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Sismologia y vibraciones, un estudio interesante

La sismología es la rama de la geofísica que se encarga del estudio de terremotos y la propagación de las ondas elásticas (sísmicas) que se generan en el interior y la superficie de la Tierra.

A continuación se muestran ejemplos de cómo las vibraciones afectan de diferente manera a los cuerpos o lugares:


Fondo del Océano Índico, diciembre de 2004.
Una gran cantidad de energía se está acumulando en la frontera entre dos placas tectónicas. De repente, el día 26, unos 1.500 kilómetros de esta zona se desplazan diez metros y levantan otros varios provocando un enorme terremoto en el norte de Sumatra de magnitud superior a 9 en la escala de Richter. La energía liberada equivale a casi 500 megatones de TNT o, lo que es lo mismo, a 30.000 bombas atómicas como la lanzada sobre la ciudad japonesa de Hiroshima al final de la Segunda Guerra Mundial. El desplazamiento de las placas tectónicas produce un tsunami, o sea, una serie de olas en el mar de varios centímetros de altura, no llegan al medio metro, que se desplazan a más de 500 km/h. Al acercarse a la costa, pierden velocidad, pero aumentan de tamaño. Arrasan con todo lo que encuentran y matan a decenas de miles de personas.

Superficie del Sol, 9 de julio de 1996.
Una enorme cantidad de energía se está acumulando alrededor de un grupo de manchas solares. Los campos magnéticos allí concentrados se entrecruzan y reconectan provocando una liberación energética que calienta el plasma a varios millones de grados centígrados. La explosión produce una onda de choque que impacta en la superficie solar generando en ella una serie de ondas equivalentes a las olas del tsunami de Sumatra. Sin embargo, en el caso solar las dimensiones son colosales, pues las ondas alcanzan más de 3 km de altura, se desplazan a unos 200.000 km/h por hora y la energía radiada es unas 2.000 veces superior a la del terremoto de Sumatra. En la Tierra, un evento similar podría partir el planeta en dos mitades. En el Sol, no representa más que una pequeña fracción de la energía que libera la estrella normalmente.

Los dos eventos comentados reciben el nombre genérico de sismos, más conocidos como terremotos en el caso terrestre y "heliomotos" en el solar. Ambos son manifestaciones a distinta escala de la propiedad física por la cual un cuerpo al que se le inyecta energía tiende a radiarla en forma de ondas o, dicho de otra forma, a vibrar al ser perturbado su estado de reposo. El cuerpo puede ser, entre muchos otros, un estanque de agua, un órgano de iglesia, un volcán, un planeta o hasta una estrella; y la perturbación una piedra que golpea el agua, el aire o el gas a presión, el movimiento de las placas tectónicas o el plasma estelar burbujeando a varios miles de grados centígrados.

Sorprende que fenómenos tan distintos como una melodía tocada en un órgano, un terremoto volcánico o las vibraciones globales que afectan a una estrella como el Sol tengan una explicación física análoga, pero a fin de cuentas en el Universo todos los cuerpos obedecen a una leyes físicas "globalizadas" y deben comportarse de forma similar, aunque la escala no sea la misma.

La sismología es un área del saber que ha evolucionado mucho debido, en gran medida, al enorme impacto social de los terremotos. Además, sus aplicaciones prácticas son de suma importancia, ya que desvela riquezas escondidas en el subsuelo como depósitos minerales, bolsas de petróleo o de agua. Se requieren libros enteros para explicar qué es, cómo funciona y sus usos en la Tierra.

Algunas áreas afines a la sismología clásica, menos conocidas, permiten acceder a un enorme caudal de información acerca de las propiedades de los cuerpos estudiados. Se analizan eventos que duran horas, días o años, a diferencia de los de la sismología convencional, los terremotos, que como máximo se alargan unos minutos. Tan larga duración se debe a que la fuente que genera los sismos está presente continuamente en el cuerpo que vibra, y a que las ondas sísmicas son capaces de desplazarse de modo coherente en el seno de dicho cuerpo.

Ejemplos de cuerpos donde aplicar esta "nueva" sismología son el suelo, los volcanes y las estrellas. La señal de un sismógrafo nunca es plana, aunque no registre terremotos. Ello significa que el suelo está vibrando, es decir, que se le está inyectando energía por alguna parte. Efectivamente, el viento, la actividad humana (el tráfico, las obras, etcétera), el oleaje del mar, las condiciones meteorológicas… son factores que perturban continuamente el estado de reposo de un lugar, haciendo vibrar particularmente las capas más superficiales: los suelos. El modo en que estos vibran depende de propiedades como su grosor y composición, de ahí que podamos estudiarlos a partir de sus vibraciones.

El suelo transmite sus vibraciones a los edificios y, de hecho, puede amplificar la frecuencia natural de vibración de los mismos. Tras un terremoto, se dan casos en que barrios enteros construidos sobre un determinado tipo de suelo son destruidos, mientras que otros cuyo suelo es distinto sufren daños menores.

En un volcán, las grietas y conductos pueden empezar a vibrar de un modo similar a los tubos de un órgano de iglesia si se les inyectan fluidos a presión (agua, magma o gases). Estos procesos de inyección pueden durar días, por lo que es posible que las vibraciones asociadas, los tremores, se alarguen mucho tiempo, y son señales que alertan sobre una posible reactivación volcánica. En muchos volcanes es típica la aparición de distintos tipos de señales sísmicas: los ‘clásicos’ terremotos de corta duración, asociados a la creación de fracturas y grietas por parte del magma que asciende; y los tremores, asociados al llenado de esas fracturas por algún tipo de fluido.

No sólo el suelo y los volcanes, con técnicas sismológicas también se analiza la vibración de las estrellas, en particular del Sol. La heliosismología es el nombre de la joven rama de la sismología que estudia de qué modo se propagan las ondas sísmicas en el interior de nuestra estrella, resultado de la perturbación que produce continuamente el burbujeo del plasma solar cerca de su superficie o de la aparición de algún evento energético motivado por la actividad magnética.

Dependiendo del tipo de ondas y de la fuente de energía que las genera, pueden desplazarse por el interior del Sol durante minutos, horas, días o años. La información obtenida sobre el funcionamiento solar a través del estudio de estas ondas es de un valor incalculable, pues es casi la única forma de averiguar lo que ocurre dentro de la estrella. Curiosamente, conocemos mejor el interior del Sol que el de nuestro planeta, pues es más simple estructuralmente y, además, es más sencillo observar ondas en un plasma que en un medio rocoso.

En definitiva, casi todos los cuerpos vibran al ser perturbados. La vibración depende de sus propiedades intrínsecas y de las fuentes que los perturban. Aprender a escuchar, ver o sentir esas vibraciones, en muchos casos melodías, es el objeto de la sismología: una ciencia que estudia desde las estrellas más lejanas, al suelo desde donde las contemplamos.

Fuente de información: Antonio M. Eff-Darwich Peña, caosyciencia.com

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