Geofísica
Física de la Tierra y sus alrededores

imagen en color falso
Edad del fondo marino. Gran parte de la información sobre datación proviene de anomalías magnéticas. [1]
Simulación por computadora del campo magnético de la Tierra en un período de polaridad normal entre inversiones [2]

La geofísica ( / ˌdʒiːoʊˈfɪzɪks / ) es una disciplina de las ciencias naturales que se ocupa de los procesos físicos y las propiedades físicas de la Tierra y su entorno espacial circundante , y del uso de métodos cuantitativos para su análisis. Los geofísicos, que suelen estudiar geofísica, física o una de las ciencias de la Tierra a nivel de posgrado, realizan investigaciones en una amplia gama de disciplinas científicas. El término geofísica se refiere clásicamente a aplicaciones de la Tierra sólida: la forma de la Tierra ; sus campos gravitatorios , magnéticos y electromagnéticos  ; su estructura y composición internas ; su dinámica y su expresión superficial en la tectónica de placas , la generación de magmas , el vulcanismo y la formación de rocas. [3] Sin embargo, las organizaciones de geofísica modernas y los científicos puros utilizan una definición más amplia que incluye el ciclo del agua , incluida la nieve y el hielo; la dinámica de fluidos de los océanos y la atmósfera ; electricidad y magnetismo en la ionosfera y la magnetosfera y física solar-terrestre ; y problemas análogos asociados con la Luna y otros planetas. [3] [4] [5] [6] [7] [8]

Aunque la geofísica solo fue reconocida como disciplina independiente en el siglo XIX, sus orígenes se remontan a la antigüedad. Las primeras brújulas magnéticas se fabricaron a partir de piedras imán , mientras que las brújulas magnéticas más modernas desempeñaron un papel importante en la historia de la navegación. El primer instrumento sísmico se construyó en el año 132 d. C. Isaac Newton aplicó su teoría de la mecánica a las mareas y a la precesión de los equinoccios ; y se desarrollaron instrumentos para medir la forma, la densidad y el campo gravitatorio de la Tierra, así como los componentes del ciclo del agua. En el siglo XX, se desarrollaron métodos geofísicos para la exploración remota de la Tierra sólida y del océano, y la geofísica desempeñó un papel esencial en el desarrollo de la teoría de la tectónica de placas.

La geofísica se aplica a las necesidades sociales, como los recursos minerales , la mitigación de peligros naturales y la protección del medio ambiente . [4] En la geofísica de exploración , los datos de estudios geofísicos se utilizan para analizar posibles yacimientos de petróleo y depósitos minerales, localizar aguas subterráneas, encontrar reliquias arqueológicas, determinar el espesor de los glaciares y suelos, y evaluar sitios para la remediación ambiental .

Fenómenos físicos

La geofísica es una disciplina sumamente interdisciplinaria y los geofísicos contribuyen a todas las áreas de las ciencias de la Tierra , mientras que algunos geofísicos realizan investigaciones en las ciencias planetarias . Para brindar una idea más clara sobre lo que constituye la geofísica, esta sección describe los fenómenos que se estudian en física y cómo se relacionan con la Tierra y sus alrededores. Los geofísicos también investigan los procesos físicos y las propiedades de la Tierra, sus capas de fluidos y el campo magnético junto con el entorno cercano a la Tierra en el Sistema Solar , que incluye otros cuerpos planetarios.

Gravedad

Imagen del globo que combina el color con la topografía.
Un mapa de desviaciones de la gravedad a partir de una Tierra idealizada y perfectamente lisa

La atracción gravitatoria de la Luna y el Sol da lugar a dos mareas altas y dos mareas bajas cada día lunar, o cada 24 horas y 50 minutos. Por lo tanto, hay un intervalo de 12 horas y 25 minutos entre cada marea alta y entre cada marea baja. [9]

Las fuerzas gravitacionales hacen que las rocas presionen a las rocas más profundas, aumentando su densidad a medida que aumenta la profundidad. [10] Las mediciones de la aceleración gravitacional y el potencial gravitacional en la superficie de la Tierra y por encima de ella se pueden utilizar para buscar depósitos minerales (ver anomalía de la gravedad y gravimetría ). [11] El campo gravitacional de la superficie proporciona información sobre la dinámica de las placas tectónicas . La superficie geopotencial llamada geoide es una definición de la forma de la Tierra. El geoide sería el nivel medio global del mar si los océanos estuvieran en equilibrio y pudieran extenderse a través de los continentes (como con canales muy estrechos). [12]

Flujo de calor

Imagen pseudocolor en perfil vertical.
Un modelo de convección térmica en el manto terrestre . Las delgadas columnas rojas son penachos del manto .

