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martes, marzo 30, 2010

Escalas sísmicas

Como lo prometido es deuda, vamos a hablar un poco de la forma de medir un terremoto y de las distintas escalas, especialmente la de Richter que tanto gusta a los medios, y su sucesora. Porque como mencioné hace dos posts, los periodistas parecen ignorar que la escala de Richter ya no se usa.

¿Cómo se puede expresar la intensidad o magnitud de un terremoto? Bueno, lo primero que hay que hacer es definir qué es exactamente la intensidad y la magnitud, ya que son conceptos diferentes, aunque relacionados (y muchas veces confundidos). La magnitud de un terremoto expresa la cantidad de energía liberada en el mismo. La intensidad, sin embargo, se refiere a los efectos locales del terremoto. El propio Charles Richter (el creador de la escala que lleva su nombre) explicaba esta diferencia usando la analogía de la radio: la magnitud sería la potencia emitida por la antena, y la intensidad sería la intensidad (valga la redundancia) de la señal que recibimos en un punto determinado.

Fijáos que entonces, la magnitud es unica para un terremoto dado, pero la intensidad varía según nos acercamos o alejamos del epicentro (la proyección en la superficie del centro del terremoto). También, terremotos de igual magnitud pueden tener distinta intensidad a la misma distancia del epicentro, si el hipocentro (el punto real donde se origina el terremoto) está a distinta profundidad. O simplemente, porque las características del terreno sean diferentes y atenúen más o menos las ondas sísmicas.

Así, tenemos dos tipos de escalas diferentes para medir un terremoto: escalas de magnitud y escalas de intensidad. Las escalas de intensidad se basan en la percepción del terremoto por parte de las personas, y en los efectos observados. Por su propia naturaleza, no pueden ser arbitrariamente precisas, ni podemos usar un aparato medidor, sino que simplemente se establecen una serie de niveles o grados de intensidad asociados a determinados efectos, y se les asigna un número. Por razones históricas, las escalas de intensidad suelen usar números romanos para expresar un valor. Una de las primeras escalas de este tipo fue la Rossi-Forel, que define 10 grados de intensidad. Actualmente no hay una única escala de intensidad adoptada de forma global, sino que se usan distintas escalas en distintas regiones, como la Escala de Mercalli Modificada (MM) en EEUU o la Escala Macrosísmica Europea (SME) en Europa (similares entre sí, y ambas con 12 grados).

Las escalas de magnitud, por el contrario, se basan en parámetros medidos por sismógrafos. Como sabéis, estos aparatos son sensibles a las oscilaciones, y nos indican con precisión la amplitud de la oscilación. Supongo que os preguntaréis ¿cómo se puede saber la magnitud de un terremoto si no hay un sismógrafo justo en el centro? Pues usando varios sismógrafos repartidos geográficamente, y calculando diferentes parámetros, cuya variación con la distancia es conocida.

Sin duda, la escala de magnitud más conocida es la de Richter. Su nombre formal es Escala de Magnitud Local (ML), si bien los periódicos popularizaron el nombre de «escala de Richter», al ser creada por el sismólogo Charles Richter.

Antes de explicar cómo se calcula la intensidad en esta escala, debemos recordar algunos detalles sobre las ondas sísmicas (digo recordar, porque esto se estudiaba en lo que antes se conocía como BUP). Básicamente hay tres tipos de ondas sísmicas, llamadas ondas P, ondas S y ondas L, que se propagan a diferente velocidad. Las ondas P o primarias son ondas longitudinales, es decir, la oscilación se produce en la misma dirección de propagación, como ocurre con el sonido. Esto permite que se propaguen tanto en sólidos como en líquidos. Estas ondas son las más rápidas, y por tanto, las primeras en llegar. Las ondas S o secundarias son ondas transversales, es decir, la oscilación se produce en una dirección perpendicular a la dirección de propagación, como ocurre con una cuerda. Debido a ello, sólo pueden propagarse por sólidos. Estas ondas son algo más lentas que las P, y por tanto tardan más en llegar. Finalmente, las ondas L o superficiales, son ondas lentas de baja frecuencia (y por tanto, gran longitud de onda) que se propagan por la superficie, deformándola. Estas ondas son las últimas en llegar, y las que producen la mayor parte de los daños.

