Locos por la Geología

Entradas con la etiqueta ‘Sismos’

Ya 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 de al 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 construyeron algunos de los primeros sismoscopios de los 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.

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.

 

 

 

 

 

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

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

Los eventos sísmicos de cierta envergadura saltan de inmediato a los titulares de la prensa, que informa con la mejor de las intenciones, pero confundiendo muchas veces al público por el modo ligero de emplear como sinónimos, términos que científicamente son distintos y hacen alusión a cosas diferentes.

Una de las confusiones más comunes es la de los conceptos de Intensidad y Magnitud sísmicas, que es mi intención aclarar si puedo.

¿Qué es la Intensidad sísmica?

La intensidad es una medida de los daños. Como tal es por ende un concepto antropocéntrico, y de valor científico muy limitado.

El modo de evaluar la intensidad es además relativamente subjetivo y depende de la experiencia del observador, ya que se incluyen en la «medición» cosas tan variadas como los efectos sobre las personas, los daños sobre las estructuras artificiales y las construcciones en general, y las modificaciones geológicas y topográficas observables.  Por otra parte se realizan dichas observaciones durante e inmediatamente después del evento, cuando hay en todo observador, aun de manera inconsciente una fuerte carga emocional.

Ya en un post anterior les he hablado de las isosistas, y ahora les recuerdo que ellas se refieren a este concepto específicamente.

¿Qué escalas miden la intensidad sísmica?

La escala más conocida por su nombre es la de Mercali, pese a que a lo largo del tiempo sufrió tantas modificaciones que tiene relativamente poco que ver con la original. De hecho los comunicadores más prolijos la mencionan como la Escala Mercali Modificada, y si bien es cierto que ya ha caído prácticamente en desuso por las razones que expresé más arriba, todavía aparece de vez en cuando en los informes periodísticos, generando alguna confusión.

La escala Mercali reconoce su antecedente en la conocida como Rossi-Forel, en homenaje a sus dos creadores: Michele Stefano Conde de Rossi y François-Alphonse Forel.

La escala de Rossi-Forel constaba de 10 grados, data del Siglo XIX y fue modificada al menos dos veces por el vulcanólogo italiano Giuseppe Mercali, quien presentó sus propias versiones en 1884 y 1906.

Entre ambos intentos, en 1902 el físico, también de origen italiano, Adolfo Cancani, aumentó los grados descritos en la escala de diez a doce.

Pero tampoco fue ésa la formulación final, ya que más tarde, el geofísico alemán August Heinrich Sieberg la modifió sustancialmente, con lo que la escala pasó a llamarse de Mercali-Cancani-Sieberg (MCS).

Sin embargo, los cambios no terminaron entonces, ya que en 1931, Harry O. Wood y Frank Neumann metieron baza en el asunto y la escala pasó a llamarse de Mercali-Wood-Neumann (MWN).

No obstante la forma final le fue dada por Charles Richter (del que hablaremos luego en otro punto) y para no seguir complicando los nombres, fue designada simplemente como Escala de Mercali Modificada, (comúnmente abreviado MM) según ya les adelanté, y corresponde a los 12 grados que pueden leer en la Figura 1.

¿Qué relación tiene la intensidad con la energía liberada?

Prácticamente ninguna, porque al establecerse el grado de intensidad en función de los daños, la intensidad puede ser muy baja por ejemplo, si el terremoto ocurre en una zona deshabitada y sin infraestructura, aun cuando haya liberado una enorme cantidad de energía. A la inversa, un sismo que involucra menos energía puede causar miles de muertes si ocurre en una zona más vulnerable, con gente mal preparada para reaccionar ante el evento, etc.

Un ejemplo muy gráfico fue el de Haití

¿Qué es la magnitud sísmica?

Ésta sí es una medida de valor científico ya que es mucho más objetiva que la intensidad, y puede medirse, relacionándola además matemáticamente con la energía liberada.

