Geofísica para niños
La geofísica es una ciencia que estudia la Tierra usando los principios de la física. Su objetivo es entender cómo funciona nuestro planeta, cómo está hecho por dentro y cómo ha cambiado a lo largo del tiempo.
Para investigar la Tierra, los geofísicos usan métodos especiales. Por ejemplo, estudian cómo viajan las ondas de sonido a través de las rocas, o miden la gravedad, los campos electromagnéticos y los campos magnéticos de la Tierra. A veces, usan fenómenos naturales como los terremotos o las mareas, y otras veces, crean sus propias señales, como ondas sísmicas artificiales.
La geofísica se divide en dos grandes áreas: la geofísica interna, que estudia el interior de la Tierra, y la geofísica externa, que se enfoca en lo que rodea a nuestro planeta.
Contenido
- Ramas de la Geofísica: ¿Qué estudia cada una?
- Geofísica Aplicada: Usos Prácticos
- Fenómenos Físicos que Estudia la Geofísica
- Gravedad: La Fuerza que nos Mantiene en la Tierra
- Flujo de Calor: El Motor Interno de la Tierra
- Vibraciones: Las Ondas Sísmicas
- Electricidad: Corrientes en la Tierra
- Ondas Electromagnéticas: Señales del Espacio y la Tierra
- Magnetismo: El Escudo de la Tierra
- Radiactividad: El Calor y el Tiempo de la Tierra
- Dinámica de Fluidos: El Movimiento en la Tierra
- Física de los Minerales: Las Propiedades de las Rocas
- Galería de imágenes
- Véase también
Ramas de la Geofísica: ¿Qué estudia cada una?
Geofísica Interna: El Corazón de la Tierra
La geofísica interna se dedica a explorar lo que hay dentro de la Tierra. Aquí te contamos algunas de sus áreas principales:
- Sismología: Esta rama estudia los terremotos y cómo se mueven las placas tectónicas. Usa los registros de las ondas sísmicas para entender la estructura interna de la Tierra.
- Geotermometría: Investiga cómo se mueve el calor dentro de la Tierra, especialmente el calor que viene de la radiactividad natural y de los volcanes.
- Geodinámica: Analiza las fuerzas y los cambios que ocurren en la Tierra, como el movimiento del manto y la litosfera.
- Prospección geofísica: Utiliza métodos físicos para encontrar recursos naturales como agua, petróleo o minerales, e incluso para descubrir sitios arqueológicos.
- Ingeniería geofísica: Aplica estos métodos para la construcción de edificios y obras públicas, asegurándose de que el terreno sea seguro.
- Vulcanología: Es el estudio de los volcanes, la lava y todo lo relacionado con ellos.
Geofísica Externa: El Entorno de Nuestro Planeta
La geofísica externa se enfoca en las características físicas del espacio que rodea a la Tierra:
- Geomagnetismo: Estudia el campo magnético terrestre, tanto el que se genera dentro de la Tierra como el que es influenciado por el viento solar.
- Paleomagnetismo: Se encarga de investigar cómo era el campo magnético de la Tierra en el pasado.
- Gravimetría: Mide el campo gravitatorio de la Tierra usando observaciones desde el suelo y desde satélites.
- Oceanografía: Estudia los océanos en todas sus formas, desde fenómenos pequeños hasta grandes eventos como El Niño.
- Meteorología: Analiza la atmósfera y el tiempo que hace, especialmente en la capa más cercana a la Tierra.
- Climatología: Investiga el clima de la Tierra, tanto el actual como el de épocas geológicas pasadas.
- Geofísica espacial: Estudia los procesos físicos en las capas superiores de la atmósfera, como la ionosfera y la magnetosfera, y cómo interactúan con el viento solar.
Geofísica Aplicada: Usos Prácticos
En general, geofísica aplicada o exploración geofísica se refiere al uso de métodos físicos y matemáticos para determinar las propiedades físicas de las rocas y sus contrastes. El propósito de tal determinación es conocer el arreglo de los cuerpos de roca en el interior de la Tierra, así como las anomalías presentes en ellas.
Algunos de los métodos de exploración geofísica más usados son: los métodos electromagnéticos, los métodos potenciales, y los métodos sísmicos.
El conocimiento del arreglo de las rocas en el interior de la Tierra puede tener un objetivo científico o comercial. Por ejemplo, conocer las dimensiones de un reservorio de hidrocarburos a través de métodos sísmicos o caracterizar la cámara magmática de un volcán a través de métodos gravimétricos.
También es utilizado en la ingeniería civil para estudiar un terreno donde se comenzará una construcción. Se hace una exploración para determinar la profundidad a la que se encuentran los estratos de roca sana, es decir, capaz de soportar la construcción.
