Módulos Elásticos

• Módulo de Young (E): Expresa la relación entre el esfuerzo aplicado a un cuerpo y su deformación longitudinal. Se define como: E = Esfuerzo aplicado / Deformación longitudinal. La deformación es cuantificable longitudinalmente.
• Módulo de Poisson (ρ): Indica la relación entre la deformación unitaria transversal y la deformación longitudinal. Se define como: ρ = Deformación transversal / Deformación longitudinal. Su valor se encuentra entre 0 y 0.5.
• Módulo de Rigidez o Cizallamiento (ν): Expresa la deformación en medida angular. Es un parámetro que representa la resistencia de los materiales al cambio de forma sin cambio de volumen. Se define como: ν = (Fuerza / Superficie) / Ángulo de deformación, y se mide en N/m².
• Módulo de Incompresibilidad o Bulk (K): Representa la resistencia de un cuerpo al cambio de volumen sin variar su forma. Se define como: K = Presión / (Cambio de Volumen / Volumen inicial).

Propagación de Ondas Sísmicas

• Tipos de Ondas:
  • Transversales (S): Partículas se mueven perpendicularmente a la dirección de propagación.
  • Longitudinales (P): También conocidas como ondas de dilatación-compresión, las partículas se mueven en la misma dirección de la propagación.
  • Rayleigh: Movimiento elíptico de las partículas.
  • Love: Movimiento transversal horizontal.
• Frente de Onda: Lugar geométrico de todos los puntos alcanzados por una onda sísmica en un mismo instante.
• Rayo Sísmico: Líneas perpendiculares al frente de onda. Físicamente, este término no tiene una realidad tangible.

Leyes de Propagación de Ondas

• Ley de Huygens: Todo punto alcanzado por un frente de ondas se convierte en un foco emisor de ondas secundarias.
• Principio de Fermat: Entre dos puntos, el rayo sísmico seguirá el camino que le tome el menor tiempo posible.
• Ley de Snell: Describe los fenómenos de reflexión y refracción de las ondas.

Intensidad y Magnitud Sísmica

• Intensidad: Estimación de los daños producidos por un terremoto en un punto específico. Considera factores como daños en obras civiles y desarrollo de fracturas.
• Magnitud: Expresión de la energía liberada por un terremoto, medida a través de los daños que produce en la superficie terrestre.
• Isosistas: Líneas que unen puntos de igual intensidad sísmica.

Ley de Ohm

La ley de Ohm, postulada por Simon Ohm, establece que la diferencia de potencial (V) entre los extremos de un conductor es proporcional a la intensidad de la corriente (I) que circula por él. Ohm completó la ley con la noción de resistencia eléctrica (R), que es el factor de proporcionalidad en la relación V = R * I.

El Dipolo Terrestre

La característica del dipolo que genera el campo magnético terrestre es m = 8 x 10²² Am², donde m es el momento magnético generado por una corriente eléctrica I que circula por una espira de área S (m = IS).

Variación Secular del Campo Magnético

• Son las variaciones temporales del campo magnético terrestre.
• Son de muy largo periodo.
• Se aprecian a partir de valores medios anuales durante varios años.

Efecto total de la variación secular

• Campo del dipolo (B_d): Disminución continua del momento magnético (0.05% anual).
• Campo residual (no dipolar) (B_md): Movimiento en espiral del polo magnético en torno al polo de rotación de la Tierra.
• Cambio en la orientación del eje del dipolo: Movimiento de precesión hacia el oeste de 0.05% por año.

En algo más de dos siglos, ha disminuido el momento del campo magnético terrestre, se ha confirmado el desplazamiento del eje para el dipolo central y la deriva hacia el oeste del campo no dipolar.

Variaciones del Campo Magnético

Campo dipolar

• Disminución continua del momento magnético del dipolo: 0.05% anual, lo que supone una disminución de aproximadamente 0.5 x 10²² Am².
• Cambios en la orientación del eje del dipolo: movimiento de precesión hacia el oeste de 0.05% año en longitud y otro cambio en latitud de 0.02% año.

Campo no dipolar

• La variación secular del campo no dipolar equivale a una deriva del campo de este a oeste, con una velocidad de aproximadamente 0.2º de longitud/año.

