Sismo o Terremoto, concepto, escalas de intensidad y sismología

Los sismos o movimientos telúricos surgen cuando hay una liberación abrupta de energía en el interior de la Tierra, lo que provoca vibraciones en la corteza terrestre. Estas vibraciones se expanden en todas las direcciones a través de ondas sísmicas. El foco o hipocentro es el punto en el que se inicia el terremoto y suele estar ubicado a una profundidad de hasta 700 km en el subsuelo. En tanto, el epicentro es el punto en la superficie terrestre que se encuentra más cercano al foco del sismo.

Los movimientos generados por la liberación de energía pueden variar desde aquellos que pasan desapercibidos hasta los que producen desastres de gran magnitud. En el proceso, se generan cuatro tipos de ondas de choque, dos de las cuales se propagan a través del interior de la Tierra y se conocen como ondas internas, mientras que las otras dos son ondas superficiales. Además, las ondas se diferencian por las formas de movimiento que inducen en las rocas.

Las ondas internas se dividen en ondas primarias y secundarias: las primeras, también llamadas ondas de compresión (ondas P), provocan oscilaciones de las partículas en la misma dirección que se propagan, mientras que las segundas, conocidas como ondas de cizalla (ondas S), generan vibraciones perpendiculares a su dirección de propagación. Las ondas P viajan siempre más rápido que las ondas S, por lo que cuando se produce un sismo, son las primeras en llegar y en ser detectadas por las estaciones sismográficas distribuidas en todo el mundo.

¿Por qué tiembla la Tierra?

El calor interno del planeta y la radiactividad natural de las rocas subterráneas, especialmente las del manto, producen una emisión constante de calor en el interior de la Tierra. Para mantener un equilibrio térmico, este calor debe ser liberado. Dado que las rocas son malas conductoras de calor, el método más efectivo consiste en hacer que las rocas asciendan a la superficie mediante grandes corrientes de convección que agitan el manto. Estos movimientos son extremadamente lentos, del orden de 10 cm por año, y son los que impulsan el movimiento de las placas tectónicas en la superficie terrestre. En las profundidades, las rocas permanecen en estado sólido, aunque fluyen lentamente sin fracturarse.

No obstante, en los primeros diez o veinte kilómetros de la superficie, las rocas son demasiado frías para fluir. A pesar de ello, bajo la acción de los movimientos internos, las rocas se deforman también en la superficie, pero finalmente se rompen y causan terremotos, que son los efectos visibles de la actividad sísmica interna del planeta.

Historia de la Sismología

Desde tiempos antiguos, las personas que habitan en regiones sísmicas han tratado de comprender la naturaleza de este fenómeno. Algunos filósofos de la antigua Grecia pensaban que los terremotos eran causados por vientos subterráneos, mientras que otros creían que eran producidos por incendios que se originaban en las profundidades de la Tierra.

Hacia el año 130 d.C., el erudito chino Chang Heng propuso que las ondas sísmicas se propagaban a través de la tierra desde su origen, y dispuso una vasija de bronce para detectar su paso. La vasija tenía ocho dragones dispuestos en su circunferencia, y en cada una de sus bocas había una bola. Si una onda sísmica pasaba cerca, una o más de las bolas caían de la boca de los dragones, permitiendo así a Chang Heng registrar el terremoto.

A lo largo de los siglos, se han registrado ondas sísmicas de diversas formas, pero no fue hasta la Edad Moderna cuando se propusieron teorías más científicas sobre las causas de los terremotos. Una de ellas, formulada en 1859 por el ingeniero irlandés Robert Mallet, sugiere que los sismos se deben a la flexión y contención de los materiales elásticos que forman parte de la corteza terrestre o a su colapso y fractura. Es posible que Mallet se inspirara en sus conocimientos sobre la fuerza y el comportamiento de los materiales de construcción para desarrollar su teoría.

Posteriormente, en los años 70 del siglo XIX, el geólogo británico John Milne concibió el predecesor de los actuales sismógrafos, que se utilizan para registrar terremotos. El dispositivo consistía en un péndulo con una aguja colgado sobre una lámina de vidrio ahumado, lo que lo convirtió en el primer instrumento en sismología que permitió distinguir entre las ondas primarias y secundarias. El sismógrafo moderno fue inventado a principios del siglo XX por el sismólogo ruso Boris Golitzyn, que diseñó un dispositivo con un péndulo magnético suspendido entre los polos de un electroimán, lo que inauguró la era moderna de la investigación sísmica.