Si bien existen al menos 8 diferentes modos de definir y establecer la magnitud, todos comienzan en mediciones a partir de los sismogramas. La razón por la cual hay tanta variedad de mediciones para la magnitud es que cada método sólo puede aplicarse dentro de un cierto rango y con cierto tipo de sismógrafos.

Como hay mucha y muy interesante información respecto a todos los conceptos de magnitud, ese tema será abordado en otro post. Hoy voy a limitarme a explicarles la magnitud  en general y cómo se relaciona con la escala Richter según es utilizada en los informes periodísticos.

¿Cómo se mide la magnitud sísmica?

Como ya les adelanté, son al menos ocho los modos posibles de medir la magnitud sísmica, que toma diversos nombres en cada caso (Momento de Magnitud, Magnitud Local, Magnitud de duración, etc.) pero todos ellos se derivan del sismograma o pueden derivarse de él a través de pasos y cálculos intermedios. A veces las lecturas de sismograma se combinan con mediciones en el campo, pero siempre hay un registro mensurable y mucho más objetivo que en el caso de la Intensidad.

¿A qué se deben las variaciones en las medidas de magnitud que se dan a conocer en los reportes sísmicos?

Precisamente porque no siempre se está midiendo la misma cosa, ya que son varios los conceptos que se incluyen bajo el término genérico de Magnitud.

Como la prensa desconoce este simple hecho, normalmente expresa un número, sin aclarar exactamente qué magnitud es la medida. Afortunadamente, casi todas las posibles magnitudes medidas caen dentro de un intervalo bastante estrecho y las diferencias no son grandes. No obstante es común que al recibirse dos valores diferentes desde dos fuentes distintas, la población caiga en la tentación de elaborar teorías conspirativas.

Así es posible escuchar cosas como: «Nos mintieron. En tal diario o tal radio extranjera dijeron 7,2 en vez de 6,9 «.

Por esa razón me parece interesante dar a conocer estos detalles que llevarían tranquilidad a los pobladores de las zonas afectadas, por un lado, y reforzarían la credibilidad de las autoridades competentes por el otro.

¿Cómo se relaciona la magnitud con la energía liberada?

Como hemos venido diciendo, la magnitud es una medida (logarítmica) del desplazamiento, ya que eso al fin es lo que registra el sismograma, y es obvio que cuanto mayor es la energía, mayor es el desplazamiento y la magnitud medida.

Ésa es la principal diferencia con la intensidad, puesto que ya hemos dicho que esta última no necesariamente crece o decrece junto con la energía liberada.

Retomando la relación entre magnitud y energía, si la distancia al epicentro es la misma, la sacudida será diez veces mayor entre un grado y el siguiente. Y como todas las formas de medir la magnitud son logarítmicas, eso pasa en todos los casos.

Ahora les propongo un pequeño ejercicio:  Un sismo de magnitud 2 será 10 veces más «fuerte» que uno de uno de magnitud 1, correcto, pero… pensar que uno de magnitud 3 es 30 veces más fuerte, es un error común, pero totalmente divorciado de la realidad. En efecto un sismo magnitud 3 es 10 veces más grande que el 2, y como éste a su vez es 10 veces más grande que el 1, el 3 es 100 veces más grande que el 1 y así sucesivamente.

Ahora bien, el aumento de energía que se requiere para aumentar diez veces la vibración, puede crecer según otro factor, y cambia de una forma de medir la magnitud a otra. Ese factor puede llegar a ser tan grande como 32.

¿Qué es la escala Richter?

La escala Richter mide lo que se conoce como Magnitud Local (ML), ya que fue desarrollada en 1935 para terremotos que distaran del sismógrafo no más de 400 km y se considera que su mayor exactitud se da para un rango de magnitudes entre 2 y 6.

La autoría corresponde a Charles Richter con la colaboración de Beno Gutenberg, pues ambos investigaban en el Instituto de Tecnología de California, y trabajaban con un sismógrafo de torsión de Wood-Anderson.

