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Ciencias de la Tierra y del espacio de primaria y secundaria · শ্রেণি 1–9
20Los terremotos
En la mañana del 26 de diciembre de 2004, bajo el mar, frente al extremo noroeste de Sumatra, en Indonesia, las rocas se rompieron a lo largo de una falla: fue uno de los mayores terremotos jamás medidos. En la costa cercana de Sumatra, el mar se elevó en olas de hasta de altura, que penetraron hasta tierra adentro. En las horas siguientes, las olas cruzaron el océano Índico y golpearon las costas de quince países, hasta en África. Murieron unas 230 000 personas. En aquella época no había ningún sistema de alerta en el océano Índico.
¿Cómo se rompen las rocas? ¿Cómo averiguan los científicos, en pocos minutos, dónde se produjo un terremoto y cómo fue de grande? ¿Y por qué, horas después, se elevó el mar en costas donde nadie había sentido nada?
Lo que ya sabes
Un terremoto es una sacudida brusca del suelo causada por rocas que se rompen y se deslizan en las profundidades (Capítulo 8). La envoltura exterior de la Tierra está hecha de placas, y el 92 % de los grandes terremotos se producen a menos de de un límite de placas (Capítulo 18). Cuando se produce un terremoto, unas ondas recorren las rocas de toda la Tierra: unas más rápidas (las ondas P) y otras más lentas (las ondas S); midiendo el tiempo que tardan, los científicos descubrieron el núcleo (Capítulo 16).
20.1 Rocas que se rompen
Las placas se mueven unos pocos centímetros al año, pero sus bordes son ásperos: se quedan enganchados mientras el resto de las placas sigue moviéndose. Las rocas cercanas al borde se doblan un poco, como una regla que empujas por los dos extremos, y van acumulando energía. Cuando el empuje vence por fin al rozamiento, las rocas se desenganchan de golpe y se deslizan: ese deslizamiento brusco es el terremoto.
Definición 20.1 (Falla)
Una falla es una rotura de las rocas a lo largo de la cual los dos bloques situados a cada lado se han desplazado uno respecto al otro. Durante un terremoto, los bloques se deslizan bruscamente a lo largo de la falla; cuanto mayores son la falla y el deslizamiento, mayor es el terremoto.
Un límite de placas está formado por muchas fallas, y la mayoría de los terremotos del mundo se producen en ellas. Pero también hay fallas en el interior de las placas, y algunas de ellas también pueden romperse. Cuando una falla grande se rompe cerca de la superficie, el deslizamiento se ve en el suelo: un escalón en un campo, una carretera cortada en dos, una valla o una hilera de árboles desplazadas hacia un lado.
Definición 20.2 (Hipocentro y epicentro)
El hipocentro (o foco) de un terremoto es el lugar del subsuelo, en la falla, donde empieza el deslizamiento. El epicentro es el punto de la superficie de la Tierra situado justo encima del hipocentro.
El hipocentro suele estar a una profundidad de unos pocos kilómetros a unas pocas decenas de kilómetros. De los 7 031 terremotos de magnitud 6 o más registrados entre 1976 y 2025, 5 561 — el 79 % — tuvieron su hipocentro a menos de de profundidad. Pero 483 empezaron a más de , y el más profundo a : estos terremotos profundos se producen donde una placa se hunde bajo otra, dentro de la placa que se hunde.
Un gran terremoto rara vez llega solo. A menudo le siguen otros más pequeños en el mismo lugar, las réplicas, durante semanas, meses e incluso años. A veces lo preceden terremotos más pequeños, pero nadie puede saber que eran avisos hasta que se ha producido el grande: los científicos no pueden predecir los terremotos. Solo pueden decir qué fallas volverán a romperse algún día y ayudar a la gente a prepararse.
20.2 Registrar un terremoto
Definición 20.3 (Sismómetro y sismograma)
Un sismómetro es un instrumento que registra las sacudidas del suelo. Su registro, una línea ondulada trazada en función del tiempo, es un sismograma.
