lunes, julio 16, 2018

Ondas sísmicas, o ¿cómo conocemos el interior de la Tierra?

Para mi clase de hoy tuve que leer sobre terremotos y ondas sísmicas.

Super cool.

Como pasa seguido los estudiantes se duermen, pero yo me divierto como un loco...

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Antes que nada, el interior de la Tierra es plástico, mayormente líquido.

Se mantiene fundido gracias al calor generado por la desintegración de los materiales cradioactivos que contiene. La cantidad de calor generado cada hora es proporcional al volumen del planeta, o sea a R^3
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El calor del interior fluye a la superficie, y desde allí escapa al espacio. La cantidad de calor perdido por hora es proporcional a la superficie, o sea a R^2. Entonces por hora se acumula un calor igual a lo que se produce menos lo que se pierde, proporcional a R^3 - # R^2

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Esa fórmula implica que los planetas grandes acumulan calor en su interior, ya que para ellos R^3 es mayor que R^2. Por otro lado los planetas más pequeños se enfrían ya que para ellos R^3 es menor que R^2. Venus y la Tierra tienen núcleos calientes, la Luna y Marte son mas fríos

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Ahora bien, volvamos a la Tierra. Tiene un interior fluido, casi líquido. Cada parte de ese líquido atrae por gravedad a las demás partes. La opción más cómoda es tomar la forma esférica, una gota "autogravitante". In your face, tierraplaneros.

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Esa gota no es homogénea sino que está compuesta por capas, en cada una de las cuales el material tiene propiedades diferentes.

Hay una corteza rocosa, un manto plástico (con dos subcapas) y un núcleo líquido (también con alguna estructura).

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Ese material plástico del manto está más caliente cuanto más cerca del centro. Lo natural es que se produzca "convección": como en una pava, el material caliente sube y el frío baja. Esa convección rompe la corteza en "placas" y las mueve alejando los pedazos

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Cuando estos pedazos de corteza terrestre chocan contra los pedazos vecinos, se meten debajo de ellos arrugándolos un poco en el proceso. Ese proceso forma cordilleras, y causa terremotos y volcanes.

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Este es un mapa de las placas de la corteza terrestre. Busquen cada coordillera que conozcan, y cada volcán. Van a ver que siempre están en los bordes, donde las placas se superponen. Los terremotos se producen cuando las placas se "destraban" y se mueven unos pocos centímetros,

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Cuando se produce un terremoto, genera "ondas sísmicas", que no son otra cosa que ¡mucho ruido!
Ondas de sonido que viajan por el interior de la Tierra y que se pueden detectar en lugares extremadamente lejanos. Y que dicen mucho sobre el interior del planeta

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Lo interesante es que existen dos tipos de ondas sonoras: las ondas "primarias" (u "ondas P") y las ondas "secundarias" (u "ondas S"). Se diferencian en la forma de la oscilación que genera la onda:
  • La onda P empuja y tira del material
  • La onda S lo deforma hacia arriba y abajo
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Miren la figura de arriba. Está claro que las ondas P pueden viajar en un medio sólido, líquido o gaseoso. Siempre se puede presionar el medio y dejarlo volver a su posición inicial, generando una onda P. El sonido que escuchamos llega a nuestros oídos a través del aire, y son ondas P.

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Vuelvan a ver la figura de más arriba. Las ondas S pueden crearse en un medio sólido: si pellizcamos un poco de él y lo soltamos, volverá a su posición inicial generando la onda. Pero eso no sucede en líquidos y gases, que se dejan deformar sin chistar. Las ondas S no los atraviezan.

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Pero entonces, las ondas P pueden moverse tanto por el manto, que es plástico, como por el núcleo, que es líquido. En cambio las ondas S solo pueden moverse por el manto ¡el núcleo les hace sombra!
Eso nos permite "ver" el núcleo de la Tierra usando ondas sísmicas.

¡Guau!

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Más aún, al pasar del manto al núcleo las ondas P se tuercen, "se difractan", siguiendo una ley muy sencilla que se aprende en los cursos básicos de física: la ley de Snell. Y eso nos permite "ver" el interior del núcleo en ondas P. Así sabemos que está formado por dos capas.

Fah..
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Así que ahora si les preguntan cómo sabemos la estructura interna de la Tierra, ya saben qué contestar.

Sí, sí, ya sé, garrálapala

Ok. Fin.

sis4
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