La expresión geofísica aplicada es usada de forma intercambiable con las expresiones: métodos de prospección geofísica, exploración geofísica e incluso, aunque de forma muy poco frecuente, ingeniería geofísica.
La geofísica aplicada usa la física y las matemáticas para entender las propiedades de las rocas bajo tierra. Esto ayuda a saber cómo están distribuidas las rocas y si hay algo diferente o "anómalo" en ellas.
Algunos métodos comunes son los electromagnéticos, los potenciales y los sísmicos. Conocer la disposición de las rocas puede tener fines científicos o comerciales. Por ejemplo, se puede usar para saber el tamaño de un depósito de petróleo o para estudiar la cámara de magma de un volcán.
También es muy útil en la ingeniería civil. Antes de construir algo, se explora el terreno para encontrar rocas fuertes que puedan soportar la construcción.
Fenómenos Físicos que Estudia la Geofísica
La geofísica es una ciencia que combina muchas áreas. Los geofísicos aplican principios de la física para estudiar el interior de la Tierra. Dependiendo del problema, se elige el método adecuado. Por ejemplo, para buscar agua subterránea, se usan métodos eléctricos. Para encontrar minerales, se pueden usar métodos de gravedad o magnéticos. Para el petróleo y el gas, se hacen estudios gravimétricos y magnéticos para tener una idea de la estructura de las rocas. Luego, se usan estudios sísmicos para un análisis más detallado.
Gravedad: La Fuerza que nos Mantiene en la Tierra
La atracción de la Luna y el Sol causa las mareas en los océanos, con dos mareas altas y dos mareas bajas cada día.
La fuerza de la gravedad hace que las rocas más profundas se compriman, aumentando su densidad. Al medir la aceleración de la gravedad en la superficie, los científicos pueden buscar depósitos de minerales. El campo gravitatorio también nos da información sobre cómo se mueven las placas tectónicas. La forma de la Tierra se define por una superficie llamada geoide, que sería el nivel medio del mar si los océanos cubrieran todo el planeta.
Flujo de Calor: El Motor Interno de la Tierra
La Tierra se está enfriando lentamente. Este enfriamiento genera el campo magnético terrestre y el movimiento de las placas tectónicas a través de la convección del manto. Las principales fuentes de calor son el calor que quedó desde la formación de la Tierra y la radiactividad de ciertos elementos.
El calor se transporta hacia la superficie principalmente por convección térmica, como el agua hirviendo en una olla. Sin embargo, en algunas capas, el calor se mueve por conducción. Parte del calor sube desde el fondo del manto en forma de "plumas" de material caliente. El calor que sale a la superficie de la Tierra es una fuente potencial de energía geotérmica.
Vibraciones: Las Ondas Sísmicas
Las ondas sísmicas son vibraciones que viajan por el interior de la Tierra o por su superficie. La Tierra entera también puede vibrar de formas especiales llamadas modos normales. Los movimientos del suelo causados por estas ondas se miden con sismógrafos.
Si las ondas vienen de un terremoto o una explosión, se pueden usar las mediciones de varios lugares para encontrar el origen. Localizar los terremotos nos ayuda a entender las placas tectónicas y el movimiento del manto terrestre.
Registrar las ondas sísmicas de fuentes controladas (como explosiones pequeñas) nos da información sobre la región por donde viajan. Si la densidad o la composición de la roca cambia, las ondas se reflejan. Estas reflexiones, estudiadas con la sismología de reflexión, nos dan mucha información sobre la estructura de la Tierra a varios kilómetros de profundidad y se usan para buscar petróleo y gas. Los cambios en la dirección de las ondas, llamados refracción sísmica, nos ayudan a conocer la estructura profunda de la Tierra.
Los terremotos pueden ser peligrosos. Entender cómo ocurren ayuda a estimar mejor el riesgo y a mejorar la ingeniería sísmica para construir edificios más seguros.
Electricidad: Corrientes en la Tierra
Aunque la electricidad es más evidente durante las tormentas eléctricas, siempre hay un campo eléctrico cerca de la superficie de la Tierra. La atmósfera tiene una carga positiva debido a los rayos cósmicos. Una corriente eléctrica de unos 1800 amperios fluye en un circuito global, bajando desde la ionosfera y subiendo de nuevo a través de las tormentas.
En geofísica, se usan varios métodos eléctricos. Algunos miden el potencial espontáneo, que aparece en el suelo por causas naturales o humanas. Las corrientes telúricas fluyen en la Tierra y los océanos. Estas corrientes pueden usarse para detectar cambios en la resistividad eléctrica de las estructuras subterráneas. Los geofísicos también pueden generar su propia corriente eléctrica para estos estudios.
Ondas Electromagnéticas: Señales del Espacio y la Tierra
Las ondas electromagnéticas se producen en la ionosfera, la magnetosfera y el núcleo externo de la Tierra. Se cree que algunos sonidos de radio, como el "Coro del amanecer", son causados por electrones atrapados en el cinturón de radiación de Van Allen. Los silbadores son ondas de radio producidas por los rayos. Los terremotos también pueden generar ondas electromagnéticas.
