La sismología o seismología (del griego σεισμός (seismós) que significa "sismo" y λογία (logía), "estudio de") es una rama de la geofísica que se encarga del estudio de terremotos y la propagación de las ondas mecánicas (sísmicas) que se generan en el interior y la superficie de la Tierra, asimismo que de las placas tectónicas. Estudiar la propagación de las ondas sísmicas incluye la determinación del hipocentro (o foco), la localización del sismo y el tiempo que este haya durado.
Sus principales objetivos son:
- El estudio de la propagación de las ondas sísmicas por el interior de la Tierra a fin de conocer su estructura interna;
- El estudio de las causas que dan origen a los temblores;
- La prevención del daño sísmico;
- Alertar a la sociedad sobre los posibles daños en la región determinada
La sismología incluye, entre otros fenómenos, el estudio de maremotos y marejadas asociadas (tsunamis) y vibraciones previas a erupciones volcánicas.
El estudio de los terremotos (o seísmos o sismos) es tan antiguo como la humanidad misma. Existen registros escritos en China de hace 3000 años, en los cuales se describe el impacto de las sacudidas sísmicas tal como los percibimos hoy en día. Registros japoneses y de Europa oriental con 1600 años de antigüedad también describen en detalle los efectos de los terremotos sobre la población. En América se cuenta con códices mayas y aztecas, que se refieren a este fenómeno natural. También existen documentos en la época colonial (Archivos de Indias) que detallaron los principales eventos que afectaron regiones americanas
Primeras teorías del origen de los terremotos basadas en causas naturales
El interés académico por los terremotos se remonta a tiempos antiguos. Las primeras especulaciones sobre sus causas naturales se atribuyen a Thales de Mileto (circa 585 AC), Anaximenes de Mileto (circa 550 AC), Aristóteles (circa 340 AC) y a Zhang Heng (132 AC). El primer sismógrafo habría sido diseñado por Zhang Heng (perteneciente a la dinastía china Han) en el año 132 AC.
En 1664, Athanasius Kircher propuso que los terremotos serían causados por el movimiento del fuego dentro de un sistema de canales que existiría dentro de la Tierra.
En 1703, Martin Lister (1638 a 1712) y Nicolás Lemery (1645 a 1715) propusieron que los terremotos serían causados por explosiones químicas dentro de la Tierra.
El terremoto de Lisboa de 1755, que coincidió con el florecimiento general de la ciencia en Europa, disparó el interés científico por comprender el comportamiento y la causa de los terremotos. En esa época se cuenta con los aportes de John Bevis (1757) y de John Michell (1761). En particular, Michell determinó que los terremotos son ondas de movimiento causadas por "masas de roca que se mueven millas por debajo de la superficie" de la Tierra.
A partir de 1857, Robert Mallet fundó la sismología instrumental y llevó a cabo experimientos sismológicos utilizando explosivos.
En 1897 los cálculos teóricos de Emil Wiechert predijeron de que la estructura interna de la Tierra estaría conformada por un manto rico en silicatos que rodea a un núcleo rico en hierro.
En 1906 Richard Dixon Oldham identificó el arribo separado de las ondas P, las ondas S y las ondas de superficie en los sismogramas, y además encontró una evidencia clara de que la Tierra tiene un núcleo central de una composición que le es propia.5
En 1910, luego de estudiar el terremoto de San Francisco de 1906, Harry Fielding Reid elaboró la teoría del "rebote elástico", la cual sigue siendo la base de los estudios tectónicos modernos. Los avances que recientemente se habían producido tanto en matemática como en física (en el comportamiento elástico de los materiales) fueron los que propiciaron el desarrollo de la teoría del rebote elástico de Reid.
En 1926, Harold Jeffreys fue el primero en descubrir, basado en su estudio sobre las ondas sísmicas, que el núcleo de la Tierra está en estado líquido.
En 1937, la matemática y sismóloga danesa Inge Lehmann determinó que el núcleo interno terrestre es sólido, mientras que el núcleo externo es líquido.
Por la década del 60, el desarrollo de la teoría de tectónica de placas, una teoría unificadora de conceptos en Ciencias de la Tierra, permitió comprender fehacientemente la causa de los terremotos al ubicarlos dentro de un contexto tectónico.
Probablemente, Alexander Von Humboldt fue el primero en establecer una relación entre las fallas geológicas y los terremotos. Humboldt también viajó por la Nueva Granada y pudo sentir varios eventos sísmicos fuertes incluyendo el de Cumaná en 1799. Estableció una relación entre los terremotos y los volcanes comparando las erupciones del Vesubio y sus temblores, con los sentidos en las laderas del Guagua Pichincha y el Puracé; además propuso una relación directa entre los vapores acumulados y los terremotos. Textualmente expuso que: "Los volcanes activos son como válvulas de seguridad para las regiones vecinas".
