Ondas sísmicas: Ondas primarias, secundarias y de superficie

Después de leer este artículo, aprenderá sobre las ondas sísmicas primarias, secundarias y de superficie.

El movimiento de las olas es un movimiento familiar observado por nosotros. Cuando se arroja una piedra a una piscina, la superficie del agua se altera cuando la piedra golpea y las ondulaciones se mueven hacia afuera desde el punto de perturbación. Este tren de ondas se produce por el movimiento de las partículas de agua cerca de las ondas.

Sin embargo, el agua no fluye realmente en la dirección en que viajan las ondas. Por ejemplo, un corcho colocado en la superficie se moverá hacia arriba y hacia abajo pero no se moverá lejos de su posición original. La perturbación se transmite continuamente por los breves movimientos de ida y vuelta de las partículas de agua, que imparten movimiento a las partículas más adelante.

De esta manera, las ondas de agua transportan energía desde la superficie quebrada, donde se dejó caer la piedra, hasta el borde de la piscina donde se rompen con fuerza. Los movimientos del terremoto son bastante análogos. El temblor que experimentamos es la vibración de las rocas elásticas por la energía en las ondas sísmicas.

Cuando un cuerpo elástico, como una roca, recibe un golpe, se producen dos tipos de ondas elásticas y estas ondas salen de la fuente. El primer tipo de onda es exactamente el mismo en sus propiedades físicas como una onda de sonido.

Las ondas de sonido se transmiten por compresiones alternativas (empujes) y dilataciones (tirones) en el aire. Como los líquidos y las rocas, al igual que los gases, pueden comprimirse, el mismo tipo de onda viaja a través de cuerpos de agua como los océanos y lagos y a través de la tierra sólida.

En los terremotos, las ondas de este tipo se transmiten hacia el exterior a una velocidad igual en todas las direcciones desde la ruptura de la falla, comprimiendo y dilatando alternativamente la roca a través de la cual viajan. Las partículas de la roca se mueven hacia adelante y hacia atrás en la dirección de propagación de estas ondas, es decir, las partículas se mueven perpendiculares al frente de la onda.

El desplazamiento hacia adelante y hacia atrás es la amplitud de onda. En sismología, este tipo de onda se denomina onda P, onda de presión u onda primaria u onda longitudinal. La onda P es una onda de cuerpo rápido que viaja a través del interior de la tierra y llega primero a la estación de grabación.

Esta ola puede pasar por líquido o gas; en roca sólida tiene mayor velocidad a mayor profundidad donde las rocas son más elásticas. Por esta razón, puede viajar más rápido a través de las cuencas oceánicas que a través de las masas continentales. La velocidad de la onda P es de 5.5 a 13.8 kilómetros por segundo.

A diferencia del aire que puede comprimirse pero no cortarse, los materiales elásticos permiten que se propague un segundo tipo de onda, que corta y retuerce el material. Cuando es producida por un terremoto, esta onda se llama onda S, onda secundaria, onda de corte o onda transversal. El comportamiento de la roca durante el paso de la onda S es bastante diferente de su comportamiento durante el paso de las ondas P.

Esto se debe a que las ondas S implican corte en lugar de compresión y las ondas S mueven las partículas de la roca transversalmente a la dirección de propagación. Debido a la onda S, los movimientos de la roca pueden estar en un plano vertical u horizontal y estas ondas son similares a los movimientos transversales en las ondas de luz.

Los sólidos, líquidos y gases resisten un cambio en el volumen cuando se comprimen y regresarán elásticamente una vez que se elimine la fuerza. Por lo tanto, las ondas P que son ondas de compresión pueden viajar a través de todos estos materiales.

A la inversa, Las ondas S sacuden las partículas en ángulo recto con respecto a su dirección de desplazamiento. A diferencia de las ondas P, que cambian temporalmente el volumen del material intermedio comprimiéndolo y expandiéndolo alternativamente, las ondas S cambian temporalmente la forma del material que las transmite.

Dado que los fluidos (gases y líquidos) no responden elásticamente a los cambios en la forma, no transmitirán ondas S. Este fuerte contraste en las propiedades de las ondas P y S se puede usar para detectar la presencia de zonas líquidas en las profundidades de la tierra.

La onda S es una onda del cuerpo más lenta que la onda P. Viajando a través del interior de la tierra, es el segundo en llegar a la estación de grabación. Esta ola tiene una velocidad de 3, 2 a 7, 3 kilómetros por segundo. (La acción combinada de las ondas P y S que se producen en los terremotos produce efectos que están ausentes en el comportamiento físico del sonido o la luz.

Un tercer tipo de onda formada por un terremoto es la onda L o onda larga u onda de superficie. Estas ondas son ondas complejas, sinuosas y ondulatorias que viajan a lo largo de la superficie de la tierra. A medida que las ondas de la superficie viajan por el suelo, hacen que el suelo y cualquier cosa que se apoye sobre ella se mueva, de manera muy similar a como lo hace el océano que arroja un barco.

Además de su movimiento hacia arriba y hacia abajo. Las ondas superficiales también tienen un movimiento de lado a lado en un plano horizontal. Este último movimiento es particularmente perjudicial para los cimientos de las estructuras. Esta ola puede tener suficiente energía para rodear la tierra más de una vez. La velocidad de la onda superficial es de 4 a 4, 4 kilómetros por segundo, que varía con la densidad de la roca.

Diagrama que muestra la diferencia en los tiempos de llegada de las ondas P, S y L a un sismográfico B.

Velocidades de las ondas P y S:

La velocidad de las ondas P depende tanto del módulo de volumen como del módulo de cizallamiento de la roca. Esto se debe a que las ondas P implican tanto la compresión del medio como el cizallamiento.

La velocidad de la onda P está dada por,

Las diferentes velocidades de las ondas P y S se pueden usar para localizar el foco F de un terremoto. Como la onda S viaja más lento que la onda P, la diferencia en los tiempos de llegada entre las ondas P y S es proporcional a la distancia desde la estación en que ocurrió el terremoto. El punto en el que se originan las vibraciones es el foco y el punto en la superficie directamente arriba es el epicentro.