteroides son otro gran temor que tiene la gente. Hay dos tipos de modelos informáticos que se relacionan con los impactos de asteroides. Uno es un modelo que determina si un asteroide chocará contra la Tierra. Este tipo de modelo de computadora es relativamente fácil de crear: las leyes de la gravedad son bastante sencillas. La principal dificultad es medir el tamaño, la velocidad y la dirección del asteroide para ingresar al modelo. Pero si sabemos eso, podemos averiguar si el asteroide chocará y dónde chocará con gran precisión. El otro tipo de modelo de impacto de asteroide intenta averiguar las consecuencias del impacto de un asteroide, para predecir la cantidad de daño y otros efectos en la tierra. Este tipo de modelos aún requieren mucho trabajo, pero son útiles para aumentar la preparación y planificar para una emergencia de este tipo.
Cambio climático
Probablemente escuche más sobre los modelos de cambio climático en los medios. El cambio climático suele ser una referencia a cómo los seres humanos están cambiando el clima al colocar gases de efecto invernadero en la atmósfera, aumentar la temperatura promedio y cambiar los patrones de lluvia. Las teorías detrás de esto son extremadamente confiables y la ciencia muestra pocas dudas. Sin embargo, hay algo más difícil que los científicos del clima están tratando de hacer: predecir exactamente qué efectos tendrán los gases de efecto invernadero. ¿Cuánto aumentará la temperatura y con qué rapidez? ¿Cómo cambiarán los patrones de lluvia? ¿Qué efecto tendrá la reducción de nuestras misiones? Estas preguntas solo pueden responderse creando un modelo informático que intente predecir el clima futuro. Esto es muy difícil, aunque en realidad más fácil que predecir los detalles del clima: los promedios son mucho más simples que los específicos. Los científicos del clima intentan crear modelos que se ajusten a los cambios climáticos que hemos visto en los últimos 50 años o más para ajustarlos y hacerlo lo más preciso posible. Desafortunadamente, un modelo que funciona para el pasado no siempre es ideal para el futuro, pero están mejorando todo el tiempo.
Resumen de la lección
Un modelo de computadora es un programa de computadora que intenta simular lo que podría suceder en una situación. Implica poner datos y las leyes de la física en una computadora y dejar que ejecute cálculos para averiguar qué sucederá. Los modelos informáticos se utilizan en ciencia, negocios y economía. En las ciencias de la tierra y el espacio se utilizan para predecir terremotos, averiguar cómo se formaron las montañas, predecir los impactos de los asteroides y sus efectos, y para tratar de poner números al cambio climático.
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Los modelos informáticos han sido extremadamente útiles en la ciencia: pueden hacer cálculos que llevarían años a los humanos. Tienen un gran potencial para salvar vidas, predecir el futuro y aumentar nuestro conocimiento del mundo.
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