Guía de estudio · Física · I medio

Sismos como ondas: epicentro, magnitud e intensidad

Un sismo es la liberación brusca de energía en el interior de la Tierra, que viaja como ondas sísmicas. Se describe con su hipocentro y epicentro, su magnitud (la energía liberada) y su intensidad (los efectos en cada lugar).

Ondas sísmicas · Currículum oficial: OA13

Ideas clave

  • Los sismos tectónicos se originan porque las placas tectónicas, que forman la capa externa de la Tierra, se mueven y acumulan tensión. Cuando la roca se rompe de golpe, libera energía que viaja como ondas. En Chile la placa de Nazca se hunde bajo la Sudamericana (subducción), por eso es un país con muchos sismos.
  • El hipocentro, o foco, es el punto bajo tierra donde se origina el sismo. El epicentro es el punto de la superficie que está justo sobre el hipocentro. El área de ruptura es la superficie de la falla que se rompió, y es mayor mientras más grande es el sismo.
  • Hay tres tipos de ondas sísmicas. Las primarias (P) son longitudinales, las más rápidas, y viajan por sólidos y líquidos. Las secundarias (S) son transversales, más lentas, y no atraviesan líquidos. Las superficiales viajan por la superficie, son las más lentas y las que más daño hacen. Las ondas se reflejan y refractan en los límites entre capas, y así se estudia el interior de la Tierra: que las S no crucen el núcleo externo mostró que es líquido.
  • El sismógrafo registra la vibración del suelo en un gráfico llamado sismograma. Las ondas P llegan primero y las S después; mientras más lejos está el epicentro, mayor es la diferencia de tiempo entre ambas. Con los registros de varias estaciones se ubica el epicentro.
  • La magnitud mide la energía liberada en el foco: es un solo valor para cada sismo. Se mide con escalas como la de Richter y la de magnitud de momento (Mw). La escala no sube de a poco: cada punto de magnitud libera cerca de 3232 veces más energía (por eso se dice que es logarítmica). Un sismo de magnitud 88 libera cerca de 10001000 veces la energía de uno de magnitud 66.
  • La intensidad describe los efectos del sismo en un lugar, en personas, objetos y construcciones. Se mide con la escala de Mercalli modificada, que va de I a XII en números romanos. Un mismo sismo tiene una sola magnitud, pero distintas intensidades según la distancia, el tipo de suelo y la calidad de las construcciones.
  • Un tsunami es una serie de olas muy largas, causadas por un desplazamiento brusco del fondo marino, casi siempre por un sismo bajo el mar. En alta mar la ola es baja pero muy rápida, y al llegar a la costa pierde velocidad y se hace más alta. Un sismo también puede causar deslizamientos de tierra e incendios, y daña puertos, caminos, la pesca y otras actividades económicas.
  • Chile ha tenido sismos muy grandes: el de Valdivia en 1960, de magnitud Mw 9,5, es el mayor registrado en el mundo, y el del Maule en 2010 fue de Mw 8,8. La cultura sísmica es estar preparado: conocer las zonas de seguridad y las vías de evacuación, tener un plan familiar y una mochila de emergencia. En la costa, si el sismo es tan fuerte que cuesta mantenerse en pie, se evacúa de inmediato a una zona alta.

Reglas y fórmulas

Tiempo de viaje de una onda

t=dvt = \frac{d}{v}

El tiempo que tarda una onda sísmica en llegar a una estación es la distancia dividida por su rapidez. Las P tienen mayor vv, así que llegan antes.

Diferencia de llegada entre S y P

tS−tP=d(1vS−1vP)t_S - t_P = d \left( \frac{1}{v_S} - \frac{1}{v_P} \right)

Mientras mayor es la distancia dd al epicentro, mayor es la diferencia de tiempo entre la llegada de las ondas S y las P.

Magnitud e intensidad

La magnitud es una por sismo (por ejemplo, 8,8) y mide la energía. La intensidad es una por lugar (por ejemplo, VII) y mide los efectos.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1

Un sismo tiene su hipocentro a 40 km de profundidad. Una ciudad está a 30 km del epicentro, medidos sobre la superficie. ¿A qué distancia del hipocentro está la ciudad?

90°40?30ABC
  1. Sea AA la ciudad, BB el epicentro y CC el hipocentro. El epicentro está justo sobre el hipocentro, así que en BB hay un ángulo recto.
  2. Los catetos son AB=30AB = 30 km (sobre la superficie) y BC=40BC = 40 km (la profundidad). La distancia buscada es la hipotenusa CACA.
  3. Por el teorema de Pitágoras, CA2=302+402=900+1600=2500CA^2 = 30^2 + 40^2 = 900 + 1600 = 2500.
  4. Entonces CA=2500=50CA = \sqrt{2500} = 50 km.

Respuesta: La ciudad está a 50 km del hipocentro.

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