Locos por la Geología

Este chiste es genial, y procede de esta página.

Esta anécdota les va a parecer increíble, pero es absolutamente real, y cuando ocurrió, me dejó a mí misma de una pieza.

Por supuesto, aunque lo rcuerdo perfectamente, me reservo el nombre de la ex alumna involucrada, por aquello de que se puede decir el pecado, pero no el pecador.

Esto ocurrió hace más de veinte años, en un examen parcial final y escrito, por el mes de noviembre.

Era una tarde de muchísimo calor y yo estaba tomando ese examen en el aula que por ese entonces llamábamos cariñosamente «la cueva», por su ubicación en el edificio, y porque estaba siempre lleno de tierra, fragmentos de minerales, astillas de rocas, etc., etc, precisamente por la actividad que allí desarrollábamos.

Entre los alumnos, había una chica de aspecto algo «hippie» como decíamos en la década del 70, muy inteligente, pero muy particular también.

En un momento dado, (hablo de hace más de 20 años atrás), debido a la canícula, se quitó las sandalias y continuó escribiendo «en patas». Y así, «pata pila», se levantó y llegó a mi escritorio a hacerme una pregunta.

Cuando llegó a mi lado, se dio cuenta y me dijo:

-Ay, disculpe, profe que esté sin las sandalias, ¡pero es que hace tanto calor!

A lo que yo le respondí:

-A mí no molesta, si a vos no te molesta ensuciarte los pies, porque el piso es una mugre…

-Bah, ¡si viera la mugre que hay en mi casa!- me contestó ella, y todavía no me repongo de la impresión.

La foto que ilustra el post es de este sitio.

En un post anterior, fui preparando el terreno para éste de hoy, explicando las muchas metodologías que dan indicios acerca de la composición interna de la Tierra.

En ese momento la conclusión era que la mejor metodología era, en definitiva la Sismología, ya que son precisamente los terremotos los únicos fenómenos capaces de liberar una cantidad de energía suficiente como para atravesar el planeta entero y traer a la superficie información desde el centro mismo de la Tierra.

Pero también por otro lado fui explicando algunos temas relativos a los sismos y las ondas que transmiten la energía que en ellos se genera; y todavía, en otras publicaciones les presenté nociones básicas acerca de los sistemas de registro.

Todos esos posts deberían ser revisados por ustedes antes de empezar a leer el de hoy.

De todos esos conceptos presentados en los posts que les recomiendo leer, es básico que recuerden que son las ondas p y las s las que se transmiten de manera profunda, y por ende, ellas serán las observadas con el objeto de entender el interior profundo.

La otra cosa que es básica, y ya les expliqué en detalle, es que las longitudinales o p, se transmiten en todos los estados de la materia; mientras que las s o transversales, sólo se desplazan en medios en estado sólido o pastoso muy denso. Si encuentran en su camino medios fluidos, comienzan a vibrar como ondas p, cesando su desplazamiento con carácter de ondas s.

Y ahora sí, veamos otros conceptos para avanzar en el conocimiento de la Tierra.

¿Qué sucede con las ondas sísmicas cuando atraviesan los límites de medios de diferente composición y/o estructura?

Todo lo que sucede cuando las ondas (en este caso sísmicas, pero podrían ser también otras, como veremos más adelante en otros posts, que pasa con las olas marinas) inciden en la superficie de separación entre dos medios físicos diferentes, es debido fundamentalmente a sus propias características.

En efecto, cada tipo de ondas (p, s, etc.,) se desplazan en un medio dado, con una velocidad que es característica de la onda y del medio.

Ahora bien, si vamos a referirnos a una misma onda, su trayectoria va a depender ya exclusivamente de las condiciones del medio que está atravesando. En general, cuanto más compacto es un medio, más rápidamente se traslada una onda por él. Igual nos pasa a nosotros: si corremos sobre arena lo haremos con menos velocidad que sobre un pavimento compacto.

Ahora bien, debido a que las sucesivas capas de la Tierra están sometidas cada vez a más presión, a medida que aumenta la profundidad, cabe esperar que sean ellas más compactas, y que la velocidad de las ondas aumente también. Cualquier desviación de esa regla general, será motivo de análisis, pero no en este post, sino en otro a futuro.

Ahora me voy a referir al caso más general, en que la onda pasa de un medio de menor velocidad a uno de mayor velocidad.

Sea ése o no el caso, siempre en el pasaje de un medio a otro, ocurrirán al menos cuatro cosas con la energía, y el movimiento del rayo que asumimos como la representación más simple de la onda. Ese rayo es una abstracción que nos permite una mejor comprensión del fenómeno, pero recuerden que las partículas a lo largo del camino estarán vibrando en realidad, y que se transmitirán la energía unas a otras.