Origen del Campo Magnético Interno

¿A qué se debe la forma del campo magnético? ¿Por qué se producen las variaciones seculares?

Modelos propuestos

a) La Tierra como una esfera homogénea y permanentemente magnetizada: m = MV, donde M es la magnetización (80 A/m). La magnetita (M = 10⁵ A/m) podría ser una sustancia capaz de generar un campo magnético, pero…

b) Rotación de cargas eléctricas: Todo astro en rotación tiene un momento magnético proporcional a su momento cinético. Esto implicaría la existencia de corrientes eléctricas de intensidad muy elevadas, pero…

c) Procesos dinámicos en el interior de la Tierra: Dinamo autoexcitada. El núcleo terrestre, de naturaleza fluida y alta densidad, genera corrientes eléctricas al circular un material conductor en presencia de un campo magnético. Estas corrientes realimentan el campo inductor. Sin embargo, un mecanismo con simetría de revolución es incapaz de mantener un campo magnético estable.

d) Dinamo autoinducida: Basado en la similitud analógica con una dinamo de disco homopolar.

Campo Magnético Externo

El campo magnético externo es producido fuera de la Tierra.

• Las variaciones periódicas dependen de la influencia del Sol y la Luna (periodos de las órbitas, rotación, actividad de las manchas solares).
• Variaciones con periodos menores de 10 minutos (2 a 10 segundos): pulsaciones magnéticas.
• Perturbaciones no periódicas: tormentas magnéticas.

Magnetosfera: 10-100 radios terrestres.

Ionosfera: 50-500 km de altitud.

• Modelización de la magnetosfera

Teorías de la Variación Secular

La deriva hacia el oeste del campo no dipolar se relaciona con un acoplamiento viscoso y electromagnético entre el manto y la superficie exterior del núcleo terrestre.

La diferencia de velocidad angular en los procesos de convección entre el núcleo más externo y el resto del núcleo (e incluso respecto al manto) puede explicar la formación de un campo toroidal, debido a la diferencia de conductividad entre la capa más externa del núcleo y la más baja del manto.

Las variaciones temporales del campo no dipolar se deben a las corrientes de convección en la superficie del núcleo.

Tormentas Magnéticas

Perturbaciones no periódicas del campo magnético, que pueden llegar a tener amplitudes de hasta 400 nT. Se inician prácticamente de manera simultánea en todo el planeta. Su origen se debe a la interacción de las partículas emitidas de forma continua desde el Sol, especialmente durante las erupciones solares.

Las partículas viajan con velocidades supersónicas (400 km/s) y llegan a la Tierra 20-40 horas después de su emisión. La interacción de estas partículas con el campo magnético terrestre da origen a la magnetosfera.

Las tormentas magnéticas se denominan con la letra D, y su fase principal se representa por un campo magnético externo homogéneo orientado a lo largo del eje de los polos geomagnéticos.

La magnetosfera (500-60,000 km) contiene gran parte de la exosfera (700-10,000 km) y es la parte más externa y amplia de la atmósfera terrestre. Comienza a unos 500 km de altura, por encima de la ionosfera, donde las partículas ionizadas de la atmósfera interaccionan con mayor intensidad con el campo magnético terrestre. La magnetosfera interacciona con el viento solar en una región denominada magnetopausa, que se encuentra a unos 60,000 km de la Tierra en dirección Tierra-Sol y a mucha mayor distancia en la dirección opuesta. Por delante de la magnetopausa se encuentra la superficie de choque entre el viento solar y el campo magnético. En esta región, el plasma solar se frena rápidamente antes de ser desviado por el resto de la magnetosfera. Las partículas cargadas del viento solar son arrastradas por el campo magnético sobre los polos, dando lugar a la formación de auroras polares, boreales en el hemisferio norte y australes en el hemisferio sur. En el lado no iluminado, las líneas de campo se deforman y alargan, arrastradas por el viento solar, alcanzando un tamaño de 300,000 km en la dirección opuesta al Sol. A unos pocos km de la superficie terrestre, se encuentra una región en el ecuador magnético en la que muchas de las partículas cargadas son atrapadas y aceleradas, formando los cinturones de Van Allen o cinturones de radiación.

• Magnetómetros
• Anomalías magnéticas