En términos generales, hay dos tipos de ondas: ondas de cuerpo (que se componen de ondas P o primarias y ondas S o secundarias) y ondas superficiales (Love y Rayleigh). Pero la larga historia es más compleja y mucho más interesante.
Las ondas sísmicas son producidas por terremotos, erupciones volcánicas, movimiento de magma, grandes deslizamientos de tierra y grandes explosiones provocadas por el hombre. Son una forma de onda acústica, al igual que las ondas sonoras. La gran mayoría de ellos están asociados a terremotos naturales.
¿Qué es un terremoto, de todos modos?
En el sentido más amplio, un terremoto es justo lo que su nombre sugiere, cualquier sacudida del interior de la Tierra. Los terremotos pueden ocurrir por una variedad de razones, pero la causa más común es la tectónica.
La corteza terrestre (la capa más externa) se divide en placas rígidas, todas las cuales se mueven entre sí. El movimiento produce más y más tensión en el suelo hasta que algo eventualmente se rompe a lo largo de lo que se llama una falla geológica. Por eso, si superpone un mapa de placas tectónicas globales y un mapa de terremotos globales, verá una superposición casi perfecta entre los bordes tectónicos y los temblores.
Si miras en un mapa mundial de terremotos (representado aquí), puedes distinguir las placas tectónicas
Los volcanes también pueden producir terremotos, aunque generalmente tienen menos impacto que los terremotos tectónicos.
Las explosiones hechas por el hombre (por ejemplo, las pruebas atómicas) también pueden producir características de tipo terremoto que producen ondas sísmicas y pueden detectarse. Esto es lo que permite el monitoreo remoto de explosiones nucleares.
Para algunos terremotos, la causa sigue siendo poco conocida, particularmente en el caso de la tectónica intraplaca (dentro de las placas tectónicas, no en los bordes). Otra causa de algunos terremotos muy profundos es el llamado cambio de fase mineral: los átomos en minerales como el olivino pueden cambiar sus posiciones para volverse más compactos. Su química sigue siendo la misma, pero su volumen y densidad cambian drásticamente si se alcanza un equilibrio. Esto requiere condiciones muy particulares para que suceda, pero si sucede, crea una especie de antifisura y puede generar terremotos masivos y profundos.
Tipos de ondas sísmicas
A los sismólogos les gusta dividir las ondas sísmicas en varias categorías, pero los tipos principales de ondas sísmicas se dividen en dos categorías: ondas de cuerpo (que se mueven a lo largo de cuerpos enteros, como la Tierra) y ondas de superficie (que viajan solo en diferentes superficies, no a través de todo el cuerpo). Los principales tipos de ondas sísmicas son los siguientes:
- Ondas primarias (ondas P). Son las primeras ondas corporales las que viajan más rápido y por cualquier tipo de medio (sólido, líquido, gas). Se propagan longitudinalmente en la dirección de propagación (piense en un acordeón) y son inofensivos en términos de daños por terremotos.
- Secundaria (onda S). Estas son ondas de corte, que llegan después de las ondas P. También son ondas de cuerpo pero solo se propagan a través de un medio sólido. También rara vez causan daños significativos.
- Ondas superficiales Rayleigh (onda R). Las ondas superficiales (Rayleigh y Love) son, con mucho, las que más daño causan. A diferencia de las ondas de cuerpo (ondas S y P), se propagan en la superficie y transportan la gran mayoría de la energía que se siente en la superficie; en otras palabras, esto es lo que sientes cuando experimentas un terremoto. Esto sucede porque aunque se mueven más lentamente que las ondas de cuerpo, el movimiento de sus partículas es mucho más pronunciado (ver más abajo). En el caso de las ondas de Rayleigh, el movimiento es de naturaleza ondulante, similar a una ola en la superficie del océano.
