Ondas

Las ondas son un fenómeno que sucede tanto en el tiempo como en el espacio. Si lanzamos un objeto a un estanque, sabemos que se producen ondas que se esparcen por la superficie del agua a manera de circunferencias, que en la medida que el tiempo transcurre, se hacen más grandes y se van desvaneciendo. Como es difícil representar ambas variables a la vez, lo que hacemos es ‘congelar’ una de ellas. Si por ejemplo tomamos una foto instantánea (congelamos el tiempo), veríamos que en la medida que nos alejamos del sitio de caída del objeto (el foco), las circunferencias son más grandes y más tenues. En la figura siguiente, se representa a la izquierda una instantánea, en donde se dibuja las ondas así como un corcho que flota. Si consideramos ahora un punto, por ejemplo el corcho (congelamos el espacio), podemos observar como se mueve con el transcurrir del tiempo y podemos graficar así, su movimiento en la vertical, contra el transcurrir del tiempo en la horizontal. (parte derecha en la figura)

Tiempo

Por la experiencia sabemos que las oscilaciones en el sitio de caída persisten durante un tiempo después (si no fuera así, sólo observaríamos una circunferencia), pero van disminuyendo sucesivamente de amplitud, como puede verse a la derecha de la figura, donde se representa las oscilaciones del corcho con el transcurrir del tiempo. Este último caso (congelación del espacio) es lo que en la práctica realizan los sismólogos, de tal modo que los sensores que captan el movimiento del suelo, se colocan en varios puntos de la superficie y se estudia el registro (sismograma) del movimiento del suelo en el transcurrir del tiempo, para cada sensor. A diferencia del caso anterior, las ondas sísmicas no las vemos, debido a que son muy rápidas y no podemos directamente, tener su representación en el espacio, pero integrando todos los registros de los sensores, se puede obtener información sobre varias propiedades espaciales, como la localización de un sismo, o la estructura de una zona determinada. 10 segundos 1

2 Estación cercana al cráter 1 2 Estación lejana del cráter

Fragmentos de sismogramas de dos estaciones del Ruiz. Los sismogramas se leen como los libros, de izquierda a derecha y de arriba abajo, lo cual corresponde al aumento del tiempo. Así, entre dos líneas horizontales hay cinco minutos y entre dos líneas verticales ( a lo largo de una línea horizontal) hay 10 segundos. El foco del sismo 1 es lejano del Ruiz, mientras que el foco del sismo 2 se encuentra cerca del cráter. Obsérvese que la amplitud del sismo lejano es similar en ambas estaciones, mientras el sismo del cráter se ve grande en la estación cercana y pequeño en la lejana. Siempre y cuando la amplificación de las estaciones sea igual, la relación de amplitudes es un primer indicio para saber si un sismo viene del volcán o no.

Por el modo como vibran las partículas en una onda, distinguimos dos tipos: ondas longitudinales: la vibración de las partículas es paralela a la dirección de viaje de la onda (ejemplo: el sonido). Ondas transversales: la vibración de las partículas es perpendicular a la dirección de viaje (la vibración de las cuerdas de un piano). En los sólidos, como las rocas, podemos tener ambos tipos, pero los líquidos y gases, sólo permiten que los atraviesen las ondas longitudinales. En las rocas, las ondas longitudinales son las más rápidas (varios kilómetros por segundo). Cuando sucede un sismo, por la activación de una falla por ejemplo (sismos tectónicos), se producen varios tipos de ondas, pero las longitudinales, por ser más veloces, son las primeras que llegan a los sensores y por lo tanto las primeras en registrarse (ondas P); las ondas transversales, menos veloces, llegan de segundas (ondas S). En un registro o sismograma, no puede saberse el tipo de onda, ya que sería necesario conocer la vibración del suelo en el espacio, en el sitio del sensor, así como la dirección de viaje de la onda, pero en muchos casos puede observarse claramente, por los cambios de amplitud de la señal, llegadas o arribos de diferentes ondas, pudiendo así interpretarse las primeras en llegar, como ondas P (más veloces) y las segundas como S. Los siguientes ejemplos, pretenden ilustrar lo anterior. P

El límite entre la corteza terrestre y la atmósfera, o sea la superficie en la que vivimos, es un contacto con cambios muy bruscos en las propiedades físicas tales como densidad, elasticidad, etc (contacto sólido-gas), así que cuando sucede un sismo, dicha superficie funciona como una membrana, que cuando se le golpea, se pone a vibrar (como la membrana de los tambores). Las ondas que se producen de éste modo, sólo viajan a lo largo de ésta superficie y como sucede con las olas del mar, su amplitud disminuye rápidamente con la profundidad: son las ondas superficiales, muy comunes en los terremotos poco profundos. Un ejemplo cotidiano, lo vivimos con el paso cercano de un vehículo pesado, o en cercanías de un concierto de rock, donde tanto el vehículo como las personas al saltar, ‘activan’ la ‘membrana’. Otro ejemplo de ondas superficiales, sucede con las avalanchas, como fué el caso frecuente durante el fenómeno del niño de 1998, en el volcán Nevado del Tolima, en el que las aguas de fusión del glaciar expuesto al sol, ‘empapaban’ sus propios depósitos hasta la saturación, disparando flujos de lodo con gran cantidad de rocas, que al correr ladera abajo, golpeaban la superficie, produciendo muchas vibraciones, las cuales fueron registradas por los sensores alrededor del volcán.

S 1 seg

S 3 seg

P

olleta

P

40

20 8 seg

S

Ejemplo de registro de una avalancha, sucedida en febrero de 1998 en el volcán Nevado del Tolima. Este tipo de señales fué muy común durante el fenómeno del niño de 1998 en éste volcán.

3

15 8

S

Registro del paso de un vehículo por el zig-zag de la Olleta. Esta señales son muy frecuentes entre las 8 A.M. y las 6 P.M. en los días de fiesta y puentes, cuando el turismo en el Parque Nacional Natural de los Nevados se incrementa.

15 seg

P P

P

S

20 seg

S

40 seg

En la figura se han unido varios fragmentos de sismogramas de una de las estaciones del Ruiz, donde se muestra los registros de sismos diferentes cuya diferencia entre las ondas P y ondas S es cada vez mayor, o sea que los sismos son cada vez más lejanos de la estación, como se indica en el mapa. Nótese que identificamos las P, por ser las primeras ondas en llegar, aunque de los registros no podamos deducir que sean ondas longitudinales.

Las ondas superficiales son más lentas que las ondas P y ondas S. Estas últimas no están limitadas a viajar por la superficie de los cuerpos, sino que pueden atravesarlos completamente, como en el caso de nuestro planeta, y por lo tanto se les denomina a ambas, ondas de cuerpo. Dichas ondas han sido una herramienta esencial en el conocimiento de la estructura interna de la Tierra.

Material didáctico, preparado por el personal de la sala de sismógrafos.