Cuando hablamos de sismo hacemos referencia a un temblor, terremoto o macrosismo, maremoto, tsunami y sismología. El primero, es un sismo pequeño generalmente local; el segundo, es un sismo grande que puede causar daños graves; el tercero, es un terremoto ocurrido bajo el fondo marino; el cuarto, es cuando se producen olas grandes causadas por terremotos o maremotos; y el último es la ciencia que estudia todo lo referente a los sismos: la fuente, que los produce (localización, orientación, tamaño, etc); las ondas elásticas que generan (modo de propagación, dispersión, amplitud), y el medio físico que atraviesa dichas ondas.
El estudio de la fuente sísmica incluye el estudio de las causas, así como el de los procesos que se presentan en ella, y es importante para elaborar modelos realistas que ayuden a la predicción de terremotos. Por su parte, el estudio de las ondas sísmicas es importante porque además de que de ellas depende el tipo de daños que causa un sismo, nos dan información acerca de lo que está ocurriendo en la fuente y del medio material que han atravesado. En su estudio se aplican técnicas de muchas otras disciplinas: física, matemáticas, geología, computación, química, entre otras.
La palabra sismo se deriva del griego “seiein”, que quiere decir mover, y el cual hace referencia a los temblores producidos en la corteza terrestre como consecuencia de la liberación repentina de energía en el interior de la Tierra. Esta energía se transmite a la superficie en forma de ondas sísmicas que se propagan en todas las direcciones.
Quienes viven en zonas de terremotos se han preguntado desde la antigüedad sobre la naturaleza de este fenómeno. Algunos filósofos de la Grecia antigua los atribuían a vientos subterráneos, mientras que otros suponían que eran fuegos en las profundidades de la Tierra. Hacia el año 130 d.C. el erudito chino Chang Heng, pensando que las ondas debían de propagarse por tierra desde el origen, dispuso una vasija de bronce para registrar el paso de estas ondas de forma que ocho bolas se balanceaban con delicadeza en las bocas de ocho dragones situados en la circunferencia de la vasija; una onda sísmica provocaría la caída de una o más de ellas.
Desde la antigüedad y aún en muchas culturas se pensaba que los terremotos eran fenómenos cuya causa se desconocía, por lo que se hacía alusión a una explicación mítica. Los filósofos de la antigua Grecia fueron los primeros en asignar causas naturales a los terremotos.
De esta y otras formas se han observado ondas sísmicas durante siglos, pero no se propusieron teorías más científicas sobre las causas de los terremotos hasta la edad moderna. Una de ellas fue formulada por el ingeniero irlandés Robert Mallet en 1859. Éste hizo el primer estudio científico sobre los terremotos, aunque propuso que la corteza podría romperse por tensión como una barra de hierro, no descartaba un origen explosivo; luego en 1870 el geólogo inglés John Milne ideó el predecesor de los actuales dispositivos de registro de terremotos, o sismógrafos (del griego, seismos, ‘agitación’). Era un péndulo con una aguja suspendido sobre una plancha de cristal ahumado; fue el primer instrumento utilizado en sismología que permitía discernir entre las ondas primarias y secundarias. El sismógrafo moderno fue inventado a principios del siglo XX por el sismólogo ruso Borís Golitzyn. Su dispositivo, dotado de un péndulo magnético suspendido entre los polos de un electroimán, inició la era moderna de la investigación sísmica. En 1906 H. Reid a raíz de un estudio que realizó sobre el terremoto de San Francisco, propuso el primer modelo mecánico de la fuente sísmica, cuyas versiones refinadas de este modelo son las actualmente investigadas. Adoptando el modelo heurístico de Reid puede decirse que los sismos ocurren cuando las rocas no soportan los esfuerzos a los que están sometidas y se rompen súbitamente, liberando energía elástica en forma de ondas sísmicas. El modelo propuesto por Reid muestra las fallas de un terreno y como éste se rompe a lo largo de un plano.
Cuando aplicamos una fuerza a un cuerpo en reposo, cada punto de éste cambia de lugar respecto al cual se encontraba originalmente (elasticidad); este cambio de posición se llama desplazamiento. Cuando ocurre un cambio de desplazamiento de cada punto del cuerpo respecto a los puntos que lo rodean, se denomina deformación; y si al dejar de aplicar la fuerza el material recobra su fuerza original, decimos que éste es elástico. Si aplicamos un esfuerzo (fuerza por unidad de área) a un material elástico, éste se deformará, de tal manera que la deformación será proporcional al esfuerzo: a mayor esfuerzo, mayor deformación; esta relación se conoce como la ley de Hooke.
Una limitación de la elasticidad de los materiales naturales es que no toda la energía usada para deformarlos se guarda como energía potencial; parte de esta se gasta en procesos “disipativos” como es el de sobreponerse a la fuerza de fricción (roce), la cual se opone al movimiento y disipa energía en forma de calor. De no existir esta disipación, las ondas sísmicas viajarían permanentemente a través de la tierra.
Las vibraciones pueden oscilar desde las que apenas son apreciables hasta las que alcanzan carácter catastrófico. En el proceso se generan 4 tipos de ondas de choque. Dos se clasifican como ondas internas —viajan por el interior de la Tierra— y las otras dos son ondas superficiales. Las ondas se diferencian además por las formas de movimiento que imprimen a la roca. Las ondas internas se subdividen en primarias y secundarias: las ondas primarias o de compresión (ondas P) hacen oscilar a las partículas desde atrás hacia adelante en la misma dirección en la que se propagan, mientras que las ondas secundarias o de cizalla (ondas S) producen vibraciones perpendiculares a su propagación. Las ondas P siempre viajan a velocidades mayores que las de las ondas S; así, cuando se produce un sismo, son las primeras que llegan y que se registran en las estaciones de investigación geofísica distribuidas por el mundo.
Los factores que inciden grandemente en la cantidad de daños que produce un terremoto son la densidad de la población, la profundidad del foco (lugar donde comenzó a temblar), el terremoto, el tipo de construcción en la zona afectada, y las condiciones locales del suelo; otros desastres colaterales como inundaciones, o incendios, la hora local de ocurrencia del terremoto, y las condiciones de tiempo.
Terremotos y ondas de choque
Los terremotos se producen cuando se libera de forma súbita la presión o tensión almacenada entre secciones de roca de la corteza, causando temblores sobre la superficie terrestre. El lugar en el que las capas de roca se desplazan y disponen unas en relación a otras se llama foco, centro efectivo del terremoto. Justo encima del foco, un segundo lugar llamado epicentro señala el punto superficial donde la sacudida es más intensa. Las ondas de choque se propagan como ondulaciones desde el foco hasta el epicentro decreciendo en intensidad. Los tipos principales de ondas sísmicas son las ondas primarias (ondas P) y las de cizalla (ondas S). Las ondas P desplazan las partículas en la misma dirección que la onda (izquierda). Son las detectadas primero porque son más rápidas que las S (derecha), que provocan vibraciones perpendiculares a la dirección de propagación.