En el núcleo externo de la Tierra, que es de hierro líquido y muy conductor, los campos magnéticos se generan por corrientes eléctricas. Las ondas Alfvén son ondas especiales que se dan en la magnetosfera o en el núcleo.
Los métodos electromagnéticos usados para la prospección geofísica incluyen la electromagnética transitoria, la magnetotelúrica y el registro electromagnético del fondo marino.
Magnetismo: El Escudo de la Tierra
El campo magnético terrestre protege a la Tierra del peligroso viento solar y ha sido usado por mucho tiempo para la navegación. Se origina por los movimientos del hierro líquido en el núcleo externo de la Tierra. El campo magnético en la atmósfera superior causa las auroras polares.
El campo magnético de la Tierra es como el de un dipolo inclinado, pero cambia con el tiempo. La mayoría de las veces, el polo geomagnético está cerca del polo geográfico, pero cada cientos de miles de años, la polaridad del campo terrestre se invierte. Estas inversiones geomagnéticas se han registrado en las rocas volcánicas y en el fondo marino, formando franjas magnéticas paralelas.
Estas franjas nos dan información sobre la expansión del fondo oceánico, que es parte de la tectónica de placas. También son la base de la magnetoestratigrafía, que ayuda a fechar eventos geológicos. Además, la magnetización en las rocas se usa para medir el movimiento de los continentes.
Radiactividad: El Calor y el Tiempo de la Tierra
La desintegración radiactiva es responsable de casi el 80% del calor que se produce en el interior de la Tierra. Este calor es el que impulsa el geodinamo (que genera el campo magnético) y la tectónica de placas. Los principales elementos que producen calor son el potasio-40, el uranio-238, el uranio-235 y el torio-232.
Los elementos radiactivos también se usan para la datación radiométrica, que es el método principal para establecer una escala de tiempo precisa en la geocronología. Los isótopos inestables se desintegran a velocidades predecibles, lo que permite fechar con exactitud eventos recientes y de épocas geológicas muy antiguas.
Dinámica de Fluidos: El Movimiento en la Tierra
Los movimientos de fluidos ocurren en la magnetosfera, la atmósfera, el océano, el manto terrestre y el núcleo externo de la Tierra. Incluso el manto, aunque es muy denso, fluye como un fluido durante largos periodos de tiempo. Este flujo se ve en fenómenos como el isostasia (el equilibrio de la corteza terrestre) y las plumas del manto. El flujo del manto impulsa la tectónica de placas, y el flujo en el núcleo de la Tierra impulsa el geodinamo.
La dinámica de fluidos geofísicos es una herramienta clave en la oceanografía física y la meteorología. La rotación de la Tierra tiene un gran efecto en el movimiento de los fluidos, a menudo debido al efecto Coriolis. En la atmósfera, esto crea patrones a gran escala como las ondas de Rossby y determina cómo se mueven las tormentas. En el océano, impulsa patrones de circulación grandes.
Física de los Minerales: Las Propiedades de las Rocas
Es importante entender las propiedades físicas de los minerales para saber de qué está hecho el interior de la Tierra, basándose en la sismología, el gradiente geotérmico y otras informaciones. Los físicos de minerales estudian la elasticidad de los minerales, cómo cambian a alta presión y temperatura, y cómo fluyen las rocas.
La deformación de las rocas por descenso permite que fluyan, aunque en periodos cortos son frágiles. La viscosidad de las rocas se ve afectada por la temperatura y la presión, y esto a su vez determina la velocidad a la que se mueven las placas tectónicas.
El agua es una sustancia muy compleja y sus propiedades únicas son esenciales para la vida. Sus propiedades físicas dan forma a la hidrosfera y son una parte esencial del ciclo del agua y del clima. Sus propiedades determinan la evaporación y los cambios de temperatura en la atmósfera. Los muchos tipos de precipitación implican procesos complejos. Parte del agua de lluvia se convierte en agua subterránea, y su flujo incluye fenómenos como la percolación. La conductividad del agua hace que los métodos eléctricos y electromagnéticos sean útiles para seguir el flujo de agua subterránea. Las propiedades físicas del agua, como la salinidad, afectan mucho su movimiento en los océanos.
Las muchas formas del hielo forman la criosfera y se presentan como capa de hielo, glaciar, hielo marino, hielo de agua dulce, nieve y suelo congelado (o permafrost).
Galería de imágenes
-
Edad de la corteza oceánica. La mayor parte de la información proviene de las secuencias de inversiones de polaridad magnética registradas en el sustrato marino calibradas con dataciones absolutas.
Véase también
En inglés: Geophysics Facts for Kids
