Medir y estudiar los sobresaltos de la Tierra
Para analizar y clasificar los terremotos es necesario medirlos. El aparato que se encarga de ello es el sismógrafo. ¿Cómo funciona? ¿Cuál es su historia? Lo contamos en un artículo publicado el 9 de enero de 1996 en Tercer Milenio y rescatado ahora de la Milenioteca tras el terremoto sufrido en el centro de Itallia.
Los terremotos son una de las mayores catástrofes naturales que pueden ocurrir y sus consecuencias pueden ser devastadoras. Por ello es muy importante conocer su comportamiento, como primer paso para su predicción.
La corteza terrestre se asienta sobre placas tectónicas en continuo movimiento. En la zona de unión entre placas aparece un intenso rozamiento, provocando una gran tensión que llega a fracturar las rocas y desplazarlas, dando lugar a la formación de fallas. Un movimiento de unos centímetros supone millones de toneladas de carga desplazada, con lo que se libera una gran energía, en forma de ondas de diferentes tipos (P, S y L), que llegan a la superficie desencadenando un terremoto.
No todos los terremotos son iguales. Los hay muy suaves y extremadamente destructivos. Para analizarlos y clasificarlos es necesario medirlos. El aparato que se encarga de medir los terremotos es el sismógrafo.
En el año 1855, el físico italiano Luigi Palmieri construyó un primer sismógrafo, constituido por varios tubos de vidrio en forma de U, llenos de mercurio. Sobre el metal colocó un pequeño flotador provisto de una pluma inscriptora que, cuando el mercurio oscilaba como consecuencia de un terremoto, trazaba el sismograma en una tira de papel tensada sobre la superficie de un tambor giratorio.
Hacia la misma época, el meteorólogo vienés Karl Kreil, construyó otro sismógrafo formado por un péndulo pesado que se podía mover en todos los planos y estaba conectado a una pluma registradora.
El péndulo horizontal es todavía el mecanismo más simple de los que se utilizan. Presenta el inconveniente de que solo es capaz de registrar el movimiento de la Tierra en una dirección. Para completar el estudio se combinan dos péndulos (en dirección norte-sur y este-oeste). Así se pueden detectar por separado las dos componentes del movimiento horizontal. Para poder registrar la componente vertical se coloca otra masa en equilibrio sobre un muelle.
El sismógrafo se deberá instalar encima de una gran roca. Así, cuando se produzca un terremoto, el aparato podrá vibrar solidario a ella mientras las masas, por su gran inercia, intentan permanecer inmóviles. Solidario a las masas se dispone un trazador que actúa sobre un papel dando lugar al sismograma.Más precisión
Para aumentar la precisión del sismógrafo se ha recurrido en realizaciones posteriores al amortiguamiento, que reduce la oscilación natural del péndulo, capaz de falsear el registro.
El sismógrafo de Milne fue desarrollado en 1883 (es algo posterior al de Kreil). Consistía en una varilla horizontal unida a una masa. Al iniciarse un terremoto la varilla pivotaba respecto a un punto de un pilar. Al final de la varilla se disponía una lámina delgada, con una ranura paralela a dicha varilla. El papel se encontraba dentro de una caja con otra ranura, perpendicular a la anterior, en su parte superior. Un rayo de luz pasaba a través de ambas ranuras marcando las vibraciones en un papel fotosensible.
La estructura de péndulo invertido sirvió de base a Wiechert para su sismógrafo, construido en 1904. Una gran masa se unía al extremo superior de un pilar, soportado en su parte inferior por un sistema de resortes. La masa podía girar alrededor de dos ejes horizontales. Un sistema de palancas dividía el movimiento en sus dos componentes horizontales y accionaba las plumas registradoras. En los extremos de las palancas, unos émbolos amortiguaban el movimiento propio del aparato.
El sismógrafo de Galitzin (1907) se basa en el electromagnetismo. Una bobina solidaria a un péndulo se puede mover en el seno de un campo magnético causado por un imán. Esto genera una corriente eléctrica en la bobina, con una diferencia de potencial proporcional a la velocidad del desplazamiento. El registro de la corriente da lugar al sismograma.
Los actuales sismógrafos se pueden basar en alguna de las anteriores tipologías pero han mejorado su precisión gracias a la incorporación de complejos dispositivos electromagnéticos.
En un sismograma se pueden observar los tres tipos de ondas que produce un terremoto. Las ondas primarias (P) son las primeras en registrarse, son longitudinales, al igual que las ondas sonoras, y de una amplitud inferior a un milímetro. Viajan a una velocidad de 7 km/s. A continuación se detectan las ondas secundarias (S) que viajan a una velocidad de 4.5 km/s.
Tanto las ondas P como las S se propagan por el interior de la Tierra, a diferencia de las ondas principales (L), que lo hacen por la superficie sólida. La mayor parte de la energía del terremoto se libera por este tipo de ondas, que pueden dar varias vueltas alrededor de todo el planeta.
Para poder comparar terremotos hay que definir una escala que los mida. Se pueden emplear dos conceptos: Magnitud (energía total liberada) e intensidad o grado del seísmo.
La escala más usada para medir la magnitud (M) del seísmo la propuso en 1935 el sismólogo estadounidense Charles Francis Richter. Se basa en la medida de la mayor oscilación de un sismógrafo normalizado situado a 100 kilómetros del epicentro del terremoto (punto de la superficie en la vertical del foco del seísmo). Un terremoto es perceptible cuando su magnitud supera un M de 2,5 en escala Richter. Los terremotos de magnitud 4,5 dan lugar a pequeños daños y los que superan un valor de 7 tienen efectos catastróficos.
Para medir la intensidad del seísmo, Mercalli propuso su escala que va de 1 (imperceptible) a 12 (máxima destrucción).