¿Qué son las ondas sísmicas?

p3130099Tal como les prometí con ocasión de diversos sismos que acontecieron a lo largo del año pasado, lentamente voy a ir explicándoles la dinámica de tan espectaculares fenómenos.

Ya les hemos dado un marco con la tectónica de placas, hemos visto sus características generales y sus distintas causas, para luego ir adentrándonos en el conocimiento del proceso físico que implican.

Más tarde les aclaré términos como hipocentro y epicentro, y les adelanté también que el modo de transmisión de la energía es a través de ondas. Hoy vamos a hablar un poco más sobre ellas, pero les recomendaría que leyeran antes los temas mencionados, todos los cuales tienen su correspondiente link.

Como bien les adelanté en el post donde hice la presentación en sociedad de las ondas sísmicas, la energía que se transmite puede atravesar grandes distancias (el planeta entero, inclusive) a través de diversos medios, pero las partículas que son atravesadas por esa energía en forma ondulatoria, no se desplazan más que unos pocos micrones a milímetros, al agitarse o vibrar en el mismo lugar.

Es algo así como si hubiera una gran cantidad de bailarines apretujados en una disco que se zarandearan en el lugar, eventualmente empujándose unos a otros, pero sin alejarse de su sitio.

Imaginen entonces un baile más parecido a los saltos y contorsiones de millares de fans de una banda en un recital , que a los largos paseos de una pareja de ball room ejecutando un vals por todo el salón.

¿Les queda clara la idea?

Otra imagen que puede ayudarles es pensar en una fila de personas una atrás de la otra, cuya consigna es que cada una le dé una cachetada en la nuca al que tiene adelante.

La cachetada (energía transmitida) “viajará” desde el último puesto hasta el primero, pero ninguna de las personas (partículas involucradas) se habrá salido nunca de su lugar en la fila. No es que el último haya caminado hasta el primero para darle su cachetada. Cada uno ejecutó su movimiento “cachetatorio” en el mismo lugar, agitando sólo su brazo.

Si con todo esto no entendieron, me temo que vamos a terminar como en aquella clase memorable de geología que alguna vez les conté.

Ahora continuemos con las ondas sísmicas, y empecemos por adquirir la terminología que vamos a emplear para referirnos a ellas:

¿Qué elementos caracterizan a las ondas sísmicas?

En realidad estos términos que veremos a continuación no se aplican tan sólo a esta clase de ondas, sino a todas las que representan un movimiento sinusoidal, y los usaremos, por ejemplo, también para las olas marinas.

Para eso les he preparado un dibujito, (y aprecien el esfuerzo, porque soy pésima dibujando) en el que pueden ver todos los elementos que necesitamos reconocer y al que he llamado Figura 1.

imagen1para-ondas

Figura 1

En el dibujo, la recta que atraviesa las ondas es lo que se considera como eje central, hacia arriba y abajo del cual las partículas se moverán en las ondas transversales y a lo largo del cual lo harán en las ondas longitudinales, según veremos más adelante.

Cresta o pico es el punto de máximo desplazamiento por arriba de ese eje central.

Seno o valle es el punto de máximo desplazamiento por debajo de ese eje central.

Longitud de onda (lambda λ) es la distancia horizontal entre dos senos o dos crestas consecutivos.

Amplitud de onda es la distancia  vertical desde el eje central hasta el seno o hasta la cresta.

Amplitud de pico a pico es la distancia vertical entre el seno y la cresta. Corresponde al doble de la amplitud.

Conviene aclarar que hay un cierto desacuerdo entre los diversos autores con relación a estos dos últimos términos, ya que algunos llaman amplitud de onda a lo que aquí llamamos amplitud de pico a pico, y usan la denominación semiamplitud para la mitad del mismo, es decir lo que en el gráfico llamamos amplitud.

Son simples desacuerdos semánticos, nada grave, ustedes elijan la definición que más les guste.

Por último debemos definir frecuencia y periodo, dos conceptos perfectamente inversos entre sí.

Periodo es el tiempo que se requiere para que dos crestas sucesivas ( o dos senos) pasen por un determinado lugar.

Frecuencia es la cantidad de crestas (o senos) que pasan por un sitio dado en la unidad de tiempo.

Son dos conceptos relativos a la velocidad, cuanto mayor es ésta, menos tiempo se requiere para dos pasos sucesivos de crestas o senos por un lugar, y más veces pasan en cada unidad de tiempo. P= 1/F , es decir : Periodo=1/ Frecuencia y viceversa.

¿Qué tipos de ondas hay?

Básicamente hay dos grandes grupos, las interiores o internas que se transmiten en todas las direcciones profundizando en la Tierra hasta llegar a atravesarla completamente si la energía es suficiente, y si su carácter lo permite; y las superficiales, que solamente viajan por las capas más someras, ya que requieren una superficie libre para su propagación, tal como sucede con las ondas marinas.

¿Qué clase de ondas interiores hay?

Las ondas interiores comprenden a su vez dos clases diferentes: las P y las S.

¿Qué características tienen las ondas P de los terremotos?

Las ondas P, así denominadas por las palabras Prima onda, (primera onda) que hacen alusión al hecho de que son las primeras en llegar a cualquier detector, porque son las que se propagan con mayor velocidad, la cual se coloca en el orden de los 5 km/ s.

Esta velocidad varía según los medios atravesados, pero para que se den una idea es alrededor de 14 veces mayor que la velocidad con que se transmite el sonido en el aire.

Estas ondas P, se llaman también compresionales o longitudinales por el modo de vibración de las partículas en el medio atravesado. En efecto, como ya adelanté más arriba, las partículas individuales vibran paralelamente a la dirección de propagación principal de la energía, tal como se ve  a la derecha en la Figura 2.

