Detección de sismos: principios básicos y primeros intentos.

20070509142414-dibujo3Ya vengo hace tiempo explicando diversos temas relativos a los terremotos, y en el último post sobre ellos, les conté las diferencias entre los distintos aparatos que detectan los sismos, y les prometí referirme un poco a cada uno en particular.

Pues bien, ha llegado el momento de presentar con algún detalle a los más antiguos entre los mencionados, es decir los sismoscopios, que debo recordales son aquéllos que señalan la ocurrencia de un terremoto, pero sin registrarla.

Como siempre digo, para empezar no hay lugar mejor que el principio, de manera que empezaremos por comprender algunos principios fundamentales.

¿Cuál es el principio físico sobre el que se basan los primeros sismoscopios y sismógrafos?

Cuando lo que se quiere detectar es un movimiento, el marco referencial es importantísimo, y debe estar quieto, porque si él también se desplaza, las características del movimiento a establecer se tergiversan por completo.

Un ejemplo les aclarará mejor a qué me refiero. Supongamos que estamos de viaje a bordo de un colectivo que ha entrado para una parada a una terminal, y nosotros permanecemos en él. Si mientras observamos por la ventanilla, en el andén del lado entra un colectivo, podemos tener la sensación de que nuestro colectivo está retrocediendo, simplemente porque nuestras posiciones relativas cambian. O al revés, si los dos colectivos retroceden juntos y a la misma velocidad, puede parecernos que no nos hemos movido en absoluto.

Y si queremos un ejemplo más dramático basta con recordar que de hecho la Tierra como planeta, está siempre moviéndose por el espacio, y a nosotros, que viajamos con ella, nos parece un cuerpo en reposo.

Por esta razón, para que se pueda definir un movimiento, necesitamos que algo permanezca relativamente inmóvil, y digo relativamente, porque siempre que haya un sismo todos los objetos se desplazarán, aun cuando algunos lo hagan casi imperceptiblemente.

¿Cómo se consigue un marco de referencia relativamente quieto?

Hay esencialmente dos maneras de hacerlo: o bien a través de un cuerpo con gran inercia, es decir que se oponga fuertemente a cambiar su estado de reposo o de movimiento; o bien tratando de independizarlo en lo posible de la masa en movimiento, por ejemplo, suspendiéndolo alejado del suelo.

Respecto al primer principio, conviene saber que para que un cuerpo tenga mucha inercia debe tener una gran masa. Vean si no, lo que pasa cuando a un flaco se le da un empujón: seguramente saldrá flameando con rumbo desconocido, mientras que el mismo empujón apenas moverá de su lugar a un gordito.

Respecto al segundo, todos hemos creído ver oscilar las lámparas colgantes del techo cuando hay un terremoto, cuando en realidad, ellas se mantienen relativamente quietas, y son las paredes, y el techo mismo los que se sacuden al compás de las ondas sísmicas que atraviesan el suelo, porque sobre él se asientan.

Sobre la combinación de ambos principios, se construyó el primer sismoscopio del que existe registro.

¿Cuál es el sismoscopio más antiguo que se conoce?

Se trata de un ingenio como el de la foto que encabeza el post, y que fue construido por Zhang Heng en el año 132 de nuestra era, en la corte imperial de China.

Como puede verse en la imagen, el sismoscopio tenía la forma de un jarrón, con varias cabezas de dragones, cada una con una pelota en su boca. Todo tenía gran tamaño y estaba realizado en bronce, lo cual garantizaba la inercia suficiente para asegurar que no cualquier golpe ni sacudida afectara el aparato. Sí lo haría algo de tanta energía como un sismo. (Primer principio).

Alrededor del pie de ese jarrón varios sapos también de bronce, y con las bocas abiertas, estaban dispuestos según las ocho direcciones principales de la brújula, es decir N, NE, E, SE, S, SW, W y NW. Por dentro del jarrón, se encontraba un péndulo suspendido.

¿Cómo funcionaba este sismoscopio?

No se han encontrado aparatos completos originales y en funcionamiento, pero sí se han realizado reconstrucciones, y pese a que hay algunas opiniones divergentes, la mayoría de los investigadores coinciden en la explicación que paso a presentarles.

Si ocurría un temblor, la vasija se desplazaba solidariamente con el suelo sobre el que se asentaba, y el péndulo interno tendía a permanecer en reposo, razón por la cual, el movimiento diferencial lo hacía colisionar con un sistema de palancas ingeniosamente dispuestas, de modo que la bola de bronce correspondiente al sapo ubicado en la dirección de origen del movimiento sísmico era liberada y caía en su boca.

Este aparato tuvo su consagración histórica cuando una bola cayó sin que se percibiera terremoto alguno pero varios días después llegaron noticias de un terremoto en Kasu, a 600 Kilómetros en la dirección indicada por el correspondiente sapo.

¿Qué se sabe del inventor de este sismoscopio?

Zhang Heng (78 – 139) fue  un astrónomo, pintor y escritor chino, nacido en la ciudad de Nanyang, provincia de Henan.

Fue él quien en sus funciones de astrónomo real bajo la Dinastía Han del Este, trazó uno de los primeros mapas estelares, donde estableció las posiciones exactas de 2.500 estrellas y dio nombre a unas 320, explicó los eclipses lunares correctamente, y sostuvo que la tierra era una pequeña esfera suspendida en el espacio, rodeada por un inmenso y lejanísimo cielo esférico.

¿Hubo otros aparatos semejantes en occidente?

Sí, pero mil quinientos años más tarde, hacia el siglo XVII y en Europa.

La idea original se aplicó de forma mucho menos artística y bastante más pragmática: recipientes con canaletitas, conteniendo mercurio (Hg) , hacían las veces de sismoscopios basados en el principio de la inercia.

En este caso, se aprovechó la diferencia de densidades entre la vasija y el líquido contenido en ella, que es uno de los más densos que se conocen.

El empuje del sismo tiende a mover el recipiente, pero el Hg, con mayor inercia, queda en cambio rezagado, y cae por la canaleta correspondiente a la dirección más aproximada a aquélla desde donde procede la onda sísmica.

Figura 1: Vista en planta del sismoscopio de Mercurio.

Figura 1: Vista en planta del sismoscopio de Mercurio.

Recordemos que densidad es igual a masa sobre volumen, y que en este caso teniendo el recipiente y el líquido prácticamente el mismo volumen, la masa aumenta con la densidad, por lo cual es el mercurio el que tiene mayor inercia, y por eso se retrasa en su desplazamiento. Un par de esquemitas  (Figuras 1 y 2) rápidamente dibujados les pueden aclarar mejor el panorama.

Figura 2: Reacción del sismoscopio de mercurio ante un sismo.

Figura 2: Reacción del sismoscopio de mercurio ante un sismo.

La imagen que ilustra el post ha sido tomada de este sitio.

Si este post les ha gustado como para llevarlo a su blog, o a la red social, por favor, mencionen la fuente

Deja un comentario

Buscá en el blog
Nominado por Deutsche Welle, tercer puesto por votación popular
Archivo