La Tierra se está enfriando y el flujo de calor resultante genera el campo magnético de la Tierra a través de la geodinamo y la tectónica de placas a través de la convección del manto . [13] Las principales fuentes de calor son: el calor primordial debido al enfriamiento de la Tierra y la radiactividad en la corteza superior de los planetas. [14] También hay algunas contribuciones de las transiciones de fase . El calor se transporta principalmente a la superficie por convección térmica , aunque hay dos capas límite térmicas (el límite núcleo-manto y la litosfera ) en las que el calor se transporta por conducción . [15] Parte del calor se transporta desde la parte inferior del manto por las columnas del manto . El flujo de calor en la superficie de la Tierra es de aproximadamente 4,2 × 10 13 W y es una fuente potencial de energía geotérmica . [16]

Vibraciones

Bloques deformados con rejillas en la superficie.
Ilustración de las deformaciones de un bloque por ondas corporales y ondas superficiales (ver onda sísmica )

Las ondas sísmicas son vibraciones que viajan a través del interior de la Tierra o a lo largo de su superficie. [17] La ​​Tierra entera también puede oscilar en formas que se denominan modos normales u oscilaciones libres de la Tierra . Los movimientos del suelo a partir de ondas o modos normales se miden utilizando sismógrafos . Si las ondas provienen de una fuente localizada, como un terremoto o una explosión, se pueden utilizar mediciones en más de una ubicación para localizar la fuente. Las ubicaciones de los terremotos proporcionan información sobre la tectónica de placas y la convección del manto. [18] [19]

El registro de ondas sísmicas de fuentes controladas proporciona información sobre la región por la que viajan las ondas. Si la densidad o la composición de la roca cambia, las ondas se reflejan. Las reflexiones registradas mediante sismología de reflexión pueden proporcionar una gran cantidad de información sobre la estructura de la Tierra hasta varios kilómetros de profundidad y se utilizan para aumentar nuestra comprensión de la geología, así como para explorar petróleo y gas. [11] Los cambios en la dirección de viaje, llamados refracción , se pueden utilizar para inferir la estructura profunda de la Tierra . [19]

Los terremotos suponen un riesgo para los seres humanos . Comprender sus mecanismos, que dependen del tipo de terremoto (por ejemplo, intraplaca o foco profundo ), puede conducir a mejores estimaciones del riesgo de terremoto y mejoras en la ingeniería sísmica . [20]

Electricidad

Aunque notamos principalmente la electricidad durante las tormentas eléctricas , siempre hay un campo eléctrico descendente cerca de la superficie que promedia 120 voltios por metro. [21] En relación con la Tierra sólida, la ionización de la atmósfera del planeta es el resultado de los rayos cósmicos galácticos que la penetran, lo que la deja con una carga neta positiva. [22] Una corriente de aproximadamente 1800 amperios fluye en el circuito global. [21] Fluye hacia abajo desde la ionosfera sobre la mayor parte de la Tierra y hacia arriba a través de tormentas eléctricas. El flujo se manifiesta por relámpagos debajo de las nubes y sprites arriba.

En los estudios geofísicos se utilizan diversos métodos eléctricos. Algunos miden el potencial espontáneo , un potencial que surge en el suelo debido a perturbaciones naturales o provocadas por el hombre. Las corrientes telúricas fluyen en la Tierra y los océanos. Tienen dos causas: la inducción electromagnética por el campo geomagnético de origen externo que varía con el tiempo y el movimiento de cuerpos conductores (como el agua de mar) a través del campo magnético permanente de la Tierra. [23] La distribución de la densidad de corriente telúrica se puede utilizar para detectar variaciones en la resistividad eléctrica de las estructuras subterráneas. Los geofísicos también pueden proporcionar la corriente eléctrica ellos mismos (véase polarización inducida y tomografía de resistividad eléctrica ).

Ondas electromagnéticas

Las ondas electromagnéticas se producen en la ionosfera y la magnetosfera, así como en el núcleo exterior de la Tierra . Se cree que el coro del amanecer es causado por electrones de alta energía que quedan atrapados en el cinturón de radiación de Van Allen . Los silbidos son producidos por la caída de rayos . El silbido puede ser generado por ambos. Las ondas electromagnéticas también pueden ser generadas por terremotos (véase sismo-electromagnetismo ).

