Significado de ondas sísmicas Definición, internas (s y p), y superficiales (rayleigh y love)
Licenciada en Física
Definición formal
Las ondas sísmicas son aquellas que se propagan en el interior y sobre la superficie terrestre, cuyo origen puede ser natural, debido a los múltiples movimientos que ocurren dentro de la Tierra, o bien artificial, como recurso para la prospección de petróleo y minerales y en última instancia, se producen a causa de explosiones nucleares.
El interior de la Tierra aún se considera inaccesible, al menos de forma directa. La mayor profundidad excavada en vertical se encuentra en la península de Kola, al norte de Rusia y cerca del círculo polar Ártico, con 12.2 km de profundidad. No es mucho, si se compara con el radio de la Tierra que es de unos 6370 km.
Así pues, la información que portan las ondas sísmicas es invaluable para estudiar la estructura y composición del planeta, a falta de métodos más directos. Al atravesar las distintas capas, las ondas recogen información del medio elástico por el que pasan, ya que experimentan refracción y reflexión al cambiar de material, tal como hace la luz.
Las modificaciones que sufren las ondas sísmicas pueden cuantificarse, por lo que su análisis equivale a estudiar una “radiografía” del interior de la Tierra, pero sin usar rayos X.
Tipos de ondas internas (S y P)
Las ondas internas, corpóreas o de volumen (body waves, en inglés), como su nombre lo indica, se originan en el interior de la Tierra y se propagan a través de ella. Se presentan en dos clases: las ondas P y las ondas S, que se diferencian tanto en rapidez como en la respuesta del medio ante ellas.
Ondas P
Las ondas P, ondas compresivas o primarias se llaman así porque viajan a mayor velocidad, hasta unos 7.5 km/s, por esto, cuando ocurre algún sismo, son las primeras en arribar a los detectores.
La velocidad de la onda puede variar de acuerdo a la densidad y el módulo elástico del medio, así como la profundidad, ya que cuanto más compacta es la roca, más rápido se desplaza la onda.
Además, las ondas P son longitudinales, lo que significa que las partículas del medio se mueven en vaivén en la misma dirección en la que se propaga la onda. El sonido es también una onda longitudinal, por lo que su descripción es la misma que la de las ondas P.
Estas ondas son capaces de viajar a través de cualquier material, tanto sólidos como líquidos, e incluso llegar a la atmósfera, produciendo un sonido grave, aunque audible. A su paso, la onda comprime y expande (rarifica) alternativamente las partículas del medio, regresando este a su forma original en cuanto se aleja la onda.
Ondas S
Las ondas S, de cizalla o secundarias se mueven a una velocidad menor, cerca de 4.2 km/s, aunque eso también depende del medio. Por lo tanto, llegan hasta los detectores después que lo hacen las ondas P. Además, se diferencian de estas en que las ondas S son transversales: la oscilación de las partículas del medio es perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Por ello causan mayor daño a las edificaciones durante un sismo.
Las ondas S no viajan a través de medios líquidos, ya que estos no presentan resistencia a la cizalladura. Cuando pasa la onda S, los líquidos solamente son capaces de fluir, tal como se observa al mover la mano horizontalmente en medio de un recipiente con agua.
Si las partículas del medio se limitan a moverse en un plano único, se dice que la onda S está polarizada (análogamente, la luz es una onda que también experimenta polarización).
Si esta polarización de S ocurre en el plano vertical, se identifica a la onda como SV, y si sucede en el plano horizontal, entonces se habla de onda SH. Ambas son importantes al momento de interpretar perfiles sísmicos.
Tipos de ondas superficiales (Rayleigh y Love)
Se propagan sobre la superficie libre de la Tierra, presentándose en dos tipos: ondas de Rayleigh y ondas de Love. En promedio, se mueven a razón de 2.5 km/s, más lentamente que las ondas P y S y, por la forma en que agitan a las partículas del medio, casan bastante daño durante los terremotos.
Ondas de Rayleigh
Las ondas de Rayleigh son conocidas en inglés como ground roll y su amplitud disminuye de manera exponencial con la profundidad. A su paso, las partículas del medio adquieren un movimiento elíptico en un plano vertical, visto respecto a la superficie. Este movimiento es semejante al de las olas del mar a poca profundidad.
Cuando ocurre un sismo, la energía de las ondas de Rayleigh hace que los objetos en la superficie suban y bajen. Y al igual que las ondas S, las ondas de Rayleigh no se propagan en medios líquidos, pues presentan una cizalladura.
Ondas de Love
Estas ondas superficiales producen una oscilación transversal de las partículas en un medio estratificado. Es decir, las partículas se mueven perpendicularmente a la dirección en que se propaga la onda, como las ondas S, solamente que las ondas Love se limitan a la superficie. Sin embargo, durante un sismo, hacen que los objetos se agiten de adelante hacia atrás.
Las ondas de Love son casi tan rápidas como las ondas S y casi siempre más que las ondas de Rayleigh, aunque la velocidad de las ondas sísmicas, como se ha dicho antes, depende de otros factores presentes en el medio.
Trabajo publicado en: Ago., 2021.