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 (M_L), 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, 10^1,5 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 M_w). 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 10^1,5 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.

MalaCiencia cumple un lustro

Sí, ya sé que había dicho que el siguiente post lo dedicaría a las escalas en las que se mide la magnitud de un terremoto, pero hoy es un día especial, ya que hace cinco años que este blog vio la luz. Mirando un poco el histórico, veo que las visitas diarias siguen más o menos igual (si bien se han incrementado puntualmente, debido al aluvión de visitas recientes que recibe el post que dediqué al HAARP), al igual que la periodicidad de un post semanal (aunque a veces me salte alguna semana), así que podría decirse que el blog ha alcanzado su madurez.

Y ya que ha salido el HAARP, vamos con la reflexión de cada cumpleaños de este blog: Hay mucha gente que está convencida de que existen determinadas conspiraciones orquestadas por gente y gobiernos muy poderosos, para hacer cosas terribles ocultando la verdad al pueblo. No sólo el mencionado HAARP, sino que hay gente que piensa que el hombre nunca llego a la Luna (y los alunizajes fueron un montaje), que los atentados del 11 S fueron orquestados por el propio gobierno americano, que las estelas de condensación de los aviones a reacción son en realidad experimentos en los que fumigan a la población con productos químicos, y muchas otras. Generalmente, los «creyentes» en estas teorías conspiratorias utilizan determinados elementos como pruebas, y rechazan cualquier otra evidencia que esté en su contra, por muy definitiva que sea. Aquello que está de acuerdo con su teoría es una prueba irrefutable, y aquello que no lo está es una prueba manipulada. Aquél que contradiga sus tesis, o ha sido engañado y hay que ayudarle a ver la verdad, o es un manipulador que forma parte de la conspiración.

¿En qué se diferencia esto de una religión? Pues la verdad es que en poco. La única diferencia que veo es que los teóricos de la conspiración intentan argumentar en base a «pruebas», cosa que no hacen las religiones. Pero cuanto se rebaten sus argumentos y se demuestra que sus pruebas son erróneas o irrelevantes, siguen creyendo lo mismo. Se trata entonces, igual que en la religión, de una cuestión de fe, y no de pruebas.

Terremotos

Con tres terremotos de importancia en dos meses, parece obligado hablar de ellos un poco. Sobre todo cuando se menciona constantemente la escala de Richter (que ya no se usa) o uno lee todo tipo de afirmaciones gratuitas, como que se acerca el fin del mundo, que es culpa nuestra por maltratar el planeta, o que son provocados por un arma secreta de los malísimos EEUU.

Dejaré lo de las escalas en las que se mide la intensidad de un terremoto para otro día, y empecemos por lo más básico: ¿Por qué ocurren los terremotos? Bueno, antes de ponernos a ello vamos a recordar algo que nos enseñaron en el colegio: la tectónica de placas. Explicado de forma sencilla, la tectónica de placas nos dice que la corteza terrestre está fragmentada en grandes placas, llamadas placas tectónicas, que flotan sobre el manto y se desplazan (en realidad, lo que está fragmentado es la litosfera, que abarca algo más que la corteza, pero esta visión simplista nos sirve de momento).

Aunque las placas se desplazan, siempre hay contacto entre ellas. En las zonas donde las placas se separan, el manto rellena el hueco dejado, enfriándose para formar parte de la corteza. Esto ocurre por ejemplo en la dorsal atlántica, que corresponde a la separación de las placas norteamericana y sudamericana de las euroasiática y africana. Hace unos cientos de millones de años estos continentes formaban uno solo, y si observamos un mapa o una foto de satélite, se puede ver claramente como el contorno este del continente sudamericano y el contorno oeste del africano, parecen encajar como piezas de un puzzle. Desde entonces se han estado separando, y aún hoy en día siguen haciéndolo, lenta pero constantemente.

En las zonas donde las placas se aproximan, pueden ocurrir dos cosas. Un posibilidad es que una de las placas se doble y se hunda por debajo de la otra. Esto ocurre en el océano o en la costa, formando grandes fosas en el punto de unión, y elevaciones de terreno en la placa que queda encima. Este tipo de unión se produce, por ejemplo, entre la placa de Nazca y la placa sudamericana, formando la fosa de Perú-Chile y la cordillera de los Andes.

Otra posibilidad es que ambas placas queden más o menos a la misma altura, arrugándose en la línea de choque (como la carrocería de un coche), y formando también elevaciones de terreno. Esto ocurre en uniones continentales, como por ejemplo en la unión de la placa euroasiática con la placa india, formando el Himalaya.

Existe una tercera situación, que ya os podréis imaginar: uniones donde las placas ni se separan ni se acercan, sino que simplemente se desplazan lateralmente.

Bien, una vez visto esto, vayamos con los terremotos. La corteza terrestre no es tan rígida como nos puede parecer. Es elástica. En los bordes de unión de placas que no se estén separando, éstas se van comprimiendo, doblando, deformando; en resumen, acumulando energía elástica igual que un muelle. Y llega un momento en el que la dicha energía se libera, provocando un terremoto (como cuando ejerces fuerza sobre un muelle y luego lo sueltas).

Veamos ahora los últimos tres terremotos que han tenido gran cobertura en los medios, y dónde se han producido. Aquí mismo tenéis un dibujo con las principales placas y sus movimientos. Es una versión reducida del que hay en Wikimedia Commons, bastante más grande y que os recomiendo que veais. Observando este mapa vemos que Haití está junto al borde entre las placas norteamericana y la del caribe. Chile está en el unión de las placas de Nazca y sudamericana. Y Taiwan también está en la unión de dos placas. No es extraño, por tanto, que haya habido un terremoto en estas tres zonas.

Me consta además, por un compañero de trabajo chileno, que Chile es una zona muy activa sísmicamente, con unos 10 terremotos anuales de magnitud superior a 6, y numerosos temblores pequeños. De hecho, en Chile se produjo el mayor terremoto jamás registrado, en 1960, con una magnitud de 9,5.

Proximamente, ¿cómo se mide un terremoto?