La idea de un sismómetro es sencilla. Un bastidor está bien sujeto al suelo; de él cuelga una masa pesada, sostenida por un muelle. Cuando el suelo tiembla, el bastidor tiembla con él, pero la masa pesada, sostenida solo por su muelle, se queda casi quieta. El instrumento registra el movimiento del bastidor respecto a la masa inmóvil: es el movimiento del suelo. En el dibujo de abajo, una plumilla sujeta a la masa lo traza sobre un papel enrollado en un tambor que gira.
¿A qué distancia se produjo el terremoto?
Un sismograma dice algo más que “el suelo ha temblado”. Las ondas más rápidas llegan siempre primero, y las más lentas después. Cerca del hipocentro llegan casi a la vez; lejos, las ondas lentas se van quedando cada vez más atrás, igual que, durante una tormenta, el trueno llega cada vez más tarde tras el relámpago cuando la tormenta está lejos. Así que el retraso entre las dos llegadas indica la distancia al terremoto.
¿Cuántos kilómetros por cada segundo de retraso? Depende de las velocidades de las dos ondas en las rocas que atraviesan. Con las velocidades del modelo de referencia de la Tierra (Capítulo 16), cada segundo de retraso equivale a unos en la corteza superior y a en la corteza inferior. En los ejercicios de este capítulo usamos el valor redondo de por cada segundo.
Método 20.4 (Hallar el epicentro con tres estaciones)
- En el sismograma de cada estación, lee el retraso entre la llegada de las ondas más rápidas y la de las más lentas.
- Convierte cada retraso en una distancia (aquí: el retraso en segundos, en kilómetros).
- En un mapa, traza alrededor de cada estación un círculo cuyo radio sea su distancia. El epicentro está en algún punto de cada círculo.
- Con dos círculos suele haber dos puntos posibles; el tercer círculo solo pasa por uno de ellos: ese es el epicentro.
Ejemplo 20.5 (Tres círculos)
Tres estaciones registran el mismo terremoto. Los retrasos son de en la estación M1, en M2 y en M3. Las distancias son , y . Los tres círculos, trazados abajo, se cortan en un único punto: el epicentro.
20.3 ¿Cómo de grande? Magnitud e intensidad
Dos números distintos describen un terremoto, y a menudo se confunden.
Definición 20.6 (Magnitud)
La magnitud de un terremoto mide su tamaño: la energía liberada en su origen. Se calcula a partir de los sismogramas. Cada terremoto tiene una sola magnitud, escrita con un decimal, como 6.3 o 9.1.
Definición 20.7 (Intensidad)
La intensidad de un terremoto en un lugar describe con qué fuerza tembló allí el suelo, a partir de lo que sintió la gente y de los daños que vio. Se escribe en números romanos, de I (no se siente) a XII (destrucción total). Un mismo terremoto tiene muchas intensidades: una distinta en cada lugar.
La escala de magnitudes sube deprisa. Cada paso de 1 en la magnitud significa ondas unas 10 veces más grandes en el sismograma y unas 32 veces más energía liberada. Un terremoto de magnitud 8 libera unas veces más energía que uno de magnitud 6.
Método 20.8 (Comparar dos magnitudes)
Para comparar la energía de dos terremotos, cuenta los pasos enteros que hay entre sus magnitudes y multiplica por 32 una vez por cada paso: 1 paso, 32 veces; 2 pasos, unas 1000 veces; 3 pasos, unas 32 000 veces.
Ejemplo 20.9 (Magnitud 9 y magnitud 7)
El terremoto de 2004 frente a Sumatra tuvo una magnitud de 9.1. Un terremoto de magnitud 7.1 está dos pasos por debajo: liberó , es decir, unas 1000 veces menos energía.
Los mayores terremotos jamás medidos se produjeron todos donde una placa se hunde bajo otra: magnitud 9.5 en Chile el 22 de mayo de 1960, 9.2 en Alaska en 1964, 9.1 frente a Sumatra en 2004 y 9.1 frente a la costa de Japón el 11 de marzo de 2011. Los grandes terremotos son raros, y cuanto mayores, más raros, como muestra el diagrama: por cada paso de magnitud, unas diez veces menos.