Tipos y localizaciones de los terremotos

En la época contemporánea, se ha establecido una clasificación tríada de los terremotos, que los divide en tres categorías generales: tectónicos, volcánicos y artificiales. Dentro de estas categorías, los sismos de origen tectónico se destacan como los más catastróficos y complejos de predecir para la comunidad científica.

Se pueden atribuir las tensiones producidas por los movimientos de las placas tectónicas como los principales generadores de terremotos. La corteza terrestre está formada por alrededor de doce placas mayores y menores que pueden causar tensiones. La mayoría de los sismos tectónicos se generan en los límites de las placas, donde una placa se desliza en paralelo a otra o se subduce (se desliza debajo de otra). Por ejemplo, la falla de San Andrés en California y México. Casi el 50% de los sismos destructivos son los que ocurren en zonas de subducción y liberan el 75% de la energía sísmica.

Se concentran en el Anillo de Fuego, una franja estrecha de aproximadamente 35.000 km de longitud que sigue la costa del océano Pacífico. Los puntos de ruptura de la corteza terrestre en estos sismos suelen estar ubicados a profundidades extremas, incluso hasta 645 km bajo la superficie terrestre. El terremoto catastrófico del Viernes Santo de 1964 en Alaska es un ejemplo de este tipo de sismo.

Los terremotos tectónicos que no ocurren dentro del Anillo de Fuego tienen distintas fuentes. Las dorsales oceánicas, donde se expande el fondo marino, son el escenario de muchos sismos de intensidad moderada que ocurren a profundidades relativamente bajas. Estos sismos, que representan solo el 5% de la energía sísmica terrestre, rara vez son sentidos por las personas, pero son registrados diariamente por la red global de estaciones sismológicas.

Otra área de actividad sísmica tectónica es una región que se extiende desde el Mediterráneo y el mar Caspio, a través del Himalaya, hasta la bahía de Bengala. En esta zona, donde se libera el 15% de la energía sísmica, las placas euroasiática, africana y australiana se encuentran y forman cordilleras jóvenes y elevadas. Los terremotos resultantes, que ocurren a profundidades entre pequeñas e intermedias, han devastado a menudo regiones de Portugal, Argelia, Marruecos, Italia, Grecia, Turquía, Ex-República Yugoslava de Macedonia, Irán, la India y otras partes de la península de los Balcanes.

Se puede clasificar como otra categoría de sismos tectónicos aquellos que ocurren raramente pero que son de gran magnitud y pueden causar destrucción en zonas donde no hay actividad tectónica aparente. Un ejemplo importante de este tipo de sismos son los tres terremotos masivos que ocurrieron en la región de Missouri en 1811 y 1812, los cuales fueron tan intensos que se sintieron a una distancia de 1.600 km y provocaron el desvío del río Mississippi. Los expertos en geología sugieren que estos movimientos telúricos son resultado de las tensiones que generan la fragmentación de la corteza terrestre, similar a lo que sucede en la creación del Gran Valle del Rift en África.

Existen dos tipos de terremotos no tectónicos, y los de origen artificial son los más comunes. Estos terremotos son causados por la actividad humana, como la construcción de represas, la explotación de minas y la inyección de líquidos en el subsuelo. Aunque son de menor magnitud que los terremotos tectónicos, pueden causar daños considerables en edificios y estructuras cercanas.

Los sismos de origen volcánico, por otro lado, son menos frecuentes pero pueden ser un indicio de una posible erupción. Se producen cuando el magma asciende y presiona las rocas en las cámaras inferiores de un volcán, provocando pequeñas fracturas y temblores que pueden ser detectados por sismógrafos. En la isla de Hawai, por ejemplo, la actividad sísmica puede aumentar significativamente antes de una erupción volcánica.

La actividad humana puede provocar terremotos en ciertas circunstancias, como en la construcción de embalses para presas, en la detonación de explosivos nucleares subterráneos o en la extracción de líquidos de las profundidades terrestres mediante bombeo. También es posible que se produzcan temblores aislados como resultado del hundimiento de antiguas minas subterráneas.

