Ondas P y Ondas S: Definición, causas y ecuaciones

¿Qué son las ondas P y S?

Las ondas primarias (P) y secundarias (S) son dos tipos de ondas causadas por terremotos. Se definen en función de cuándo llegan y se sienten en la superficie. Las ondas P, u ondas primarias, llegan primero, mientras que las ondas S, u ondas secundarias, llegan en segundo lugar. Ambas ondas hacen que el suelo tiemble cuando ocurre un terremoto. Las ondas S provocan sacudidas más intensas que las ondas P y suelen ser mucho más destructivas.

Causa y origen de las ondas P y S:

Las ondas P y S son causadas por la ruptura inicial de un terremoto. La ruptura se produce cuando dos lados de una falla se deslizan uno sobre el otro y se libera energía. Luego, la presión almacenada se aleja del hipocentro radialmente en forma de ondas P y S. Por lo tanto, las ondas P y S se originan o comienzan en los lugares del terremoto, donde las rupturas ocurren por primera vez en profundidad. El lugar es diferente al epicentro, que es la ubicación superficial del terremoto.

Ondas Primarias: ¿Qué son las Ondas P?

Las ondas P se llaman ondas primarias porque son las primeras ondas que llegan a cualquier lugar después de un terremoto.

Características de las ondas P (también conocidas como ondas primarias)

• Ondas compresivas o laterales.
• Llegue primero al sismómetro.
• Provocan un movimiento hacia arriba o hacia abajo cuando llegan a la superficie.
• La menos destructiva de todas las ondas sísmicas.

Movimiento de onda P

Las ondas P son compresivas. Vibran en paralelo a la dirección en que se mueve la onda. La primera sacudida hacia arriba o hacia abajo que se siente es la llegada de la onda P.

Estos se pueden crear en casa usando un resorte o un slinky con extremos fijos. Si una persona junta algunas bobinas y las comprime en un extremo antes de soltarlas, entonces una onda de compresión viajará de un extremo del resorte al otro.

Velocidad de onda P

Las ondas P son las ondas que se mueven más rápido. Su velocidad generalmente viene dada por:

{eq}V_P=\sqrt{\frac{k+4/3μ}{ρ}} {/eq}

Donde k es el módulo volumétrico (compresibilidad), μ es el módulo de corte (rigidez) y ρ es la densidad de la roca o medio a través del cual se transmite la onda. La compresibilidad es la capacidad de un medio para reducir su volumen bajo presión, y la rigidez es la capacidad de un medio para doblarse o moldearse.

Las ondas P viajan a aproximadamente 7 km/s en la superficie de la Tierra.

¿Hacia dónde se mueven las ondas P? Medio y Profundidad:

Las ondas P se mueven más rápido en rocas menos densas y más lento en las más densas.

¿A través de qué medios se pueden propagar las ondas P? ¿Qué tan rápido se mueven?

	Capacidad de propagarse	Rango de velocidad (km/s)
Roca	Sí	4,5 (roca sedimentaria no consolidada) a 14 (en lo profundo del manto)
Gas	Sí	0,331 (las ondas P se mueven por el aire como ondas sonoras)
Líquido	Sí	1 (a través del agua) a 10 (dentro del núcleo externo)

Las ondas P también aumentan su velocidad con la profundidad hasta que alcanzan el límite entre el núcleo y el manto, donde la onda se desacelera a unos 7 km/s antes de aumentar nuevamente. Esto se debe al hecho de que el núcleo externo es un líquido y el módulo de corte (o rigidez) es cero. La onda P aumenta su velocidad hasta unos 11 km/s cuando pasa por el núcleo interno sólido.

Debido a la diferencia de velocidad a través de un líquido, las ondas P se refractan dentro del núcleo externo y dejan algo conocido como Zona de Sombra en la superficie de la Tierra. La zona de sombra de la onda P es el área de la superficie donde no se sienten ni se miden ondas P después de que ocurre un terremoto. Esta zona está ubicada a distancias angulares de 104 a 140 grados del lugar del terremoto.

Ondas Secundarias: ¿Qué son las ondas S?

Las ondas S se llaman ondas secundarias porque llegan en segundo lugar después de la onda P.

Características de las ondas S (también conocidas como ondas secundarias)

• corte u ondas
• En forma de seno
• Llegar al sismómetro segundo después de la onda P primaria.
• La más destructiva de todas las ondas sísmicas.

Las ondas S a veces también pueden provocar que se produzca licuefacción. La licuefacción es un fenómeno que ocurre cuando un sedimento suelto pierde su fuerza debido a fuertes sacudidas del suelo en la superficie o cerca de ella.