Hoy en día esos aparatos ya han sido superados y la Magnitud Local se mide con instrumental mucho más moderno, pero la unidad de escala fue originalmente fijada en magnitud 0 para  un terremoto que produciría un desplazamiento horizontal máximo de 1 μm en un sismograma trazado por un sismómetro de torsión Wood-Anderson localizado a 100 km de distancia del epicentro.

La definición matemática de la Magnitud Local se obtiene de la siguiente fórmula:

M= log A+3log (8Δt) -2,92

donde:

A = es la amplitud de la onda medida en milímetros, directamente en el sismograma.

Δt = diferencia de tiempo en segundos desde el inicio de las ondas P (Primarias) hasta el de las ondas S (Secundarias).

M = La magnitud resultante fue en principio arbitraria, pero resulta constante para todos los terremotos que liberan la misma cantidad de energía.

En la figura 2 puede verse cómo se miden todos los valores mencionados.

En el caso particular de la Magnitud Local (Richter original) la relación con la energía liberada se rige por la ecuación:

log E = 11,4 + 1,5 M

Espero que ahora tengan algunos conceptos más claros.

Un abrazo Graciela

P.S.: la foto es gentileza de Paulino y fue tomada luego del sismo de Chile en 2010.

La imagen del sismograma y los datos que se extraen de él es tomada de www.commons.wikimedia.org

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Extraído del libro para niños Historias de los señores Moc y Poc.

Los señores Moc y Poc son amigos desde la infancia.
Cuando eran pequeños creían que los ruidos de un terremoto (en verdad ellos nunca habían vivido uno, pero se lo imaginaban como truenos muy fuertes) los producía un señor que estaba dentro de la montaña sacudiendo una lata con una piedra.
De grandes supieron la verdad y desde entonces se preguntan qué será de la vida del señor encargado de los ruidos de los terremotos, ahora que ya saben que no es él quien los produce.

Como pueden observar, este post está dentro de la etiqueta Glosario geológico, es decir que hoy me voy a ocupar de enumerar simplemente los significados de cada una de esas palabras que muchas veces se confunden entre sí, y a veces se emplean de manera equivocada, sobre todo por parte de la prensa no especializada.

Más adelante, hablaremos en detalle de cada uno de esos términos, a medida que avancemos en el conocimiento de los sismos, terreno en el que lentamente estamos caminando.

¿Qué es un sismoscopio?

La palabra deriva del griego, Σεισμός= seismo, que a su vez deriva de seieín, que quiere decir sacudir, y de σκοπειν= skopein, observar. Se trata pues de un diseño, ingenio o aparato que permite detectar la ocurrencia de un sismo. Sólo indica que tal movimiento tuvo lugar, pero no deja un registro de su desarrollo.

Por ese motivo, el término ya casi no se usa porque los científicos desechan algo tan rudimentario. De hecho, fueron los antecesores de los sismógrafos, y algunos se remontan a miles de años atrás. Los chinos, en particular generaron algunos tan pintorescos e ingeniosos que volveremos a ellos en numerosos posts, para describirlos uno por uno, porque dan mucha tela para cortar.

Si bien como dije más arriba los profesionales los consideramos elementos de museo, también puede decirse que sin quererlo, numerosísimos elementos de la vida cotidiana, y aun algunos seres vivos, muchas veces cumplen sin proponérselo las funciones de inesperados sismoscopios.

Ya que la función de un sismoscopio no es otra que delatar la ocurrencia del terremoto, casi cualquier objeto que se encuentre en equilibrio inestable se caerá ante un movimiento telúrico, y en ausencia de otra causa eficiente, con esa caída estará indicando que ha habido un sismo.

Otro tanto sucederá si en ausencia de corrientes de aire que lo justifiquen, comienzan a sonar los llamadores de ángeles, o a sacudirse los móviles que penden sobre el moisés de un bebé.