Efectos de los Terremotos

Los movimientos sísmicos generan diversos efectos que impactan a las comunidades que viven en zonas activas. Entre sus efectos, destacan las pérdidas humanas que pueden ocurrir al derrumbarse construcciones como puentes, presas o edificios, así como por deslizamientos de tierra.

Los terremotos submarinos también pueden causar un efecto destructivo adicional en forma de ondas sísmicas, conocidas como tsunamis, un término japonés. Estas ondas elevadas de agua pueden alcanzar alturas de hasta 15 metros y velocidades de hasta 800 km/h, y han devastado ciudades enteras en las costas habitadas. En 1896, la ciudad japonesa de Sunriku, con una población de 20.000 personas, sufrió este destino catastrófico.

En diciembre de 2004, un terremoto submarino de magnitud 9,0 en la escala de Richter ocurrido cerca de la costa noroccidental de la isla indonesia de Sumatra en el Océano Índico generó un tsunami que afectó las costas de 12 países, dejando más de 280.000 personas muertas en los países que rodean el Océano Índico.

Otro riesgo sísmico a tener en cuenta es la amplificación sísmica, que se produce cuando las ondas sísmicas se desplazan a través de terrenos con diferentes características geológicas, como valles, depresiones y colinas. Estos terrenos pueden actuar como lentes, enfocando las ondas sísmicas y aumentando su amplitud y energía. Como resultado, las construcciones que se encuentran en estas zonas pueden experimentar mayores niveles de sacudidas y sufrir daños más graves. Este fenómeno se vio en el terremoto de 1964 en Alaska, donde la amplificación sísmica fue responsable de la mayor parte del daño en la ciudad de Anchorage.

Escalas de Intensidad

Los expertos en sismología han desarrollado dos escalas de medición para proporcionar una evaluación cuantitativa de los terremotos. Una de ellas es la escala de Richter, llamada así en honor al sismólogo estadounidense Charles Francis Richter, que mide la cantidad de energía liberada en el epicentro de un temblor.

Esta escala es logarítmica y abarca valores desde 1 hasta 10. Un terremoto de magnitud 7 es diez veces más potente que uno de magnitud 6, cien veces más que uno de magnitud 5, mil veces más que uno de magnitud 4 y así sucesivamente. Se estima que en todo el mundo ocurren alrededor de 800 terremotos con magnitudes entre 5 y 6 cada año, así como unos 50,000 con magnitudes entre 3 y 4, y solo 1 con magnitud entre 8 y 9.

Aunque teóricamente la escala de Richter no tiene un límite superior, hasta 1979 se creía que la magnitud máxima posible era de 8.5. Desde entonces, los avances en las técnicas de medición sísmica han permitido a los sismólogos redefinir la escala, y hoy en día se considera que el límite práctico es de 9.5.

Los sismólogos han establecido dos escalas para medir los terremotos. Una de ellas es la escala de Richter, creada por el sismólogo estadounidense Charles Francis Richter, que mide la energía liberada en el foco de un sismo. Es una escala logarítmica que tiene valores comprendidos entre 1 y 10; un temblor de magnitud 7 es diez veces más fuerte que uno de magnitud 6, cien veces más fuerte que uno de magnitud 5, mil veces más fuerte que uno de magnitud 4 y así sucesivamente. Se estima que anualmente ocurren alrededor de 800 terremotos en todo el mundo con magnitudes entre 5 y 6, unos 50.000 con magnitudes entre 3 y 4, y solo uno con magnitud entre 8 y 9.

Aunque en teoría no existe un límite máximo en la escala de Richter, hasta 1979 se creía que el terremoto más poderoso posible tendría magnitud 8,5. Sin embargo, los avances en las técnicas de medición sísmica han permitido a los sismólogos redefinir la escala, estableciendo hoy el límite práctico en 9,5. La otra escala es la de Mercalli, creada por el sismólogo italiano Giuseppe Mercalli, que mide la intensidad de un temblor en una escala que va de I a XII. Como los efectos sísmicos de superficie disminuyen con la distancia desde el foco, la medida de Mercalli depende de la posición del sismógrafo.

Una intensidad I se refiere a un suceso percibido por pocos, mientras que una intensidad XII se asocia a eventos catastróficos que provocan la destrucción total. Los temblores con intensidades entre II y III son casi equivalentes a los de magnitud entre 3 y 4 en la escala de Richter, mientras que los niveles XI y XII en la escala de Mercalli se pueden asociar a las magnitudes 8 y 9 en la escala de Richter.

