Onda P

Este artículo trata sobre el tipo de onda sísmica. Para conocer el término utilizado en electrocardiografía, consulte Onda P (electrocardiografía) . Onda P también puede referirse a un tipo de función de onda electrónica en física atómica; ver orbital atómico .

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Temblores
Tipos Premonición Réplica Estocada ciega Doblete Interplate Intraplaca Megathrust Activado de forma remota Lento Submarino Supershear Tsunami Enjambre de terremotos
Causas Movimiento de falla Vulcanismo Sismicidad inducida
Caracteristicas Epicentro Hipocentro Zona de sombra Ondas sísmicas Onda P Onda S
Medición Sismómetro Escalas de magnitud sísmica Escalas de intensidad sísmica
Predicción Comité Coordinador de Predicción de Terremotos Previsión
Otros temas División de la onda de corte Ecuación de Adams-Williamson Regiones de Flinn – Engdahl Ingeniería Sísmica Sismita Sismología
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Onda plana P

Representación de la propagación de una onda P en una cuadrícula 2D (forma empírica) ^{[ aclaración necesaria ]}

Una onda P ( onda primaria u onda de presión ) es uno de los dos tipos principales de ondas corporales elásticas , llamadas ondas sísmicas en sismología. Las ondas P viajan más rápido que otras ondas sísmicas y, por lo tanto, son la primera señal de un terremoto que llega a cualquier lugar afectado o a un sismógrafo . Las ondas P pueden transmitirse a través de gases, líquidos o sólidos.

Nomenclatura

El nombre de onda P puede significar onda de presión (ya que se forma a partir de compresiones alternas y rarefacciones ) o onda primaria (ya que tiene alta velocidad y, por lo tanto, es la primera onda que registra un sismógrafo). ^[1] El nombre de onda S representa otro modo de propagación de onda sísmica, que significa onda secundaria o de corte.

Ondas sísmicas en la Tierra

Ver también: límite núcleo-manto , discontinuidad de Mohorovičić , zona de baja velocidad y discontinuidad de Lehmann

Velocidad de las ondas sísmicas en la Tierra frente a la profundidad. ^[2] La velocidad insignificante de la onda S en el núcleo externo ocurre porque es líquido, mientras que en el núcleo interno sólido la velocidad de la onda S no es cero.

Las ondas primarias y secundarias son ondas corporales que viajan dentro de la Tierra. El movimiento y el comportamiento de las ondas P y S en la Tierra se monitorean para sondear la estructura interior de la Tierra . Las discontinuidades en la velocidad en función de la profundidad son indicativas de cambios en la fase o composición. Las diferencias en los tiempos de llegada de las ondas que se originan en un evento sísmico como un terremoto como resultado de las ondas que toman diferentes caminos permiten mapear la estructura interna de la Tierra. ^{[3] [4]}

Zona de sombra de onda P

Zona de sombra de onda P (de USGS )

Casi toda la información disponible sobre la estructura del interior profundo de la Tierra se deriva de las observaciones de los tiempos de viaje, reflejos , refracciones y transiciones de fase de ondas corporales sísmicas o modos normales . Las ondas P viajan a través de las capas fluidas del interior de la Tierra y, sin embargo, se refractan ligeramente cuando atraviesan la transición entre el manto semisólido y el núcleo externo líquido . Como resultado, hay una " zona de sombra " de ondas P entre 103 ° y 142 ° ^[5] desde el foco del terremoto, donde las ondas P iniciales no se registran en los sismómetros. Por el contrario, las ondas S no viajan a través de líquidos.

Como advertencia de terremoto

La alerta anticipada de terremotos es posible detectando las ondas primarias no destructivas que viajan más rápidamente a través de la corteza terrestre que las ondas secundarias destructivas y de Rayleigh .

La cantidad de advertencia anticipada depende del retraso entre la llegada de la onda P y otras ondas destructivas, generalmente del orden de segundos hasta aproximadamente 60 a 90 segundos para terremotos grandes, profundos y distantes como el terremoto de Tohoku de 2011 . La efectividad de la advertencia anticipada depende de la detección precisa de las ondas P y del rechazo de las vibraciones del suelo causadas por la actividad local (como camiones o construcción). Los sistemas de alerta temprana de terremotos se pueden automatizar para permitir acciones de seguridad inmediatas, como emitir alertas, detener ascensores en los pisos más cercanos y desconectar los servicios públicos.