La inquietud sin razón aparente de las mascotas, animales de granja, y también silvestres, puede obedecer a un sismo, y estaría cumpliendo las mismas funciones que un verdadero sismoscopio.

¿Qué es un sismógrafo?

Etimológicamente deriva de la misma raíz griega más la terminación γραφειν= grafein, que quiere decir escribir. Esto indica que a diferencia del sismoscopio, su tarea no se reduce a la detección, sino también al registro, lo cual implica un innegable avance, razón por la cual son los aparatos que se usan actualmente, después de numerosas modificaciones acontecidas a lo largo de los siglos.
Los principios básicos son muy sencillos, tanto que en algún post también serán explicitados, ya van a ver. Casos particulares de sismógrafos son diseñados para la prospección de petróleo y geofísica en general, llamándose en esos casos geófonos, algunos de los cuales son tan sensibles que podrían registrar el malambo de un cascarudo, si ocurriera lo bastante cerca. Pero esa historia vendrá más adelante, ahora sigamos con el tema de hoy.

¿Qué son los sismogramas?

Siempre desde la misma palabra original griega se deriva, con el agregado del vocablo γραμμα = gramma que significa mensaje escrito, de donde podemos deducir que los sismogramas no son otra cosa que el resultado impreso por los sismógrafos.
Se parecen bastante a los electrocardiogramas, o a los encéfalogramas, aunque le están «tomando el pulso» a la tierra, no a la gente.

¿Qué son las isosistas?

El término procede de ισοσ=igual, también en griego, y la derivación de la misma palabra sismo que ya conocemos.
En este caso se trata de líneas imaginarias (que sobre los mapas se convierten en reales) que unen puntos en el terreno donde la intensidad sísmica es la misma. Sobre intensidad tenemos todavía bastante que conversar en otros posts, pero podemos ir adelantando algunas cosas.
Por ejemplo, si nos encontráramos ante una tierra homogénea, con rocas de igual coherencia y composición, etc., cabría esperar que las isosistas fueran circunferencias concéntricas en el epicentro, y de valor decreciente a partir de él hacia afuera, tal como se ve en la figura 1, Pero no es así en la realidad, porque las múltiples diferencias entre los terrenos que son atravesados por las ondas sísmicas a lo largo de su trayectoria definen innumerables deformaciones en los trazos, según los puntos en que la manifestación del terremoto y sus consecuencias aumentan o disminuyen.

En la figura 2, ven un mapa real, con isosistas reales de un sismo en Perú. Ese mapa ha sido tomado del trabajo de Valdivia Polanco (2002)
El sismograma que ilustra el post lo he tomado de este lugar de la red

Espero que les haya gustado, y si ése es el caso y llevan algo a su blog o a la red social, por favor, mencionen la fuente, como hago yo misma. Gracias y un beso Graciela.

Bibliografía mencionada:

Valdivia Polanco, I.A 2002. Cálculo de la relación intensidad-atenuación a partir de las isosistas de sismos de subducción ocurridos en Perú. Compendio de Trabajos de investigación. CNDG Biblioteca. Instituto Geofísico del Perú. Volumen 3, 2002, pp 37-41.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

Hace muchos años, en una madrugada de lluvia cuando mis niños eran bebés, y mientras yo hablaba por teléfono con su padre- médico de guardia en una clínica- se produjo un sismo en las Sierras de Córdoba, que no tuvo suficiente entidad como para que todos pudieran sentirlo.

Yo fui una de las personas que lo percibió, y lo comenté durante la conversación, cosa que mi interlocutor no tuvo mejor ocurrencia que contarle a las enfermeras, a lo que una de ellas replicó, muy suelta de cuerpo, como si dijera una gran verdad:

-Dígale a su señora, Doctor, que siendo universitaria debería saber que cuando llueve no puede haber terremotos….

Las barbaridades que hay que oír, ¿no?

Espero que pasen un buen fin de semana. Un abrazo, Graciela