Bueno, sigamos. Charles Richter ideó una forma de determinar la magnitud de un terremoto, teniendo en cuenta la intensidad de las ondas P y S, y la separación entre ellas. Cuanto mayor es la amplitud medida en el sismógrafo, mayor es la magnitud. Pero también cuanto mayor es la separación temporal entre las ondas P y S, mayor es la magnitud. Fijaos que al ser las ondas S más lentas que las P, no sólo llegarán más tarde que éstas, sino que cuanto mayor sea el retraso, mayor será la distancia al hipocentro. Y a igualdad de intensidad registrada, el terremoto tiene más magnitud cuanto más lejos esté.

Richter empleo una fórmula logaritmica, es decir, a medida que aumentamos la magnitud en la escala, la energía liberada del terremoto aumenta de forma exponencial (de forma similar a los decibelios en sonido). Concretamente, un incremento en un grado corresponde una energía liberada unas 30 veces superior (un poco más, en realidad, 101,5 veces), y un incremento en dos grados, supone que la energía liberada es 1.000 veces superior (103).

Pero la fórmula utilizada tiene un problema: se satura a partir de valores altos (en torno a 8,5) es decir, indica valores similares para terremotos de muy distinta intensidad. Debido a ello, se desarrolló una nueva escala: La escala sismológica de magnitud de momento (MMS o Mw). Ésta escala se basa en el concepto de momento sísmico, una magnitud que depende entre otras cosas del área afectada en la propia falla, y del desplazamiento medio. Por supuesto, estos valores no se pueden medir directamente, sino indirectamente a través de los datos recogidos por los sismógrafos, datos previamente conocidos del terreno, y realizando cálculos con todos ellos.

La escala se diseñó como sucesora de la de Richter y sigue la misma proporción que ésta (un incremento en un grado supone multiplicar por 101,5 la energía liberada). Es muy similar para valores medios, pero con la ventaja de no saturarse en valores altos. Es decir, es más precisa para grandes terremotos. Sin embargo, estas dos escalas sí que difieren en terremotos pequeños. A día de hoy, la MMS es la escala usada por el USGS para terremotos medianos y grandes.

Y así llegamos al origen de este post. Desde hace años, la magnitud de un terremoto digno de salir en las noticias, se expresa en la escala de magnitud de momento. Por norma general, se expresa simplemente como «X grados», y se ve que cuando pasa por los medios de comunicación, el redactor de turno añade la coletilla «en la escala de Richter» de forma totalmente gratuita, debido a su gran popularidad. Numéricamente, el error cometido no es muy grande, pero conceptualmente sí que lo es, pues el valor no está expresado en dicha escala.

Para saber más, os recomiendo la sección didáctica del USGS. Eso sí, está en inglés.

19 comentarios:

  1. Yo siempre he tenido una duda sobre las escalas sismográficas, sea cual sea (Richter, Mercalli, etc). Siempre he creído que son como las de los huracanes, que son de "Categoría 3", y no de "3 categorías".

    Es decir, un terremoto debería ser de grado 8, en lugar de "un terremoto de 8 grados". De hecho, en el reciente terremoto de Chile, los presentadores de allí hablaban de "grado 8.4", y encima usaban la escala Mercalli.

    ¿Estoy en lo cierto? ¿Meten la pata los telediarios cuando hablan de los grados Richter como si fuesen grados de temperatura?

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  2. Muy interesante el tema de hoy. Por cierto,¿ Hay algun maximo en estas escalas? o por el contrario no hay un limite para la intensidad o la magnitud de un terremoto.

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  3. Creo que no tienen límite. Creo que en algún lado de Wikipedia aparece la comparación de la escala de Ricther con respecto a los desastres que ocasiona. Trece grados viene a ser de una energía tal como el Meteorito de Yuca-tan.