En el hierro líquido altamente conductor del núcleo externo, los campos magnéticos son generados por corrientes eléctricas a través de inducción electromagnética. Las ondas de Alfvén son ondas magnetohidrodinámicas en la magnetosfera o el núcleo de la Tierra. En el núcleo, probablemente tienen poco efecto observable en el campo magnético de la Tierra, pero las ondas más lentas, como las ondas magnéticas de Rossby , pueden ser una fuente de variación secular geomagnética . [24]

Los métodos electromagnéticos que se utilizan para estudios geofísicos incluyen el electromagnetismo transitorio , la magnetotelúrica , la resonancia magnética nuclear de superficie y el registro electromagnético del fondo marino. [25]

Magnetismo

El campo magnético de la Tierra protege a la Tierra del mortal viento solar y se ha utilizado desde hace mucho tiempo para la navegación. Tiene su origen en los movimientos fluidos del núcleo exterior. [24] El campo magnético de la atmósfera superior da lugar a las auroras . [26]

Diagrama con líneas de campo, ejes y líneas magnéticas.
El eje dipolar de la Tierra (línea rosa) está inclinado respecto del eje de rotación (línea azul).

El campo de la Tierra es más o menos como un dipolo inclinado , pero cambia con el tiempo (un fenómeno llamado variación secular geomagnética). En su mayoría, el polo geomagnético permanece cerca del polo geográfico , pero a intervalos aleatorios que promedian entre 440.000 y un millón de años aproximadamente, la polaridad del campo de la Tierra se invierte. Estas inversiones geomagnéticas , analizadas dentro de una Escala de tiempo de polaridad geomagnética , contienen 184 intervalos de polaridad en los últimos 83 millones de años, con cambios en la frecuencia a lo largo del tiempo, y la inversión completa breve más reciente del evento de Laschamp ocurrió hace 41.000 años durante el último período glacial . Los geólogos observaron la inversión geomagnética registrada en rocas volcánicas, a través de la correlación magnetoestratigráfica (ver magnetización remanente natural ) y su firma puede verse como franjas de anomalía magnética lineal paralelas en el fondo marino. Estas franjas proporcionan información cuantitativa sobre la expansión del fondo marino , una parte de la tectónica de placas. Son la base de la magnetoestratigrafía , que correlaciona las inversiones magnéticas con otras estratigrafías para construir escalas de tiempo geológico. [27] Además, la magnetización en rocas se puede utilizar para medir el movimiento de los continentes. [24]

Radioactividad

Diagrama con bolas compuestas que representan núcleos y flechas.
Ejemplo de una cadena de desintegración radiactiva (ver Datación radiométrica )

La desintegración radiactiva representa aproximadamente el 80% del calor interno de la Tierra , alimentando la geodinamo y la tectónica de placas. [28] Los principales isótopos productores de calor son el potasio-40 , el uranio-238 , el uranio-235 y el torio-232 . [29] Los elementos radiactivos se utilizan para la datación radiométrica , el método principal para establecer una escala de tiempo absoluta en geocronología .

Los isótopos inestables se desintegran a velocidades predecibles, y las velocidades de desintegración de diferentes isótopos cubren varios órdenes de magnitud, por lo que la desintegración radiactiva se puede utilizar para fechar con precisión tanto eventos recientes como eventos en eras geológicas pasadas . [30] El mapeo radiométrico utilizando espectrometría gamma terrestre y aérea se puede utilizar para mapear la concentración y distribución de radioisótopos cerca de la superficie de la Tierra, lo que es útil para mapear la litología y la alteración. [31] [32]

Dinámica de fluidos

Los movimientos de fluidos ocurren en la magnetosfera, la atmósfera , el océano, el manto y el núcleo. Incluso el manto, aunque tiene una enorme viscosidad , fluye como un fluido durante largos intervalos de tiempo. Este flujo se refleja en fenómenos como la isostasia , el rebote postglacial y las columnas del manto . El flujo del manto impulsa la tectónica de placas y el flujo en el núcleo de la Tierra impulsa la geodinamo. [24]

La dinámica de fluidos geofísica es una herramienta fundamental en la oceanografía física y la meteorología . La rotación de la Tierra tiene efectos profundos en la dinámica de fluidos de la Tierra, a menudo debido al efecto Coriolis . En la atmósfera, da lugar a patrones a gran escala como las ondas de Rossby y determina los patrones básicos de circulación de las tormentas. En el océano, impulsan patrones de circulación a gran escala, así como ondas de Kelvin y espirales de Ekman en la superficie del océano. [33] En el núcleo de la Tierra, la circulación del hierro fundido está estructurada por columnas de Taylor . [24]

Las ondas y otros fenómenos de la magnetosfera se pueden modelar utilizando magnetohidrodinámica .