Predicción de Terremotos

Los esfuerzos por anticipar los terremotos han tenido cierto éxito en los últimos tiempos. Actualmente, los países que más respaldan esta investigación son China, Japón, la ex Unión Soviética y los Estados Unidos. En 1975, sismólogos chinos lograron predecir el terremoto de magnitud 7,3 de Haicheng, y evacuaron a 90.000 habitantes dos días antes de que el sismo destruyera el 90% de los edificios de la ciudad. Una de las claves que llevaron a esta predicción fue una serie de pequeños temblores llamados sacudidas precursoras, que comenzaron a sentirse cinco años antes.

Otras posibles claves son la inclinación o el pandeo de las superficies terrestres y los cambios en el campo magnético de la Tierra, los niveles de agua de los pozos e incluso el comportamiento de los animales. También hay un nuevo método en estudio que se basa en medir el cambio de tensiones en la corteza terrestre. Con estos métodos, es posible predecir muchos terremotos, aunque no siempre con éxito.

Terremotos devastadores

Los registros sísmicos antiguos anteriores a mediados del siglo XVIII son escasos y poco confiables. Sin embargo, algunos de los terremotos antiguos de los que se tienen registros precisos incluyen el que ocurrió en Grecia en el año 425 a.C., que transformó a Eubea en una isla; el que destruyó la ciudad de Éfeso en Asia Menor en el año 17 d.C.; el que arrasó Pompeya en el año 63 d.C.; y los que devastaron partes de Roma en el año 476 y Constantinopla (ahora Estambul) en el año 557 y en el 936. Durante la Edad Media, se registraron terremotos significativos en Inglaterra en el año 1318, en Nápoles en el año 1456 y en Lisboa en el año 1531.

El terremoto que ocurrió en 1556 en la provincia china de Shaanxi (Shensi) fue uno de los mayores desastres naturales de la historia, ya que causó la muerte de unas 800.000 personas. En 1693, un sismo en Sicilia se cobró unas 60.000 vidas. A principios del siglo XVIII, la ciudad japonesa de Edo (hoy en día Tokio) fue destruida y unas 200.000 personas perdieron la vida. En 1755, Lisboa sufrió un terremoto que causó la muerte de alrededor de 60.000 personas, evento que fue mencionado en la novela de Voltaire, Cándido. La magnitud de la sacudida fue tan intensa que se sintió incluso en las zonas interiores de Inglaterra.

La ciudad de Quito, capital de Ecuador, experimentó un terremoto en 1797 en el que fallecieron más de 40.000 personas. Uno de los terremotos más conocidos fue el ocurrido en la zona de San Francisco en 1906, que causó amplios daños materiales y se cobró la vida de aproximadamente 700 personas. En Latinoamérica, en agosto del mismo año, un sismo en Valparaíso, Chile, acabó con la vida de unas 20.000 personas; en enero de 1939, en la ciudad de Chillán, también en Chile, perdieron la vida 28.000 personas. En 1970, en el norte de Perú, perecieron alrededor de 66.000 personas.

El devastador sismo de Managua en Nicaragua ocurrido el 23 de diciembre de 1972 dejó a la ciudad completamente destruida y una cifra de muertes que superó las 5.000 personas. En la ciudad de México el 19 de septiembre de 1985, un terremoto causó la muerte de miles de personas. En 1988, un fuerte terremoto en el norte de Armenia se cobró la vida de alrededor de 25.000 personas. El área de Hanshin-Awaji en Japón sufrió un sismo de magnitud 7,2 en la escala de Richter el 17 de enero de 1995, que resultó en la destrucción de unos 100.000 edificios en la ciudad de Kōbe y más de 6.000 personas fallecieron. En 1999, un terremoto de magnitud 7,4 en la escala de Richter sacudió el noreste de Turquía y dejó decenas de miles de víctimas fatales.

En enero de 2001, un terremoto de 7,9 grados en la escala de Richter golpeó el estado de Gujarāt en la India. A finales de 2003, un fuerte terremoto, de magnitud 6,6 en la escala de Richter, azotó el sureste de Irán, cobrándose la vida de al menos 40.000 personas y causando la destrucción de gran parte de la ciudad histórica de Bam.

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