La escala de intensidad no tiene fórmula: es una lista de lo que ocurre. La tabla la recoge de forma abreviada.
| intensidad | lo que se siente y se ve |
|---|---|
| I | no se siente, salvo unas pocas personas |
| II | solo lo sienten unas pocas personas en reposo, sobre todo en los pisos altos; los objetos colgados pueden balancearse |
| III | se siente en el interior de los edificios; parece que pasa un camión |
| IV | lo sienten muchas personas en el interior; vibran la vajilla, las ventanas y las puertas |
| V | lo siente casi todo el mundo, y muchos se despiertan; se rompen algunos platos y ventanas |
| VI | lo sienten todos, y muchos se asustan; se mueven algunos muebles pesados; daños leves |
| VII | pocos daños en los edificios bien construidos, muchos en los mal construidos; se rompen algunas chimeneas |
| VIII | muchos daños en los edificios corrientes, algunos se derrumban en parte; caen chimeneas y muros |
| IX | grandes daños incluso en los edificios sólidos; edificios desplazados de sus cimientos |
| X | la mayoría de los edificios destruidos con sus cimientos; raíles doblados |
| XI | quedan pocos edificios en pie; puentes destruidos |
| XII | destrucción total; objetos lanzados al aire |
La intensidad suele ser máxima cerca del epicentro, y disminuye con la distancia. Pero también depende del terreno: la roca sólida es la que menos tiembla, y el barro blando, el que más. Un pueblo construido sobre terreno blando puede temblar más que otro más cercano al epicentro pero construido sobre roca.
20.4 Los tsunamis
Definición 20.10 (Tsunami)
Un tsunami es una serie de olas marinas provocadas por un movimiento brusco del fondo del mar — normalmente un terremoto submarino, a veces una erupción — que pueden cruzar océanos enteros e inundar las costas.
Cuando una falla submarina se rompe, el fondo del mar sube o baja de golpe y levanta o hace bajar toda la columna de agua que tiene encima. El agua se propaga en forma de olas. En alta mar, un tsunami sorprende: rara vez mide más de un metro de altura, y los barcos ni siquiera notan que pasa por debajo. Pero es rápido: más de , tan rápido como un avión a reacción. Al llegar a las aguas poco profundas cerca de la costa, frena hasta 30 o — aún más deprisa de lo que nadie puede correr — y crece en altura. La mayoría de los tsunamis miden menos de de altura en la costa; los mayores superan los . La primera ola no siempre es la mayor, y las olas pueden seguir llegando durante horas.
Ejemplo 20.11 (De Sumatra a Sri Lanka)
Colombo, la mayor ciudad de Sri Lanka, está a unos del epicentro del terremoto de 2004. A , un tsunami recorre esa distancia en horas, es decir, unas 2 horas y 17 minutos. Nadie en Sri Lanka sintió el terremoto: la ola llegó sin más aviso que el propio mar.
Observación 20.12 (El aviso que da el mar)
En una costa, tres señales pueden anunciar un tsunami: un terremoto fuerte o largo; un comportamiento extraño del mar — una inundación repentina, o el agua que se retira lejos de la orilla y deja ver el fondo como en una marea muy baja —; o un fuerte estruendo que llega del océano. Durante la sacudida, protégete como aprendiste (agáchate, cúbrete, agárrate). Después, no esperes un aviso oficial: sube lo más alto, o aléjate tierra adentro lo más lejos que puedas, enseguida. Un tsunami causado por un terremoto cercano puede llegar en pocos minutos.
20.5 Ejercicios
Ejercicio 20.1 ★
Une cada palabra con su significado: falla; hipocentro; epicentro; sismómetro; magnitud; intensidad. (a) El lugar del subsuelo donde empieza el deslizamiento. (b) Con qué fuerza tembló el suelo en un lugar. (c) Una rotura de las rocas a lo largo de la cual los dos lados se han desplazado. (d) El punto de la superficie situado encima del hipocentro. (e) El tamaño de un terremoto, un solo número para cada terremoto. (f) Un instrumento que registra las sacudidas del suelo.
