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Sonidos que sacuden la Tierra: ¿Sabes qué causa el ruido sísmico?
En geofísica, geología y campos relacionados, como la ingeniería civil, el ruido sísmico se refiere a vibraciones del suelo relativamente duraderas causadas por diversas razones. Estas vibraciones suelen considerarse componentes no interpretables o no deseados de la grabación de la señal. El origen físico del ruido sísmico proviene principalmente de fuentes en la superficie o cerca de ella y consiste casi en su totalidad en ondas superficiales elásticas.
Las ondas de baja frecuencia (por debajo de 1 Hz) a menudo se denominan microsismos, mientras que las ondas de alta frecuencia (por encima de 1 Hz) se denominan picosismos.
Las principales fuentes de ondas sísmicas incluyen las actividades humanas (como el tráfico o la actividad industrial), el viento y otros fenómenos atmosféricos, los ríos y las olas del océano. El ruido sísmico es relevante para todos los campos científicos que dependen de la sismología, incluida la geología, la exploración petrolera, la hidrología, así como la ingeniería sísmica y el monitoreo de la salud estructural.
Este ruido suele perturbar las actividades sensibles a las vibraciones externas, como la vigilancia e investigación de terremotos, el fresado de precisión, los telescopios, la detección de ondas gravitacionales y el crecimiento de cristales. Sin embargo, el ruido sísmico también tiene usos prácticos, como la determinación de las propiedades dinámicas de baja deformación y variables en el tiempo de las estructuras de ingeniería civil (como puentes, edificios y presas); la realización de estudios sísmicos de estructuras subterráneas de varios tamaños, a menudo utilizando técnicas sísmicas. interferometría y vigilancia ambiental, como en la sismología fluvial.
Fuentes de ruido sísmico
Los estudios sobre los orígenes del ruido sísmico han demostrado que la parte de baja frecuencia del espectro (por debajo de 1 Hz) proviene principalmente de causas naturales, principalmente el impacto de las olas del océano. En particular, el pico observado globalmente entre 0,1 y 0,3 Hz está claramente relacionado con la interacción de ondas de agua de la misma frecuencia. En la parte de alta frecuencia (por encima de 1 Hz), el ruido sísmico es causado principalmente por actividades humanas como el tráfico rodado y el trabajo industrial; pero fuentes naturales como los ríos también pueden contribuir a este efecto.
Por encima de 1 Hz, el viento y otros fenómenos atmosféricos también pueden ser fuentes importantes de vibraciones del suelo.
Por ejemplo, en Camerún, los "temblores en los pies" provocados por los hinchas de fútbol al pisar fuerte se encuentran entre las actividades no antropogénicas observadas durante períodos de baja actividad sísmica. Alrededor de la bahía de Bonny, en el Golfo de Guinea, aparecen pulsos cada 26 a 28 segundos, que se cree son reflejos de las corrientes subterráneas de los rápidos, una señal del poder de las olas.
Características físicas del ruido sísmico
La amplitud de las vibraciones del ruido sísmico suele estar entre 0,1 y 10 μm/s. El modelo de ruido de fondo evaluado globalmente muestra características dependientes de la frecuencia. El ruido sísmico incluye una pequeña cantidad de ondas corporales (ondas P y S), pero las ondas superficiales (ondas Love y Rayleigh) son los componentes principales porque son excitadas preferentemente por procesos de fuente terrestre. Estas ondas están dispersas, lo que significa que su velocidad de fase varía con la frecuencia (en términos generales, disminuye al aumentar la frecuencia).
Historia del ruido sísmicoDebido a que la curva de dispersión (función de frecuencia de la velocidad de fase o pereza, etc.) relaciona la variación de la velocidad de la onda transversal con la profundidad, se puede utilizar como una herramienta no intrusiva para determinar la estructura sísmica del subsuelo.
En condiciones normales, el ruido sísmico tiene una amplitud muy baja y no es perceptible para los humanos, ni tampoco pudo registrarse en la mayoría de los primeros sismógrafos de finales del siglo XIX. Sin embargo, a principios del siglo XX, el sismólogo japonés Ōmori Fumiyoshi pudo registrar las vibraciones ambientales en los edificios y determinar la frecuencia de resonancia del edificio. Al principio de la historia de la sismología se reconoció que el ruido sísmico global de entre 30 y 5 segundos era causado por el océano, y Longuet-Higgins publicó una teoría exhaustiva en 1950.
Aplicaciones actuales del ruido sísmico
Con el avance de la ciencia y la tecnología, especialmente con el auge de la interferometría sísmica desde la década de 1990, la aplicación del ruido sísmico ha seguido expandiéndose. Por ejemplo, utilizando el análisis de vibraciones ambientales y campos de ondas sísmicas aleatorios, los científicos pueden caracterizar las estructuras del subsuelo utilizando espectros de potencia, análisis de picos H/V, curvas de dispersión y funciones de autocorrelación. Sin duda, el método de estación única y el método de matriz han aportado nuevas perspectivas a la sismología.
Por último, el ruido sísmico también se considera un indicador indirecto del desarrollo económico, que refleja cambios en las actividades humanas.
Con el impacto de la epidemia de COVID-19, la reducción de las actividades humanas ha reducido significativamente el ruido sísmico, convirtiéndose en una ventana única para observar el entorno externo. En el futuro, a medida que profundicemos nuestra comprensión del ruido sísmico, ¿seremos capaces de descubrir más misterios de los fenómenos naturales?