- Onda de superficie Love (L-wave). Contrariamente a su nombre, no hay nada realmente adorable en las ondas de amor. Fueron nombradas así en honor a Augustus Edward Hough Love, profesor de Filosofía Natural en la Universidad de Oxford, quien describió por primera vez el movimiento de las ondas que llevan su nombre. Las ondas de amor tienen un movimiento transversal (perpendicular) y son las más destructivas fuera del área inmediata del epicentro. Las olas de amor pueden ser devastadoras
¿Por qué las ondas sísmicas son importantes?
Estudiar y comprender las ondas sísmicas es más que una búsqueda teórica, es muy importante por una serie de razones, que fluyen de manera bastante lógica.
- Detección de epicentros
Si detecta un terremoto en al menos tres lugares diferentes, puede triangular dónde está el epicentro.
Existen numerosos sismógrafos en todo el mundo, todos los cuales miden las ondas de los terremotos (sísmicas) hasta cierto punto. Debido a que las diferentes ondas tienen diferentes velocidades, al detectar los tiempos de llegada en diferentes regiones del mundo, se puede detectar la posición del terremoto en el llamado hipocentro. Contrariamente a la creencia popular, el epicentro no es el lugar donde se rompe el terremoto (eso se llama hipocentro), sino que es la proyección del terremoto en la superficie, que por supuesto también se puede inferir de estos datos.
Una representación de cómo se siente un terremoto a diferentes distancias y en diferentes estructuras geológicas.
Un mapa histórico de epicentros brinda un buen punto de partida para evaluar la probabilidad de futuros terremotos y puede servir como preparación básica, lo que permite a los urbanistas y residentes prepararse para la probabilidad de eventos sísmicos. Naturalmente, esto lleva a la siguiente razón para estudiar los terremotos sísmicos.
- Evaluación de peligros
La evaluación de los peligros básicamente tiene como objetivo predecir la intensidad potencial de la sacudida del suelo de futuros terremotos. Esto no se puede hacer solo con el estudio de las ondas sísmicas, requiere una gran cantidad de información geológica local y consideraciones externas (por ejemplo, los terremotos también pueden causar daños indirectos a través de procesos como los deslizamientos de tierra), pero la sismología es el primer paso.
El mapa de peligros de terremotos de 2014 del Servicio Geológico de EE. UU. indica el peligro de sacudidas de los terremotos que ocurrirán durante los próximos 50 años. Créditos de imagen: USGS.
La predicción precisa de terremotos (señalar la hora y el lugar exactos de un futuro terremoto) no es posible y no será posible en el futuro previsible debido a la gran complejidad del problema, pero esto no significa que no podamos hacer algunas conjeturas. Los científicos predicen los terremotos en probabilidades e intervalos, no en valores exactos. Una situación digna de mención es la estimación del peligro volcánico: las erupciones de los volcanes se predicen típicamente por un enjambre de pequeños terremotos, razón por la cual la mayoría de los volcanes activos del mundo están rodeados de detectores sísmicos.
- Construyendo mejores edificios
Si quieres buscar a los mejores ingenieros sísmicos del mundo, probablemente los encuentres en lugares como Chile o Japón. ¿Por qué? Porque necesitan ser buenos, dado que esos son algunos de los lugares sísmicamente activos del mundo.
La sismología de ingeniería sienta las bases para calcular el riesgo sísmico y marca una gran diferencia, por ejemplo, la ingeniería sofisticada de Japón y los códigos de construcción estrictamente aplicados probablemente han salvado miles de vidas. La costa occidental de los EE. UU., por ejemplo, también es bastante propensa a los terremotos debido a la falla de San Andrés y, a pesar de los llamados a una mejor preparación, el área sigue siendo vulnerable.
- advertencia de 30 segundos
Si vive en un área propensa a terremotos, probablemente tenga acceso a un tipo de alerta temprana de terremotos. Por lo general, estas alertas pueden avisarle cuando se acerca el terremoto con 30 a 60 segundos de anticipación, no es mucho, pero en algunos casos, podría marcar la diferencia.