Propagación

Velocidad

En sólidos isotrópicos y homogéneos, una onda P viaja en línea recta longitudinal ; así, las partículas del sólido vibran a lo largo del eje de propagación (la dirección del movimiento) de la energía de las olas. La velocidad de las ondas P en ese tipo de medio está dada por

${\displaystyle v_{\mathrm {p} }\;=\;{\sqrt {\frac {\,K+{\tfrac {4}{3}}\mu \;}{\rho }}}\;=\;{\sqrt {\frac {\,\lambda +2\mu \;}{\rho }}}}$

donde K es el módulo volumétrico (el módulo de incompresibilidad), μ es el módulo de corte (módulo de rigidez, a veces denotado como G y también llamado segundo parámetro de Lamé ), ρ es la densidad del material a través del cual se propaga la onda, y λ es el primer parámetro de Lamé .

En situaciones típicas en el interior de la Tierra, la densidad ρ generalmente varía mucho menos que K o μ , por lo que la velocidad está mayormente "controlada" por estos dos parámetros.

El módulo de elasticidad módulo de la onda P , , se define de manera que y por lo tanto${\displaystyle M}$${\displaystyle \,M=K+{\tfrac {4}{3}}\mu \,}$

${\displaystyle v_{\mathrm {p} }={\sqrt {\frac {\,M\;}{\rho }}}}$

Los valores típicos de la velocidad de la onda P en terremotos están en el rango de 5 a 8 km / s. La velocidad precisa varía según la región del interior de la Tierra, desde menos de 6 km / s en la corteza terrestre hasta 13,5 km / s en el manto inferior y 11 km / s a ​​través del núcleo interno. ^[6]

Velocidad en tipos de rocas comunes ^[7]

Tipo de roca	Velocidad [m / s]	Velocidad [pies / s]
Arenisca no consolidada	4.600–5.200	15.000-17.000
Arenisca consolidada	5.800	19.000
Esquisto	1.800–4.900	6.000-16.000
Caliza	5.800–6.400	19.000-21.000
Dolomita	6.400–7.300	21.000-24.000
Anhidrita	6.100	20.000
Granito	5.800–6.100	19.000-20.000
Gabro	7.200	23,600

El geólogo Francis Birch descubrió una relación entre la velocidad de las ondas P y la densidad del material en el que viajan las ondas:

${\displaystyle v_{\mathrm {p} }=a(\,{\bar {M}}\,)+b\,\rho }$

que más tarde se conoció como la ley de Birch . (El símbolo a () es una función tabulada empíricamente y b es una constante).

Ver también

• Sistema de alerta de terremotos
• Olas de cordero
• Ola de amor
• Onda S
• Onda de superficie

Referencias

1. Milsom, J. (2003). Geofísica de campo . La serie de guías de campo geológico. 25 . John Wiley e hijos. pag. 232. ISBN 978-0-470-84347-5. Consultado el 25 de febrero de 2010 .
2. GR Helffrich y BJ Wood (2002). "El manto de la Tierra" (PDF) . Naturaleza . 412 (2 de agosto): 501–7. doi : 10.1038 / 35087500 . PMID 11484043 . S2CID 4304379 .   
3. Justin L Rubinstein, DR Shelly y WL Ellsworth (2009). "Temblor no volcánico: una ventana a las raíces de las zonas de falla" . En S. Cloetingh, Jorg Negendank (ed.). Nuevas fronteras en ciencias integradas de la tierra sólida . Saltador. pag. 287 y sigs . ISBN 978-90-481-2736-8. El análisis de ondas sísmicas proporciona un medio directo de alta resolución para estudiar la estructura interna de la Tierra ...
4. CMR Fowler (2005). "§4.1 Ondas a través de la Tierra" . La tierra sólida: una introducción a la geofísica global (2ª ed.). Prensa de la Universidad de Cambridge. pag. 100. ISBN 978-0-521-58409-8. La sismología es el estudio del paso de ondas elásticas a través de la Tierra. Podría decirse que es el método más poderoso disponible para estudiar la estructura del interior de la Tierra, especialmente la corteza y el manto.
5. Lowrie, William. Los fundamentos de la geofísica . Cambridge University Press, 1997, pág. 149.
6. Dziewonski, Adam M .; Anderson, Don L. (1981). "Modelo terrestre de referencia preliminar". Física de la Tierra e Interiores Planetarios . 25 (4): 297–356. Código Bibliográfico : 1981PEPI ... 25..297D . doi : 10.1016 / 0031-9201 (81) 90046-7 .
7. "Registro acústico" . Geofísica. Agencia de Protección Ambiental de EE . UU . 2011-12-12 . Consultado el 3 de febrero de 2015 .

• "Glosario fotográfico de terremotos" . US Geological Survey " . Archivado desde el original el 27 de febrero de 2009. Consultado el 8 de marzo de 2009 .

Enlaces externos

• Animación de una onda P
• Calculadora de velocidad de onda P
• Catálogo de Purdue de ilustraciones animadas de ondas sísmicas
• Animaciones que ilustran conceptos simples de propagación de ondas por Jeffrey S. Barker
• Redes bayesianas para la clasificación de la magnitud de los terremotos en un sistema de alerta temprana