Solución
Solución de Ejercicio 20.1.
(a) hipocentro; (b) intensidad; (c) falla; (d) epicentro; (e) magnitud; (f) sismómetro.
Ejercicio 20.2 ★
El hipocentro de un terremoto está justo por debajo de un pueblo. (a) ¿Dónde está el epicentro? (b) ¿A qué distancia del hipocentro está el pueblo? (c) Un segundo pueblo está a del epicentro. ¿Será su intensidad, en general, mayor o menor que en el primer pueblo? ¿Por qué?
Solución
Solución de Ejercicio 20.2.
(a) En el propio pueblo: el epicentro es el punto de la superficie situado justo encima del hipocentro. (b) , en vertical hacia abajo. (c) En general, menor: la sacudida se debilita con la distancia. (También depende del terreno: sobre barro blando, el segundo pueblo podría temblar mucho de todos modos.)
Ejercicio 20.3 ★
¿Magnitud o intensidad? (a) “El terremoto fue de 6.8”. (b) “En nuestra calle se cayeron todos los platos y se rompió una chimenea”. (c) “Fue de VI en la ciudad y de IV en los pueblos de las colinas”. (d) “Liberó 32 veces más energía que el del año pasado”.
Solución
Solución de Ejercicio 20.3.
(a) Magnitud (un número con un decimal). (b) Intensidad (lo que se vio en un lugar). (c) Intensidad (números romanos, distintos en dos lugares). (d) Magnitud: la energía liberada, un paso más de magnitud.
Ejercicio 20.4 ★
¿Verdadero o falso? Corrige las falsas. (a) Los científicos pueden saber con una semana de antelación cuándo se producirá un terremoto. (b) En alta mar, un tsunami es un enorme muro de agua. (c) Un terremoto tiene una sola magnitud, pero muchas intensidades. (d) La mayoría de los grandes terremotos se producen cerca de los límites de placas.
Solución
Solución de Ejercicio 20.4.
(a) Falso: los científicos no pueden predecir los terremotos; solo saben qué fallas volverán a romperse algún día. (b) Falso: en alta mar, un tsunami rara vez mide más de un metro de altura; crece cerca de la costa. (c) Verdadero. (d) Verdadero: el 92 % de los terremotos de magnitud 6 o más se producen a menos de de un límite de placas.
Ejercicio 20.5 ★★
Usa el diagrama de los terremotos al año. (a) ¿Cuántos terremotos de magnitud 6 a 6.9 se producen, más o menos, en un año? ¿Y de magnitud 7 a 7.9? (b) ¿Cuántas veces menos son los segundos que los primeros? (c) Suma las tres barras a partir de 7: ¿cuántos terremotos de magnitud 7 o más se producen, más o menos, en un año? (d) El diagrama indica 0.04 al año para la magnitud 9 o más. ¿Cuántos son en 50 años?
Ejercicio 20.6 ★★
Usa el método para comparar magnitudes. (a) ¿Cuántas veces más energía libera un terremoto de magnitud 7 que uno de magnitud 6? (b) ¿Y uno de magnitud 8 que uno de magnitud 6? (c) Entre la magnitud 6 y la 8, ¿cuántas veces más grandes son sus ondas en el sismograma, a la misma distancia?
Solución
Solución de Ejercicio 20.6.
(a) Un paso: 32 veces. (b) Dos pasos: , unas 1000 veces. (c) Cada paso hace las ondas 10 veces más grandes: veces más grandes.
Ejercicio 20.7 ★★
Usa por cada segundo de retraso entre las ondas más rápidas y las más lentas. (a) Una estación registra un retraso de . ¿A qué distancia se produjo el terremoto? (b) Otra registra . (c) Un terremoto se produjo a de una estación: ¿qué retraso leerá la estación? (d) ¿Por qué una sola estación no puede decir dónde está el epicentro?