En caso de que se esté preguntando cómo se hace esto, tiene mucho que ver con la velocidad de diferentes ondas sísmicas: si recuerda, las ondas P viajan mucho más rápido que las ondas superficiales, pero no causan ningún daño real, los 30 segundos son el intervalo entre el llegada de las ondas P y la de las ondas superficiales (Love y Rayleigh).
¿Puedes adivinar por dónde entran las ondas superficiales? Sugerencia: busca las olas más grandes.
- Detección de explosiones
Si alguna vez te has preguntado por qué las naciones no pueden simplemente ocultar las pruebas nucleares, tiene mucho que ver con las ondas sísmicas.
Las explosiones hechas por el hombre generan tipos de ondas que se pueden detectar en todo el mundo, y es esencialmente imposible ocultar cualquier explosión masiva del mundo entero (aunque las ondas sísmicas por sí solas no pueden revelar la naturaleza nuclear o no nuclear de la explosión).
Estudiando la Tierra con ondas sísmicas
Otra razón completamente diferente por la que tiene mucho sentido estudiar las ondas sísmicas es estudiar el interior de la Tierra.
Desde niños nos enseñaron que la Tierra tiene una corteza, un manto y un núcleo, pero ¿cómo sabemos eso? La respuesta es, por supuesto, a través de ondas sísmicas.
Los geólogos usan ondas sísmicas para determinar las profundidades y estructuras de las diferentes capas de la Tierra. Por ejemplo, las ondas P viajan a través de todo tipo de medios, mientras que las ondas S solo viajan a través de ondas sólidas. como miel extremadamente espesa).
Las ondas sísmicas también se reflejan y refractan cuando viajan de un medio a otro. Estas transiciones se rigen por diferencias de densidad, razón por la cual sabemos tanto sobre la densidad de muchas estructuras en las profundidades de la Tierra. Una consecuencia interesante de esta propiedad es que los terremotos tienen un punto ciego: un área del mundo donde no se pueden detectar las ondas que provienen de ellos.
Mucho de lo que sabemos sobre la tectónica de los planetas, la estructura profunda de la Tierra e incluso algunas características más cercanas a la superficie depende de nuestra comprensión de las ondas sísmicas. Hace algunas décadas, las personas se dieron cuenta de que pueden imitar las ondas sísmicas naturales a través de explosiones o maquinaria especializada. a una escala mucho menor. De manera similar a cómo las ondas sísmicas pueden revelar mucho sobre el subsuelo a gran escala, estas ondas artificiales se utilizan para inferir propiedades a menor escala.
Es ampliamente utilizado como herramienta de prospección, particularmente para yacimientos de petróleo y gas, pero en menor medida, también para recursos minerales, agua e incluso estudios ambientales.
Otros tipos de ondas sísmicas
Si ha llegado hasta aquí, en primer lugar, felicidades, es posible que esté buscando una clasificación más detallada de las ondas sísmicas. Aparentemente, a los sismólogos les encanta elaborar categorías de ondas, no necesariamente representando diferentes tipos de ondas, sino más bien describiendo por dónde han pasado esas ondas. Entonces, mientras que las ondas primaria, secundaria, Rayleigh y Love se abrevian con P, S, R y L respectivamente, pueden obtener notaciones adicionales. Por ejemplo, una notación g indica que la onda solo viaja a través de la corteza, sin ningún fondo oceánico en su camino. Por el contrario, una w indica que la ola viajó o rebotó en el fondo del océano.
Yendo más profundo, una onda J es una onda S en el núcleo externo, mientras que una onda K es una onda P en el núcleo externo. Una c indica que la onda se refleja en el núcleo externo, mientras que una i indica que rebota en el núcleo interno.
Una representación de algunas trayectorias de onda.
En teoría, hay una infinidad de caminos para las ondas, aunque en la práctica, su energía decae a medida que viajan a través de la Tierra. Sin embargo, aún pueden alcanzar una cantidad impresionante de rebotes y las anotaciones se suman. Por lo tanto, puede terminar con nombres de onda como PKiKP o SKS.
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