    Saludos

    Muy bueno el post

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  4. Mmm... Arturo, ahí me pillas. Creo que en las escalas de intensidad, se usa eso de "grado tal", pero que en las de magnitud se dice "tantos grados". ¿Hay algún sismólogo en la sala?

    Anónimo, las escalas de intensidad tienen un máximo, dado que así están definidas. Son una serie de "escalones" con nombre.

    Por el contrario, las escalas de magnitud no tienen máximo teórico, pues se trata de una fórmula matemática, aplicada sobre un conjunto de datos. En la práctica, obviamente hay un máximo registrado en la historia (9,5), y un máximo posible por la propia naturaleza de nuestro planeta.

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  5. Una pregunta Alf.
    ¿Cual es ese máximo posible en la escala por la naturaleza del planeta?

    Siempre se me hace raro que nunca expliquen en los libros de escuela un maximo teorico algo como...

    Bien niños si ocurre un terremoto de escala 50 no deben preocuparse porque todos estaran muertos :D

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  6. Existen otras formas de medir la intensidad de un sismo que no son cualitativas como la escala de Mercalli. Entre estas se encuentran: la aceleración máxima de terreno (PGA, por sus siglas en ingles), la intensidad de Arias, entre otras.

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  7. Muy bueno el artículo. Genial!

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  8. Arturo, muchos informativos confundieron magnitud con Richter con Mercalli. También escuché hablar de "8,5 grados en la escala Mercalli".

    No estoy 100% seguro, pero siendo Mercalli una serie de 12 etapas relativas entre "no pasó nada" y "destrucción total", sí es válido hablar de "categoría IX de Mercalli", por ejemplo.

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  9. (Offtopic)

    Hola Alf.

    Yo me alegro mucho del éxito que empieza a tener el LHC en cuanto a funcionamiento, pero ¿no es esto malaciencia como un camión?:

    El LHC logra un hito al recrear las condiciones del Big Bang

    Es que no acabo de ver la relación entre hacer chocar unos haces de protones y "recrear las condiciones del Big Bang".

    Además el artículo dice cosas un poco WTF como "En cuanto a darse de bruces con las reluctantes partículas de Higgs, las que podrían haber dado lugar a las estrellas e hipotéticamente incluso a la propia vida (...)" o "(...) el procesamiento y estudio de las partículas empezará a arrojar datos que se espera logren explicarlo todo, o casi todo."

    Pero bueno, yo tampoco soy experto en estas cosas.

    Un saludo.

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  10. Julio, tienes razón. La noticia del LHC es un WTF total, un perfecto ejemplo de nipasteleraideaciencia.

    En primer lugar, las condiciones en el inicio del Big Bang son mucho más extremas de lo que podamos emular los humanos. Que nos acerquemos algo más, vale, pero creo que los periodistas lo han entendido mal. Probablemente hayan pensado que decir "recreará las condiciones del big bang" quede mejor que "ha alcanzado una energía récord, en unas unidades que ni siquiera entiendo"

    Fíjate, no hay más que ver la energía. ¿En qué unidades la miden? !En teraVOLTIOS! Y eso no es todo. Ahí van las siguientes perlas del mismo artículo:


    "Las colisiones en el interior del túnel circular de 27 kilómetros, enfriado a la temperatura más baja conocida en el universo" Mentira podrida, se han alcanzado temperaturas mucho más frías en laboratorio.

    "Partículas cargadas tienden a acelerar en un campo eléctrico, definido por su potencial eléctrico desarrollado en una distancia" ¿Comorl?

    "Los voltios por electrón es la energía ganada por un solo electrón en su aceleración al través del potencial de un voltio" Casi acierta, aunque eso son los electronvoltios, no los "voltios por electrón"

    Creo que le voy a pasar el link a malaprensa, a ver si lo destrozan un poco.

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  11. Gracias por la explicación, Alf. Ya dije que tenía ganas. :)

    @Arturo Quirantes: Gracias por confirmarme la metedura de pata de los voltios y demás burreces que han dicho en el ABC. A ver si Josu se anima y, como mínimo, lo comenta porque realmente el artículo es "pa' mear y no echar gota".