Solución
Solución de Ejercicio 20.7.
(a) . (b) . (c) . (d) Una estación solo da una distancia, no una dirección: todos los puntos situados a esa distancia forman un círculo alrededor de la estación, y el epicentro podría estar en cualquier punto de él.
Ejercicio 20.8 ★★
Usa la tabla de intensidades. Da la intensidad de cada testimonio. (a) “Lo sintió casi todo el mundo; nos despertamos y se rompieron dos vasos”. (b) “Solo lo sintió mi abuela, que descansaba en el piso de arriba; la lámpara se balanceó”. (c) “Cayeron muros y chimeneas; varias casas se derrumbaron en parte”. (d) El mismo terremoto dio los testimonios (a) y (c). Explica cómo es posible.
Solución
Solución de Ejercicio 20.8.
(a) V. (b) II. (c) VIII. (d) La intensidad cambia de un lugar a otro: el testimonio (c) procede de un lugar cercano al epicentro, o construido sobre terreno blando; el testimonio (a), de un lugar más alejado, o sobre roca sólida. El terremoto sigue teniendo una sola magnitud.
Ejercicio 20.9 ★★
De los 7 031 terremotos de magnitud 6 o más de 1976–2025, 5 561 tuvieron su hipocentro a menos de de profundidad. (a) ¿Cuántos tuvieron un hipocentro más profundo? (b) ¿Qué porcentaje es? Redondea al número entero más cercano. (c) Los profundos se producen donde una placa se hunde bajo otra. Explica por qué allí pueden empezar a tanta profundidad.
Solución
Solución de Ejercicio 20.9.
(a) . (b) : alrededor del 21 %. (c) La placa que se hunde baja hasta muy dentro del manto. Todavía es lo bastante rígida para romperse, así que en su interior pueden empezar terremotos, a cientos de kilómetros de profundidad.
Ejercicio 20.10 ★★
Malé, la capital de las Maldivas, está a unos del epicentro del terremoto de 2004. (a) A , ¿cuánto tardó el tsunami en llegar? Da las horas y los minutos. (b) ¿Cuánto más tarde llegó que a Colombo (2 horas y 17 minutos)? (c) Con semejantes tiempos, ¿por qué un sistema de alerta habría podido salvar muchas vidas?
Solución
Solución de Ejercicio 20.10.
(a) horas: 3 horas y minutos, unas 3 horas y 8 minutos. (b) 3 h 8 min 2 h 17 min 51 minutos más tarde. (c) La ola tardó horas en llegar, mientras que un gran terremoto submarino se localiza en pocos minutos: un aviso habría podido llevar a la gente a lugares altos mucho antes de que llegara la ola.
Ejercicio 20.11 ★★★
Un tsunami cruza de océano profundo a y después los últimos de aguas poco profundas a . (a) ¿Cuántos minutos tarda en la parte profunda? (b) ¿Y en la parte poco profunda? (c) ¿Cuánto dura todo el recorrido? (d) ¿Qué tienen de sorprendente tus respuestas? (e) ¿Por qué crece la ola en altura a medida que frena?
Solución
Solución de Ejercicio 20.11.
(a) horas: 30 minutos. (b) horas: 30 minutos. (c) 60 minutos. (d) Los últimos duran tanto como los primeros : la ola frena muchísimo en las aguas poco profundas. (e) El frente de la ola frena mientras el agua que viene detrás sigue llegando deprisa: el agua se amontona, y la ola crece en altura.
Ejercicio 20.12 ★★★
(a) ¿Cuántas veces más energía libera un terremoto de magnitud 9 que uno de magnitud 6? (b) Cada año hay unos 127 terremotos de magnitud 6 a 6.9. Supón que cada uno libera la energía de uno de magnitud 6. ¿Cuántos años de esos terremotos hacen falta para liberar la energía de un solo terremoto de magnitud 9? (c) ¿Qué te dice esto sobre la parte de la energía que se llevan los terremotos más grandes?
