2.1. El método sísmico

La tierra firme es mucho más inestable de lo que pensamos. Continuamente sufre pequeñas trepidaciones o microsismos, y solo ocasionalmente apreciamos grandes sacudidas que se llaman macrosismos o terremotos (palabra que procede del latín terra, “tierra”, y motus, “movimiento”). ¿Cómo pueden estos sismos (del griego seismos, “agitación”), que suscitan tanto pánico y cuyos efectos son causa de innumerables pérdidas humanas y materiales, proporcionarnos información sobre el interior de la Tierra?

	Los tipos de ondas sísmicas: de compresión u ondas P (arriba), de cizalla u ondas S (centro) y superficiales (abajo; éstas no aportan datos sobre el interior de la Tierra). En las primeras, las partículas de roca se mueven (flechas rojas) en la misma dirección en que se propaga la onda (flechas azules), igual que las partículas de un resorte. En las ondas S el movimiento es perpendicular a la dirección de propagación, como en una cuerda tensa que se agita por un extremo.
	A la izquierda se observa un modelo de sismógrafo, a la derecha se puede ver un sismograma mostrando un registro de llegada de ondas P, con mayor velocidad, y de las ondas S con velocidad menor.

Para entenderlo hemos de recurrir a un símil. Si ponemos el oído en un extremo de una barra de algún material elástico (metal, madera…) y la golpeamos por el otro, sentiremos que la vibración sonora se transmite a través de la barra. Esto sucede porque cada parte de la barra se deforma y luego vuelve a su forma original; al deformarse, empuja o tira de las zonas vecinas, las cuales, a su vez, mueven a las siguientes, lo que hace que la deformación se propague en forma de onda elástica a lo largo de la barra hasta llegar a nuestro tímpano. (Hay que matizar que lo que se desplaza es la deformación y no las partículas de la barra, las cuales solo oscilan levemente en torno a su posición original). Cuando el medio a través del cual se desplaza el sonido es la Tierra, hablamos de ondas sísmicas; su tono es de cien a un millón de veces más grave que la nota musical La de afinación y resultan, por tanto, inaudibles para los seres humanos.

Son posibles dos tipos de ondas elásticas que nos permiten “escuchar” el interior de la Tierra: las ondas de compresión o longitudinales, que se transmiten cuando las partículas del medio producen sucesivas compresiones y dilataciones, oscilando en la dirección de la propagación, y las ondas de cizalla o transversales, en las cuales las partículas del medio se desplazan perpendicularmente a la dirección de propagación.

Las ondas de compresión son las más rápidas (avanzan a más de 5 kilómetros por segundo en las rocas graníticas cercanas a la superficie, y a más de 11 en el interior de la Tierra) y, por tanto, son las primeras registradas en los sismogramas, por lo que también se llaman ondas primarias u ondas P; en cambio, la velocidad de las ondas de cizalla es aproximadamente la mitad que la de las P, razón por la cual se las llama ondas secundarias u ondas S. En los fluidos la velocidad de las ondas S se anula, debido a que las partículas se están moviendo incesantemente y la mayor parte de su energía se dispersa antes de poder transmitir la ondulación.

¿Qué sucede cuándo un sismo tiene lugar? Al igual que una piedra lanzada a un estanque produce una serie de ondas que se propagan por la superficie del agua, el área terrestre cuya ruptura ocasiona un sismo se comporta como un foco generador de ondas P y S, pero que, en este caso, se propagan por el interior de la Tierra. Si éste fuera homogéneo, los rayos (líneas ideales perpendiculares a los frentes de onda) seguirían una trayectoria lineal (aunque, evidentemente, ésta iría perdiendo energía). Pero no es eso lo que sucede: su composición es muy heterogénea, por lo que la velocidad de las ondas sísmicas –tanto en valor absoluto como en dirección– sufre múltiples variaciones, como representa la figura siguiente:

Al atravesar distintos medios, o un mismo medio cuya rigidez varía, las ondas sísmicas experimentan múltiples desviaciones. Cuando la rigidez en el medio 1 es menor que la del medio 2, la velocidad aumenta y la trayectoria de la onda se aparta de la vertical; en el caso en el que los rayos pasen de un medio más rígido a otro menos rígido ocurre lo contrario.

¿Cómo se producen dichas desviaciones?

Es de sobra conocido que si una onda luminosa se propaga a través de un medio (llamémosle medio 1) e incide sobre una interfase, es decir, sobre la superficie que lo separa de otro medio (medio 2) con propiedades distintas, parte de la energía es devuelta (reflexión) y la trayectoria de los rayos se desviará de la vertical (razón por la cual un palo sumergido en el agua da la impresión de que está quebrado).

Este mismo efecto se observa en las ondas sísmicas. Por esta razón las ondas P y S refractadas, que poseen diferentes velocidades, no siguen trayectorias iguales. La superficie del interior de la Tierra que separa ambos medios de distinta composición y/o estado físico de los materiales se denomina superficie de discontinuidad.

La velocidad de las ondas sísmicas se incrementa a medida que aumenta la rigidez del medio, y disminuye si crece su densidad. Ambos valores suelen acrecentarse con la profundidad, pero la rigidez lo hace más rápidamente; por lo tanto, la velocidad de una onda aumentará según progresa hacia el interior de la Tierra, y disminuirá cuando, tras atravesarla, se dirija de nuevo hacia la superficie; el efecto de refracción hará que las ondas sigan trayectorias curvas. Si el terremoto es lo suficientemente fuerte, las ondas sísmicas pueden propagarse con suficiente intensidad para ser registradas en estaciones sismológicas alrededor del mundo y obtener, así, datos que puedan interpretarse por medio de gráficas y conocer el interior de la Tierra, como se verá en el siguiente apartado.