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  12. Un placer, Momar. Y si quieres más meteduras de pata de los informativos, nada mejor que echarle un vistazo a su particular Sistema de Unidades:

    http://www.filmica.com/arturo_quirantes/archivos/008273.html

    http://www.filmica.com/arturo_quirantes/archivos/009032.html

    Que aproveche. AQ.

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  13. Al leer hoy la tira cómica de xkcd, me he acordado del post. Curiosa la reflexión sobre la propagación de la onda tweeter frente a la sísmica.

    Seismic Waves

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  14. Saludos terran.

    Lo de las noticias sobre el LHC tiene su guasa, y se dicen muchas tonterías. Si ya de por sí, los medios suelen meter la pata en noticias científicas, si nos introducimos en el complejo mundo de la física de partículas, lo que se oye es mucha palabrería vacía.
    El mero hecho de pretender reproducir el big bang, aparte de que no es ni mucho menos la finalidad del LHC, es imposible, en tanto en cuanto éste es fruto de una singularidad en la que las leyes de la física no se aplicaban estrictamente tal y como las conocemos. Sobre el LHC se llegó a decir que los "científicos podrían crear una energía capaz de destruir el planeta"... ejem... corramos un tupido velo. La cuestión es que la ciencia no interesa mucho y para hacerse eco en los medios, se necesitan afirmaciones grandilouentes y rimbombantes para que se dignen a sacar una notica científica en la prensa, a costa de su rigor.
    Sobre lo de las partículas de Higgs (o más propiamente bosón de Higgs), hasta donde yo sé, es una partícula masiva nunca detectada pero teorizada por el Modelo Estándar para explicar el origen de la masa de las partículas (el talón de Aquiles de dicho modelo). Sin duda, detectar uno sería un espaldarazo al Modelo Estándar, pero de ahí a que explicaría todo o casi todo, hay un abismo.

    ¡Por Aiur!, no me enrollo más que el artículo no iba de eso... ja, ja

    P.D. Por cierto Alf, en el segundo párrafo dices que Ritcher fue el "crador" de la escala que lleva su nombre... pues nada, nada, que siga "craando" cosas el buen hombre... je :)

    En taro Adun para todos.

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  15. ¡Ops! Gracias Tassadar, ya está corregida la errata. ¿Qué haría yo sin mi corrector ortográfico Protoss?

    Gracias también a Jose por el aporte sobre las escalas cuantitativas de intensidad. No las conocía.

    Tomo nota de la noticia del LHC. Aunque no sé si escribir algo, ya que la habéis desgranado muy bien.

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  16. Pasaba por aqui08 abril, 2010 13:22

    Pues lo del LHC sigue dando de comer:

    El LHC crea 10 millones de «Big Bang» en una semana

    Por no repetirme con lo de los "Big Bang", en el último párrafo dice:

    En 2013, cuando el LHC alcance los 14 TeV, quizás pueda conocerse algo más sobre ideas que hoy parecen de ciencia ficción, como la existencia de universos paralelos que postula la Teoría de las Cuerdas.

    ¿¿Teoría de cuerdas = Universos paralelos?? No es que yo sepa mucho de eso, pero es la primera noticia que tengo.

    ¿Y de verdad el colisionador nos va a dar información sobre la teoría de cuerdas o sobre universos paralelos? (Aquí ya me pierdo más)

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  17. solo quiero aclarar que la MAGNITUD NO es una medida en grados...estaa mal dicho cuando la gente dice que el terremoto "equis" fue de magnitud 6 grados.........NO SON GRADOS. espero que esto sirva para que en los medios de comunicacion dejen de inventar GRADOS.
    muy buen resumen sobre las escalas sismicas, solo te falto mencionar las ondas de rayleig que tambien son superficiales al igual que las L o Love y que son muy importantes.
    Saludos!

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  18. hola me parecio muy buena la informacion que presentaste, solo una pregunta de que fuente sacaste esa informacion? para poder consultarla despues

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  19. "Antes de explicar cómo se calcula la intensidad en esta escala" ... malo, si estás tratando de explicar la escala Richter. Eso es MAGNITUD.

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