Los terremotos con licuefacción incluyen:

• Terremoto de Niigata de 1964 en Japón
• Terremoto de Loma Prieta de 1989 en California

Movimiento de onda S

Las ondas S se llaman ondas transversales porque vibran perpendicularmente a la dirección en que viaja la onda.

El movimiento de ondas S también se puede crear en casa. Tomando una cuerda o un slinky con uno o ambos extremos fijos, una persona que mueve un lado de la cuerda de lado a lado puede ver cómo la onda viaja a lo largo de la cuerda.

El movimiento de lado a lado crea un efecto de balanceo en la superficie que puede causar daños importantes. La mayor parte de los temblores que se sienten después de un terremoto provienen de las ondas S.

Velocidad de onda S:

Las ondas S viajan más lentamente que las ondas P. Su velocidad depende únicamente del módulo de corte (rigidez) y la densidad:

{eq}V_S=\sqrt{\frac{μ}{ρ}} {/eq}

En consecuencia, las ondas S son aproximadamente 1,7 veces más lentas que las ondas P cuando se mueven a través de un medio sólido. Así, cerca de la superficie de la Tierra, tienen una velocidad media de aproximadamente 4 km/s.

¿Hacia dónde se mueven las ondas S? Medio y Profundidad:

Las ondas S también se mueven más rápido en rocas menos densas. Sin embargo, la rigidez del material también juega un papel importante. Si el material no es rígido, las ondas S se propagarán más lentamente.

¿A través de qué medios se propagan las ondas S? ¿Qué tan rápido se mueven?

	Capacidad de propagarse	Rango de velocidad (km/s)
Roca	Sí	0,6 (sedimento no consolidado) a 8 (en lo profundo del manto)
Gas	No	0
Líquido	No	0

Las ondas S también aumentan su velocidad con la profundidad. Al igual que las ondas P, aumentan su velocidad con la profundidad hasta que alcanzan el núcleo externo. En el límite del manto central, las ondas S tienen una velocidad promedio de aproximadamente 8 km/s. Dentro del núcleo interno, las ondas S alcanzan una velocidad de 4 km/s.

Debido a la incapacidad de las ondas S para moverse a través del núcleo líquido, también dejan una zona de sombra en la superficie de la Tierra. La zona de sombra de la onda S es más grande que la zona de sombra de la onda P, y no se miden ondas S después de una distancia angular de 103 grados de la fuente del terremoto.

Usando ondas P y S para encontrar epicentros:

Las ondas P y S se pueden utilizar para localizar el epicentro de un terremoto. Dado que las ondas P son más rápidas que las ondas S, cuanto mayor es la diferencia en el tiempo de llegada entre las dos ondas, más lejos está esa ubicación del epicentro.

Localizando el epicentro

La ubicación del epicentro se puede determinar usando la siguiente ecuación

{eq}t_S-t_P=\frac{x}{V_S}-\frac{x}{V_P}=x(\frac{1}{V_S}-\frac{1}{V_P}) {/eq}

donde {eq}t_S {/eq} y {eq}t_P{/eq} son los tiempos de llegada de las ondas S y P al sismómetro, respectivamente, y x es la distancia recorrida.

• Se puede utilizar una ubicación para encontrar la distancia al epicentro.
• Dos ubicaciones señalan dos ubicaciones potenciales para el epicentro.
• Tres ubicaciones le permiten determinar la ubicación real del epicentro.

Resumen de la lección:

Las ondas primarias (P) y secundarias (S) son los dos tipos de ondas de cuerpo sísmico. Sus nombres provienen de cuando llegan por primera vez y se sienten en un lugar de la tierra después de un terremoto. Son ondas mecánicas (no electromagnéticas) y necesitan un medio, como una roca, para propagarse.

Las ondas P y las ondas S se diferencian en varios aspectos. Las ondas P pueden viajar a través de cualquier medio (incluidos líquidos y gases), pero las ondas S solo pueden viajar a través de medios sólidos como la roca. Las ondas P viajan más rápido que las ondas S. La diferencia en los tiempos de viaje se puede utilizar para determinar el epicentro del terremoto. Se necesitan tres ubicaciones para localizar el epicentro exacto.

Hechos para recordar

• Las ondas P y S se originan en lugares de terremotos.
• Las ondas P son compresivas y las ondas S son transversales.
• Las ondas P llegan primero al sismómetro.
• Las ondas S son más destructivas y pueden provocar licuefacción.
• La diferencia en los tiempos de viaje de las ondas P y S se puede utilizar para encontrar el epicentro.