Física de minerales

Las propiedades físicas de los minerales deben entenderse para inferir la composición del interior de la Tierra a partir de la sismología , el gradiente geotérmico y otras fuentes de información. Los físicos minerales estudian las propiedades elásticas de los minerales; sus diagramas de fases de alta presión , puntos de fusión y ecuaciones de estado a alta presión; y las propiedades reológicas de las rocas, o su capacidad para fluir. La deformación de las rocas por fluencia hace posible el flujo, aunque en tiempos cortos las rocas son frágiles. La viscosidad de las rocas se ve afectada por la temperatura y la presión y, a su vez, determina las velocidades a las que se mueven las placas tectónicas. [10]

El agua es una sustancia muy compleja y sus propiedades únicas son esenciales para la vida. [34] Sus propiedades físicas dan forma a la hidrosfera y son una parte esencial del ciclo del agua y el clima . Sus propiedades termodinámicas determinan la evaporación y el gradiente térmico en la atmósfera . Los muchos tipos de precipitación implican una mezcla compleja de procesos como la coalescencia , el sobreenfriamiento y la sobresaturación . [35] Parte del agua precipitada se convierte en agua subterránea , y el flujo de agua subterránea incluye fenómenos como la percolación , mientras que la conductividad del agua hace que los métodos eléctricos y electromagnéticos sean útiles para rastrear el flujo de agua subterránea. Las propiedades físicas del agua, como la salinidad, tienen un gran efecto en su movimiento en los océanos. [33]

Las muchas fases del hielo forman la criosfera y se presentan en formas como capas de hielo , glaciares , hielo marino , hielo de agua dulce, nieve y suelo congelado (o permafrost ). [36]

Regiones de la Tierra

Tamaño y forma de la Tierra

Contrariamente a la creencia popular, la Tierra no es completamente esférica, sino que generalmente exhibe una forma elipsoide , que es el resultado de las fuerzas centrífugas que genera el planeta debido a su movimiento constante. [37] Estas fuerzas hacen que el diámetro del planeta se abulte hacia el Ecuador y dé como resultado la forma elipsoide . [37] La ​​forma de la Tierra cambia constantemente y diferentes factores, incluido el rebote isostático glacial (grandes capas de hielo que se derriten y hacen que la corteza terrestre rebote debido a la liberación de la presión [38] ), características geológicas como montañas o fosas oceánicas , dinámica de las placas tectónicas y desastres naturales pueden distorsionar aún más la forma del planeta. [37]

Estructura del interior

Diagrama con capas concéntricas y trayectorias curvas.
Velocidades y límites sísmicos en el interior de la Tierra muestreados por ondas sísmicas

La evidencia de la sismología , el flujo de calor en la superficie y la física mineral se combinan con la masa de la Tierra y el momento de inercia para inferir modelos del interior de la Tierra: su composición, densidad, temperatura, presión. Por ejemplo, la gravedad específica media de la Tierra ( 5,515 ) es mucho mayor que la gravedad específica típica de las rocas en la superficie ( 2,7-3,3 ), lo que implica que el material más profundo es más denso. Esto también está implícito en su bajo momento de inercia ( 0,33 MR 2 , en comparación con 0,4 MR 2 para una esfera de densidad constante). Sin embargo, parte del aumento de densidad es compresión bajo las enormes presiones dentro de la Tierra. El efecto de la presión se puede calcular utilizando la ecuación de Adams-Williamson . La conclusión es que la presión por sí sola no puede explicar el aumento de la densidad. En cambio, sabemos que el núcleo de la Tierra está compuesto de una aleación de hierro y otros minerales. [10]

Las reconstrucciones de ondas sísmicas en el interior profundo de la Tierra muestran que no hay ondas S en el núcleo externo. Esto indica que el núcleo externo es líquido, porque los líquidos no pueden soportar la cizalladura. El núcleo externo es líquido, y el movimiento de este fluido altamente conductor genera el campo de la Tierra. El núcleo interno de la Tierra , sin embargo, es sólido debido a la enorme presión. [12]

La reconstrucción de las reflexiones sísmicas en el interior profundo indica algunas discontinuidades importantes en las velocidades sísmicas que delimitan las principales zonas de la Tierra: núcleo interno , núcleo externo , manto, litosfera y corteza . El manto en sí se divide en el manto superior , la zona de transición, el manto inferior y la capa D′′ . Entre la corteza y el manto se encuentra la discontinuidad de Mohorovičić . [12]

