Ya con más calma, después de haber pasado por la época decembrina, llena de celebraciones, luces y colores, analicemos algunos de los aspectos que nos permiten explorar la ciencia detrás de algunas de las tradiciones más emblemáticas de la Navidad.

La ciencia que da forma al buñuelo

El buñuelo, una delicia común en las mesas navideñas, tiene una forma esferoidal casi perfecta. Pero, ¿qué principios físicos intervienen para darle esa forma? La respuesta reside en las fuerzas superficiales y la tensión de los fluidos.

Cuando una porción de masa se sumerge en aceite caliente, las altas temperaturas comienzan a freír el exterior de la mezcla. Mientras tanto, el gas dentro de la masa (producido por levadura o agentes de fermentación) se expande, empujando hacia afuera y generando una presión uniforme en todas direcciones. Dado que la esfera es la forma geométrica con la menor área superficial para un volumen determinado, el gas en expansión hace que el buñuelo adopte su reconocida forma redonda.

Por otro lado, la viscosidad del aceite y la densidad de la masa también afectan la simetría final. En la práctica, pequeñas imperfecciones en la forma pueden deberse a variaciones en la temperatura del aceite o a la composición de la masa.

El reto de Papá Noel

Pongamos algunos números al desafío que tiene Papá Noel para entregar regalos a los niños del mundo en una sola noche. La población infantil mundial se estima en 2.200 millones. Si suponemos que solo el 30% celebra la Navidad, tenemos unos 660 millones de niños. Papá Noel dispone de 24 horas debido a las diferencias horarias, aunque realmente, por la rotación de la Tierra, tiene algo más de tiempo, en el que tiene que visitar una media de 2 niños por hogar, es decir unas 330 millones de paradas. Si cada casa está separada, en promedio, por 1 km, Papá Noel recorrería unos 330 millones de kilómetros, algo más que un viaje de ida y vuelta al Sol.

Para cumplir su misión en 24 horas, el trineo debe desplazarse a una velocidad de 3.800 km por segundo, aproximadamente 11.400 veces la velocidad del sonido. Si asumimos que cada regalo pesa en promedio 1.5 kg, y debe entregar regalos a esos 660 millones de niños, el peso total de los regalos sería de 990.000 toneladas, equivalente al de unas 6600 ballenas azules. Llevar semejante carga a la velocidad calculada requiere una cantidad de energía inmensa. Podemos estimar la energía cinética necesaria en 1.7 mil millones de toneladas de TNT, es decir, más de 100 millones de veces la energía liberada por la bomba de Hiroshima.

Desde un punto de vista físico, entregar regalos con esta velocidad y masa desafía los límites de la tecnología conocida. De existir tal trineo, las resistencias aerodinámicas y el calor generado lo destruirían instantáneamente. Afortunadamente, la “magia navideña” resuelve este problema.

¿Qué pudo haber sido la estrella de Belén?

Uno de los símbolos más icónicos de la Navidad es la Estrella de Belén, mencionada en el Evangelio de Mateo como la guía de los Reyes Magos. Científicos y astrónomos han propuesto varias explicaciones posibles para ella:

Una alineación notable entre Júpiter y Saturno ocurrió en el año 7 a.C. Las llamadas conjunciones  planetarias generan un brillo excepcional en el cielo, que pudo ser visible como una “estrella” para observadores antiguos.

Halley, el cometa más conocido, pasó cerca de la Tierra en el año 12 a.C. En muchas culturas, los cometas se han interpretado como presagios, y en varias representaciones históricas de la Estrella de Belén, se muestra con una llamativa cola de cometa.

Una estrella que termina su vida y explota como supernova, liberando una cantidad inmensa de luz podría haber sido visible durante semanas o meses, fijando la atención de los astrónomos.  Sin embargo, no hay reportes de objetos considerablemente brillantes que hayan correspondido a una supernova en esos tiempos. Otra opción es una nova, producto de aumento repentino de brillo en una estrella cuando «roba» material de una estrella compañera. Hay reportes de que los chinos y los coreanos observaron una nova en el año 5 a. C., que pudo durar unos 70 días. 

Sin embargo, la explicación definitiva sigue siendo un misterio, pero la Estrella de Belén refleja cómo los eventos celestes han marcado hitos culturales y religiosos en la historia.

La revolución de las bombillas

Las luces navideñas, que por estas fechas decoran ciudades y hogares, tienen una historia vinculada al desarrollo de la electricidad. Antes de la llegada de las bombillas, los árboles de Navidad se decoraban con velas, lo que presentaba un peligro evidente de incendios.

En 1882, Edward H. Johnson, un colaborador cercano de Thomas Alva Edison, electrificó la tradición  decorando su árbol de Navidad familiar con 80 pequeñas bombillas incandescentes, rojas, blancas y azules. La idea tardó en popularizarse debido al alto costo de la electricidad, pero con el tiempo, las luces se convirtieron en un símbolo en diversas festividades.

Hoy, gracias a la tecnología LED, las luces navideñas son más eficientes y coloridas, consumiendo hasta un 90% menos energía que las bombillas incandescentes tradicionales y con una duración mucho mayor.

La química de una Navidad blanca

En lugares donde la nieve natural no es común, la química ofrece alternativas. La nieve artificial utilizada en decoración está hecha de polímeros superabsorbentes, como el poliacrilato de sodio, capaz de absorber hasta 300 veces su peso en agua. Este polímero, también presente en los pañales desechables, crea cristales blancos y esponjosos que imitan la nieve.

Por otro lado, en estaciones de esquí, las máquinas de nieve producen nieve artificial al pulverizar agua a presión en el aire frío, donde se congela instantáneamente. Las condiciones ideales para esto incluyen temperaturas cercanas a 0 °C y baja humedad.