Solución
Solución de Ejercicio 20.12.
(a) Tres pasos: , unas 33 000 veces. (b) : unos 260 años de todos los terremotos de magnitud 6 del mundo. (c) Casi toda la energía la liberan los pocos terremotos más grandes: un solo terremoto de magnitud 9 pesa más que siglos de terremotos de magnitud 6.
20.6 Problema: ¿dónde tembló el suelo?
Problema 20.1
Problema de fin de semana — tres estaciones registran un terremoto submarino, se halla el epicentro en el mapa y se avisa a la ciudad de Port Hale antes de que llegue el tsunami
Un terremoto se produce bajo el mar de una costa inventada. Tres estaciones sismológicas, A, B y C, están en tierra firme; la ciudad de Port Hale está en una isla (mapa de abajo; un cuadrado mide ). En esta región, cada segundo de retraso entre las ondas más rápidas y las más lentas equivale a . Las estaciones registran:
| estación | llegan las ondas más rápidas | llegan las ondas más lentas |
|---|---|---|
| A | 10:15:25 | 10:15:45 |
| B | 10:15:16 | 10:15:29 |
| C | 10:15:19 | 10:15:34 |
Parte I — Tres estaciones.
- Para cada estación, halla el retraso entre las dos llegadas, en segundos.
- ¿Qué estación está más cerca del terremoto? ¿Cómo lo sabes sin hacer ningún cálculo?
- Halla la distancia de cada estación al terremoto.
- La distancia de la estación A no basta para decir dónde se produjo el terremoto. Describe todos los lugares que están a esa distancia de A.
Parte II — Hallar el epicentro.
- Un cuadrado mide . ¿Cuántos cuadrados mide el radio de cada círculo?
- Coloca la esquina O abajo a la izquierda del mapa. La estación C está 3 cuadrados al este y 14.5 cuadrados al norte de O; si avanzas 6 cuadrados () hacia el este desde C, llegas a un punto E. Comprueba en el mapa que E también está en los círculos de A y de B: es el epicentro. ¿A cuántos cuadrados al este y al norte de O está?
- ¿Está el epicentro en tierra firme o bajo el mar? ¿Por qué importa?
- La magnitud fue de 7.4. ¿Cuántas veces más energía que un terremoto de magnitud 6.4 liberó?
Parte III — La ola llega a la costa.
- En el mapa, Port Hale está a 12 cuadrados del epicentro. ¿Cuántos kilómetros son?
- A , ¿cuántos minutos tarda el tsunami en llegar a Port Hale?
- Localizar el terremoto y enviar el aviso lleva 5 minutos desde que empieza la sacudida. ¿Cuánto tiempo después del terremoto llega el aviso a Port Hale?
- ¿Cuántos minutos tienen los habitantes de Port Hale para llegar a un lugar alto antes de que llegue el tsunami?
Solución
Solución de Problema 20.1.
1. A: s. B: s. C: s.
2. La estación B: su retraso es el más corto, y cuanto más corto es el retraso, más cerca está el terremoto. (Sus ondas más rápidas también llegaron primero.)
3. A: . B: . C: .
4. Todos los puntos situados a de A: un círculo de radio centrado en A. El epicentro está en algún punto de él.
5. A: cuadrados. B: cuadrados. C: cuadrados.
6. E está cuadrados al este y 14.5 cuadrados al norte de O, en el mar, entre las tres estaciones; los círculos de A y de B pasan por él.
7. Bajo el mar. Un movimiento brusco del fondo del mar puede provocar un tsunami: hay que avisar a las costas y a la isla.
8. Un paso de magnitud: unas 32 veces más energía.
9. .
10. horas, y minutos.
11. 5 minutos después del terremoto.
12. : los habitantes de Port Hale tienen unos 13 minutos para llegar a un lugar alto. (La ola frena en las aguas poco profundas cerca de la isla, lo que da un poco más de tiempo, pero nadie debe contar con ello: se marchan enseguida.)