La energía se dividirá en fracciones correspondientes a:

• Absorción, pérdida o disipación, que significa que la energía al alejarse del punto de emisión será cada vez menor. Esto ocurre no sólo en la separación entre dos medios, sino a lo largo de todo el trayecto en cada medio también.
• Reflexión.
• Refracción.
• Difracción.

¿Qué es la reflexión?

Este fenómeno, que ocurre al pasar el rayo (que hemos imaginado para una mejor explicación), desde un medio a otro de diferente velocidad, implica el regreso de parte de la energía, siguiendo un camino que está bien predeterminado.

Si se asume una línea perpendicular a la superficie de separación de los dos medios, el rayo incidente define con esa línea, un á¡ngulo igual al que describirá el camino del rayo que retorna al medio original. Veánlo en la figura 1.

Podemos representarlo concretamente con el rebote de una pelotita que arrojáramos contra la pared, y que si lo observamos con cuidado, también salta hacia atrás, formando con la perpendicular a la pared un ángulo igual al que trazó al golpear contra ella.

¿Qué es la difracción?

La difracción ocurre cuando la onda pasa de un medio a otro por una abertura estrecha, y una vez que la franquea, se distribuye en el otro medio como si se abriera en abanico.

¿Qué es la refracción?

Figura 1

Durante la refracción, el rayo atraviesa la superficie de separación, desviándose de la perpendicular a esa superficie.

Si se compara la dirección de refracción con la de incidencia, el rayo se alejará de la perpendicular mencionada arriba, si la velocidad del segundo medio es mayor, y se acercará en cambio, si la velocidad es menor.

La desviación responde a una ley conocida como Ley de Snell y que se expresa matemáticamente como:

n₁ sen i = n₂ sen r,

donde
n₁ = índice de refracción del primer medio
n₂ = índice de refracción del segundo medio
sin i = seno del ángulo de incidencia
sin r = seno del ángulo de refracción

En todos los casos, el índice de refracción es función de la velocidad de transmisión de la energía de que se trate, en cada medio.

Permítanme que les explique por qué pasa esto. Vean la Figura 2, e imaginen una serie de rayos paralelos que llegan a la supeficie de separación de dos medios con un cierto ángulo como el que les he dibujado.

Pero imaginen un poco más: supongan que están observando un plano desde arriba, donde dos personas (A y B en el dibujo) vienen corriendo mientras sostienen cada una el extremo de un palo (el que les dibujé de verde). La parte desde la que vienen corriendo tiene un suelo de arena, la que queda después de la superficie de separación (el trazo negro horizontal) es en cambio de cemento. (Otra vez el ejemplo que les mencioné arriba)

La persona A, (debido al ángulo en que vienen corriendo, y que representa el ángulo de incidencia de los rayos que se van a refractar) llega primero al cemento, y por ende, se acelera porque es mejor correr allí que en la arena.

Pero como A y B están unidos por el palo rígido, A se adelanta respecto a B, y la trayectoria del conjunto de los rayos que representan el frente de onda, se desvía, alejándose de la perpendicular a la superficie de separación de los medios, que es la línea celeste.

¿Entienden el mecanismo por el cual los rayos se alejan de la perpendicular al aumentar la velocidad del segundo medio respecto a la del primero?

Figura 2.

¿Qué es el ángulo crítico?

Bueno, ahora piensen un poco, que si para cada ángulo de incidencia, la ley de Snell define un ángulo de refracción dado, llegará un momento en que para un cierto ángulo, digamos bastante próximo a la superficie de separación, la refracción será paralela a esa superficie. Ese ángulo de incidencia es llamado ángulo crítico. En todos los ángulos que superen al crítico, la refracción se pierde, y hay en cambio una reflexión total, es decir que toda la energía vuelve al medio de la cual procede. Vean la figura 3.

Figura 3.

¿Qué sucede en profundidad con los estratos sucesivos?

Como adelanté un poco más arriba, en general, los estratos cada vez más compactos, aumentan la velocidad de los rayos que los atraviesan, de modo que se van alejando cada vez más de la perpendicular, y acercándose en cambio a la superficie de separación entre los medios, y por ende al ángulo crítico.

¿Qué consecuencia práctica tiene todo lo dicho a la hora de definir las características profundas de la Tierra?

Es vital, porque esa tendencia a la reflexión total que se va haciendo más acusada a medida que aumenta la profundidad, es la que vuelve a las ondas sísmicas tan «serviciales» como para traer de regreso a la superficie información desde la profundidad del planeta. Entre las ondas reflejadas y las refractadas, podemos informarnos de lo que pasa en capas muy profundas, como lo sugiere el esquema que ilustra el post.

Con estas nociones previas, ya el próximo post sobre este tema será más sencillo de entender.

Si este post les ha gustado como para llevarlo a su blog, o a la red social, por favor, mencionen la fuente porque esta página está registrada con IBSN 04-10-1952-01.

Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es de este website.

La figura 1 fue tomada de este sitio. 