En la Figura, O.I., quiere decir ondas interiores, y la flecha marca la dirección de avance del frente de energía; P indica cómo se desplazan las partículas en las ondas longitudinales y S en las transversales de las que hablaremos más abajo.

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Las ondas P tienen además la particularidad de transmitirse en todos los medios, cualquiera sea su estado (sólido, líquido o gaseoso)

Una manera de visualizar estas ondas P, es imaginar un resorte al que se le da un golpe en un extremo: la energía se mueve hasta el otro, y las partículas se agitan como lo harían las espiras del resorte, hacia adelante y atrás respecto al vector de avance.

Figura 2

¿Qué características tienen las ondas S ?

Toman el nombre del hecho de ser las segundas en el orden de llegada (seconda. en italiano). Por la misma razón a veces se las conoce como secundarias.

Son también llamadas transversales por el modo de moverse las partículas, u ondas de cizalla, por el tipo de deformación que tienden a producir (tema para otro post).

La manera en que vibran las partículas se ve en la parte derecha de la figura 2, y se puede ejemplificar con una soga extendida, a la que se le da un golpe en un extremo: la energía llega al otro extremo a partir de agitaciones hacia arriba y abajo del vector de avance.

Tienen además la particularidad de transmitirse únicamente en medios sólidos. Cuando atraviesan medios no sólidos, la energía no se pierde, sino que cambia de carácter, comenzando a transmitirse con vibraciones longitudinales. Esto significa que ingresan en un medio no sólido como ondas S, pero emergen del otro lado como ondas P. Esto es muy importante para temas que vendrán después, ténganlo en cuenta.

¿Qué ondas superficiales hay en los terremotos?

Las dos clases de ondas superficiales principales son las Rayleigh  (Figura 3) y las Love (Figura 4), que por sus efectos son cualquier cosa menos un amor. En conjunto suelen denominarse ondas L por la palabra Lunga que en italiano significa larga, porque tienen gran longitud y amplitud comparativa.

¿Cómo son las ondas Raylegh?

Puede verse en la Figura 3, que sólo se mueven a lo largo de una superficie libre, y lo hacen con un movimiento circular retrógrado (hacia atrás) con respecto a la dirección de propagación de la energía.

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En el gráfico O.S. quiere decir Onda superficial y O. R., onda Rayleigh.

Estas ondas son las responsables de los mayores daños en los terremotos, primero porque viajan precisamente por la superficie o poco más abajo, concentrando la energía en la zona donde están las urbanizaciones y las poblaciones; y segundo porque son las de mayor amplitud, lo que hace que las deformaciones producidas sean también mayores.

¿Qué características tienen las ondas Love?

Estas ondas sólo se producen cuando hay una inversión en el cambio de velocidad con la profundidad.

Normalmente, la mayor compactación hace que las velocidades de propagación aumenten con la velocidad, pero cuando un estrato de menor velocidad yace sobre uno de mayor velocidad, surgen estas ondas

La forma en que se mueven las partículas en ellas es también a 90° del vector de avance de la energía, pero no hacia arriba y abajo como en el caso de las S, sino lateralmente, como se ve en la Figura 4.                                                                                              Figura 3

En el dibujo, lo que se ve coloreado es el estrato superior, y se ha practicado en el bloque un corte teórico para visualizar qué pasa en la interfase con el estrato inferior.

La flecha superior indica la dirección de propagación de la energía, y las flechas de dos puntas indican las direcciones de vibración de las partículas, que sólo dibujé en forma oblícua por darle perspectiva, pero que en realidad están en ángulo recto respecto al vector de la energía.

En el interior del cuadro coloreado, las flechas que se ven son las múltiples direcciones de avance de la energía y cada una se vería como la que dibujé afuera, para evitar empastar el dibujo.

Es decir que para insertarla en el dibujo inferior deberían rotarla hasta ponerla paralela a las dibujadas en rojo, espero que lo vean con claridad.

Bueno, por hoy, creo que ya tienen bastante, aunque quede mucho más por desarrollar.

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Un abrazo, Graciela

P.S.: La foto que ilustra el post me la envió Paulino desde Chile.

Figura 4

7 comentarios para “¿Qué son las ondas sísmicas?”

  • Pateeto dice:

    Espectacularmente espectacular! El movimiento “cachetatorio” debería ser patentado urgente!

    Saludos Grace!

  • Graciela L.Argüello dice:

    ¡Jajaja! lo importante es que se entienda el concepto, ¿o no, Pateeto? :D Un beso Graciela

  • laura dice:

    hola! soy estudiante de la carrera en Salta y en una materia estoy viendo terremotos. tu publicacion me sirvio mucho para sacar apuntes y comprender mejor! muchas gracias!.Me gustaria, si no es mucha molestia, que me recomiende igualmente una pagina o libro, mis profesores lo hicieron con “Ciencias de la Tierra” de Tarbuck y Lutgens. un beso

  • Graciela L.Argüello dice:

    Hola, Laura, ése es el libro más adecuado para un primer año, y en castellano. Yo voy a seguir subiendo material mío también, y allí incluiré bibliografía específica sobre el tema. Un beso Graciela

  • elena dice:

    yo necesito esta informacion x q son puntos para el examen de ciencias ficica. ja,ja,ja los quiero cuidense

  • John Adams dice:

    lo esta diciendo, parece como si fuera mi profesor

  • Graciela L.Argüello dice:

    Es la intención, John, ser un poco profesor particular de todos los lectores

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