8.3: Ondas sísmicas
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Cuando ocurre un terremoto, parte de la energía que libera se convierte en calor dentro de la tierra. Parte de la energía se dedica a romper y deformar permanentemente las rocas y minerales a lo largo de la falla. El resto de la energía, que es la mayor parte de la energía, se irradia desde el foco del sismo en forma de ondas sísmicas.
Las ondas sísmicas se agrupan en dos categorías generales: las ondas corporales, que viajan por el interior de la tierra, y las ondas superficiales, que viajan solo por la superficie terrestre.
ONDAS CORPORALES
Hay dos tipos de ondas corporales: ondas P y ondas S. El P en ondas P significa primaria, debido a que estas son las ondas sísmicas más rápidas y son las primeras en detectarse una vez ocurrido un sismo. Las ondas P viajan por el interior de la tierra muchas veces más rápido que la velocidad de un avión a reacción, tardando solo unos minutos en atravesar la tierra.
Las ondas P son predominantemente ondas de compresión. A medida que pasa una onda P, el material se comprime en la misma dirección en la que se mueve la onda, y luego se extiende de nuevo a su grosor original una vez que la onda ha pasado. La velocidad a la que las ondas P viajan a través del material está determinada por:
- rigidez: la fuerza con la que el material se resiste a doblarse lateralmente y es capaz de enderezarse una vez que la fuerza de corte haya pasado, cuanto más rígido sea el material, más rápidas serán las ondas P
- compresibilidad: cuánto puede comprimirse el material en un volumen menor y luego recuperar su volumen anterior una vez que la fuerza de compresión haya pasado; cuanto más compresible sea el material, más rápidas serán las ondas P
- densidad: cuánta masa contiene el material en una unidad de volumen; cuanto mayor es la densidad del material, más lentas son las ondas P
Las animaciones a continuación muestran ondas P que se propagan a través de un plano (izquierda) y de una fuente puntual (derecha). Son de wikipedia.org/wiki/P-Wave subido noviembre, 2006 por Christophe Dang Ngoc Chan.
Las ondas P viajan a través de líquidos y gases, así como a través de sólidos. Aunque los líquidos y gases tienen cero rigidez, tienen compresibilidad, lo que les permite transmitir ondas P. Las ondas sonoras son ondas P que se mueven a través del aire.
Debido a que el manto de la tierra se vuelve más rígido y compresible a medida que aumenta la profundidad debajo de la astenosfera, las ondas P viajan más rápido a medida que van más profundamente en el manto. La densidad del manto también aumenta con la profundidad por debajo de la astenosfera. La mayor densidad reduce la velocidad de las ondas sísmicas. Sin embargo, los efectos del aumento de la rigidez y compresibilidad en el manto profundo son mucho mayores que el efecto del aumento de la densidad.
| Las ondas P viajan a través de materiales con rigidez y/o compresibilidad y densidad | |
|---|---|
| mayor rigidez | Ondas P más rápidas |
| mayor compresibilidad | Ondas P más rápidas |
| mayor densidad | Ondas P más lentas |
La S en ondas S significa secundaria, debido a que son las segundas ondas sísmicas más rápidas y el segundo tipo que se detecta una vez ocurrido un sismo. Aunque las ondas S son más lentas que las ondas P, siguen viajando rápido, más de la mitad de la velocidad de las ondas P, moviéndose a miles de kilómetros por hora a través de la corteza terrestre y el manto.
Las ondas S son ondas cortantes (aunque eso no es lo que representa la S). Se mueven flexionando el material o deformándose lateralmente (cizallamiento) desde la dirección del recorrido de la ola, y luego regresando a la forma original una vez que pasa la ola. La velocidad a la que las ondas S viajan a través del material está determinada únicamente por:
- rigidez: la fuerza con la que el material se resiste a doblarse lateralmente y es capaz de enderezarse una vez que la fuerza de corte haya pasado, cuanto más rígido sea el material, más rápidas serán las ondas S
- densidad — cuánta masa contiene el material en una unidad de volumen — cuanto mayor es la densidad del material, más lentas son las ondas S
Las animaciones a continuación muestran ondas S que se propagan a través de un plano (izquierda) y de una fuente puntual (derecha). Son de wikipedia.org/wiki/s-wave subido noviembre, 2006 por Christophe Dang Ngoc Chan.
Las ondas S solo pueden viajar a través de sólidos, porque solo los sólidos tienen rigidez. Las ondas S no pueden viajar a través de líquidos o gases.
Debido a que el manto terrestre se vuelve más rígido a medida que aumenta su profundidad por debajo de la astenosfera, las ondas S viajan más rápido a medida que van más profundamente en el manto. La densidad del manto también aumenta a mayor profundidad, lo que tiene el efecto de reducir la velocidad de las ondas sísmicas, pero el aumento de la rigidez es mucho mayor que el aumento de densidad, por lo que las ondas S se aceleran a medida que se profundizan en el manto, a pesar del aumento de la densidad.
| Las ondas S viajan a través de materiales con rigidez y densidad | |
|---|---|
| mayor rigidez | Ondas S más rápidas |
| mayor densidad | Ondas S más lentas |
ONDAS SUPERFICIALES
Hay dos tipos de ondas superficiales, ondas Rayleigh y ondas de amor. Las ondas de Rayleigh llevan el nombre de Lord Rayleigh (John Strutt), un aristócrata inglés que, en su trabajo como científico y matemático, desarrolló una detallada contabilidad matemática del tipo de onda superficial que lleva su nombre. Las ondas de Rayleigh se desencadenan por el efecto combinado de las ondas P y S en la superficie terrestre. Las ondas de Rayleigh a veces se llaman ondas rodantes. En las olas de Rayleigh la superficie de la tierra se eleva y se hunde en crestas y abrevaderos, similar a las olas en la superficie del agua. Las personas que están al aire libre durante un terremoto importante suelen ver las olas de Rayleigh moviéndose a través de la superficie de la tierra, y pueden sentir que el suelo sube y cae a medida que las olas pasan por debajo de ellas.
Las ondas de amor, a veces llamadas ondas L, llevan el nombre de Augustus Love, un matemático y físico inglés que primero las modeló matemáticamente. Las ondas de amor involucran la superficie cortando lateralmente y luego volviendo a su forma original a medida que pasa cada ola.
Todas las ondas superficiales viajan más despacio que las ondas corporales y las ondas Rayleigh son más lentas que las ondas de Amor
PREGUNTAS DE REFLEXIÓN
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