Esta pintura la tomé de este sitio, y es una de las representaciones más realistas y bellas de la dinámica en la costa marina. Lamentablemente no tengo la referencia del autor, aunque creo que es de Carlos García. Si alguien tiene datos como para corregirme, lo agradeceré.

Cuando hablemos sobre las olas en un post de lunes, recordarán este cuadro, sobre todo al hablar de la resaca. Ya van a ver.

La semana pasada introduje los conceptos previos que requerirán para comprender más integralmente este post, de modo que les recomiendo ir a ver esa publicación antes de internarse en la de hoy.

La semana pasada contesté las preguntas que enumero abajo.

¿Qué son las coordenadas geográficas?

¿Qué grado de exactitud tienen esas proyecciones?

¿Qué tipos de proyecciones existen?

¿Cuáles son los sistemas de coordenadas que se aplican corrientemente?

Y ahora sí, están listos para completar las preguntas del día de la fecha.

¿Qué son los paralelos?

Voy a comenzar por pedirles que observen bien la figura que ilustra el post y que preparé para ustedes, como un modo de hacer más gráfica la explicación del tema. Por supuesto, les recuerdo una vez más que estamos haciendo concesiones nada despreciables porque en la realidad la Tierra NO es una esfera, y menos aún tan perfecta como la vamos a presentar acá. Pero en la cartografía nos tomamos la libertad de imaginarla así, para facilitar la tarea.

Supongamos a la Tierra con su eje de giro, es decir aquella línea imaginaria que la atraviesa, y alrededor de la cual se mueve el planeta durante su rotación.

Si cortamos a la Tierra por su parte más abultada y central, o lo que es equivalente, en la mitad de la longitud del eje de giro, con un plano perpendicular a dicho eje, habremos definido la línea ecuatorial o ecuador terrestre. Es el círculo máximo en esa dirección, y el referente de los paralelos que ahora vamos a definir.

Imaginemos ahora un inmenso compás, como el que dibujé en rojo para ustedes, que apoye uno sus brazos sobre ese plano ecuatorial (si les es más fácil pueden imaginar un transportador o un goniómetro), y que vaya abriendo el otro brazo de a un grado angular por vez. Podrán abrirlo hasta marcar 90° hacia arriba y 90° hacia abajo. El cero estará en el ecuador, y el 90 en cada uno de los polos.

Ahora imaginen que por cada uno de esos puntos pasa una circunferencia que rodea a toda la Tierra, pero manteniendo el círculo que encierra, siempre paralelo al plano ecuatorial. Cada una de esas circunferencias imaginarias es -preciamente- un paralelo, y serán cada vez de menor tamaño a medida que nos alejamos del ecuador.

Figura 1

Hay algunos paralelos particulares y con nombre propio: el trópico de Cáncer al norte y el trópico de Capricornio al sur, y los dos círculos polares, ártico al norte y antártico al sur. Lo pueden ver en la Figura 1.

¿Qué son los meridianos?

Ahora van a imaginar todas las circunferencias posibles que corten a la superficie de la Tierra, y que tengan como diámetro el eje de giro. Cortarían a la Tierra (si realmente fuera una esfera perfecta) en círculos de igual tamaño, que se abrirán en abanico entre 0 y 180° hacia uno y otro lado del que se haya seleccionado como referencia (en este caso es el círculo que pasa por Greenwich, en el sudeste de Londres, Inglaterra). En total completarían así los 360° del giro completo alrededor del planeta.

Todos esos círculos máximos, cuyo diámetro común es perpendicular al plano ecuatorial, son los meridianos.

¿Qué es latitud?

Figura 2

La latitud es la distancia que existe entre el ecuador y cualquier punto de la Tierra, medida en dirección norte o sur, y sobre el meridiano que pasa por el lugar. Se mide en grados porque tal como explicamos arriba, se expresa por el valor del ángulo que se forma entre el plano ecuatorial y la línea que pasa por el punto a medir y el centro de la Tierra. El ecuador corresponde como dijimos más arriba, a la latitud 0°, la latitud del polo norte es 90° N,  la del polo sur, 90° S. Pueden verlo en la Figura 2.

¿Qué es longitud?

La longitud, que suele abreviarse con la letra griega lambda ( λ) es el ángulo medido entre el meridiano de Greenwich y el meridiano que pasa por el punto a medir. Se mide a lo largo del paralelo que pasa por el lugar, y obviamente todos los puntos del mismo meridiano ostentan la misma longitud, que como ya dije se mide hacia el este y hacia el oeste hasta completar cada semiesfera de 180°. La longitud no puede medirse en los polos.

¿Qué es altitud?

La altitud es la distancia vertical entre el nivel del mar y la posición de un punto dado del planeta.

Con los valores de latitud, longitud y altitud, cualquier punto queda perfectamente localizado en el espacio.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La Figura 1 es de este sitio. La Figura 2 es de esta página.