Humboldt experimentó personalmente los efectos causados por el terremoto de Cumaná del 4 de noviembre de 1799, en la costa de Venezuela. Sucedió a las cuatro de la tarde y tuvo dos movimientos fuertes de 15 segundos. La casa donde vivió en Caracas durante el terremoto del 12 de marzo de 1812 colapsó y muchos de sus amigos y colegas murieron en la catástrofe. Posteriormente, Humboldt y su compañero francés Bonpland sobrevivieron a terremotos en Colombia, Ecuador, Perú y México, lo que le brindó una ventaja apreciable en el conocimiento del fenómeno con respecto a sus colegas en Alemania, divorciándose de las ideas de su maestro Werner, quien nunca aceptó las nuevas observaciones de Humboldt.
Propagación de Ondas Sísmicas
Algo similar ocurre con los terremotos: al romperse la roca se generan ondas que se propagan a través de la Tierra, tanto en su interior como por su superficie. Básicamente hay tres tipos de ondas. El primero de ellos, llamado ondas P, consiste en la transmisión de compresiones y rarefacciones de la roca, de forma similar a la propagación del sonido (figura A). El segundo tipo, u ondas S, consiste en la propagación de ondas de cizalla, donde las partículas se mueven en dirección perpendicular a la dirección de propagación de la perturbación (figura B). Estos dos tipos de ondas se pueden propagar por el interior de la Tierra y nos referiremos a ellas como ONDAS DE VOLUMEN.
ONDAS DE VOLUMEN:
ONDA P (Figura A) Image ©2000-2006 Lawrence Braile, used with permission.
ONDA S (Figura B) Image ©2000-2006 Lawrence Braile, used with permission.
ONDAS SUPERFICIALES
Existe un tercer tipo de ondas, llamadas ONDAS SUPERFICIALES debido a que solo se propagan por las capas más superficiales de la Tierra, decreciendo su amplitud con la profundidad. Dentro de este tipo de ondas se pueden diferenciar dos modalidades, denominadas ondas Rayleigh y ondas Love en honor a los científicos que demostraron teóricamente su existencia.Las ondas Rayleigh se forman en la superficie de la Tierra y hacen que las partículas se desplacen según una trayectoria elíptica retrógrada (figura D). En cambio las ondas Love se originan en la interfase de dos medios con propiedades mecánicas diferentes; en este caso el movimiento de las partículas es perpendicular a la dirección de propagación de la perturbación, similar a las ondas S, pero solo ocurre en el plano de la superficie terrestre (figura C).
ONDA LOVE (Figura C) Image ©2000-2006 Lawrence Braile, used with permission.
ONDA RAYLEIGH (Figura D) Image ©2000-2006 Lawrence Braile, used with permission.
Dentro de esta variedad de ondas, las P son las que se propagan con mayor velocidad (de ahí su nombre, primarias), presentando además la característica de poder propagarse por cualquier tipo de material, sea sólido o líquido. Las ondas S viajan a una velocidad algo menor (secundarias) y no se propagan por masas líquidas. Por último, las ondas superficiales viajan con una velocidad menor aún. Podemos observar estas diferencias de velocidad en el siguiente sismograma (figura E).
¿QUÉ ES UN SISMOGRAMA?:
Sismograma (figura E) Image ©2000-2006 Lawrence Braile, used with permission.Un sismograma es un registro donde se representa el movimiento del suelo, medido por un sismografo.
Debido a la diferencia en la velocidad de cada tipo de onda, cuando sentimos un terremoto las primeras sacudidas son debidas a las ondas P, siendo las siguientes las ondas S y por último las ondas superficiales. La diferente velocidad de cada tipo de onda es, además, la propiedad que se utiliza para determinar la localización del foco del terremoto.
Un caso especial de ondas son las que se originan cuando el foco sitúa bajo el mar. Este caso es muy similar al ejemplo de la piedra que cae en un estanque: se generan grandes olas, que se propagan desde el foco hacia la costa, donde causan graves daños. Son los maremotos. Quizás el ejemplo más tristemente conocido sea el terremoto que se produjo en 1755, en el océano Atlántico: las olas alcanzaron la costa de Portugal, causando gran número de víctimas. Afortunadamente este tipo de olas son poco frecuentes, requieren que el mar sea suficientemente profundo y el terremoto que los origina sea de gran tamaño.
FURIER EN LOS SISMOS.....
Perturbación vibracional periódica en la que la energía se propaga a través o sobre la superficie de un medio sin traslación del material. Las ondas pueden ser diferenciadas por su frecuencia, amplitud, longitud de onda y velocidad de propagación. Las ondas sísmicas son ondas de energía elástica, tal como la transmitida por las ondas P y las ondas S, en el rango de frecuencia de aproximadamente 1 a 100 Hz. La energía símica es estudiada por los científicos para interpretar la composición, el contenido de fluidos, la extensión y la geometría de las rocas en el subsuelo.
La longitud de onda se define como:
λ = v/f,
donde
λ = longitud de onda
v = velocidad de propagación
f = frecuencia.
λ = longitud de onda
v = velocidad de propagación
f = frecuencia.
Comentarios
Publicar un comentario