El modelo sísmico de la Tierra no determina por sí mismo la composición de las capas. Para un modelo completo de la Tierra, se necesita física mineral para interpretar las velocidades sísmicas en términos de composición. Las propiedades minerales dependen de la temperatura, por lo que también debe determinarse la geotermia . Esto requiere teoría física para la conducción y convección térmica y la contribución de calor de los elementos radiactivos . El modelo principal para la estructura radial del interior de la Tierra es el modelo terrestre de referencia preliminar (PREM). Algunas partes de este modelo han sido actualizadas por hallazgos recientes en física mineral (ver post-perovskita ) y complementadas con tomografía sísmica . El manto está compuesto principalmente de silicatos , y los límites entre las capas del manto son consistentes con las transiciones de fase. [10]

El manto actúa como un sólido para las ondas sísmicas, pero bajo altas presiones y temperaturas, se deforma de modo que a lo largo de millones de años actúa como un líquido, lo que hace posible la tectónica de placas .

Magnetosfera

Diagrama con superficies y líneas coloreadas.
Esquema de la magnetosfera terrestre. El viento solar fluye de izquierda a derecha.

Si el campo magnético de un planeta es lo suficientemente fuerte, su interacción con el viento solar forma una magnetosfera. Las primeras sondas espaciales cartografiaron las dimensiones brutas del campo magnético de la Tierra, que se extiende unos 10 radios terrestres hacia el Sol. El viento solar, una corriente de partículas cargadas, fluye hacia fuera y alrededor del campo magnético terrestre, y continúa detrás de la cola magnética , cientos de radios terrestres aguas abajo. Dentro de la magnetosfera, hay regiones relativamente densas de partículas de viento solar llamadas cinturones de radiación de Van Allen. [26]

Métodos

Geodesia

Las mediciones geofísicas se realizan generalmente en un momento y lugar determinados. Las mediciones precisas de la posición, junto con la deformación de la Tierra y la gravedad, son competencia de la geodesia . Si bien la geodesia y la geofísica son campos separados, ambos están tan estrechamente conectados que muchas organizaciones científicas como la Unión Geofísica Estadounidense , la Unión Geofísica Canadiense y la Unión Internacional de Geodesia y Geofísica los abarcan a ambos. [39]

Las posiciones absolutas se determinan con mayor frecuencia utilizando el sistema de posicionamiento global (GPS). Una posición tridimensional se calcula utilizando mensajes de cuatro o más satélites visibles y se refiere al Sistema de Referencia Geodética de 1980. Una alternativa, la astronomía óptica , combina coordenadas astronómicas y el vector de gravedad local para obtener coordenadas geodésicas. Este método solo proporciona la posición en dos coordenadas y es más difícil de usar que el GPS. Sin embargo, es útil para medir movimientos de la Tierra como la nutación y el bamboleo de Chandler . Las posiciones relativas de dos o más puntos se pueden determinar utilizando interferometría de línea de base muy larga . [39] [40] [41]

Las mediciones de gravedad se convirtieron en parte de la geodesia porque eran necesarias para relacionar las mediciones en la superficie de la Tierra con el sistema de coordenadas de referencia. Las mediciones de gravedad en tierra se pueden realizar utilizando gravímetros desplegados en la superficie o en vuelos de helicópteros. Desde la década de 1960, el campo gravitatorio de la Tierra se ha medido analizando el movimiento de los satélites. El nivel del mar también se puede medir por satélites utilizando altimetría de radar , lo que contribuye a un geoide más preciso . [39] En 2002, la NASA lanzó el Experimento de Recuperación de Gravedad y Clima (GRACE), en el que dos satélites gemelos mapean las variaciones en el campo gravitatorio de la Tierra haciendo mediciones de la distancia entre los dos satélites utilizando GPS y un sistema de medición de microondas. Las variaciones de gravedad detectadas por GRACE incluyen las causadas por cambios en las corrientes oceánicas; escorrentía y agotamiento de las aguas subterráneas; derretimiento de las capas de hielo y glaciares. [42]

Satélites y sondas espaciales

Los satélites en el espacio han permitido recopilar datos no solo de la región de la luz visible, sino de otras zonas del espectro electromagnético . Los planetas pueden caracterizarse por sus campos de fuerza: la gravedad y sus campos magnéticos , que se estudian a través de la geofísica y la física espacial.

La medición de los cambios de aceleración que experimentan las naves espaciales a medida que orbitan ha permitido cartografiar con gran precisión los campos gravitatorios de los planetas. Por ejemplo, en la década de 1970, las perturbaciones del campo gravitatorio sobre los mares lunares se midieron mediante orbitadores lunares , lo que llevó al descubrimiento de concentraciones de masa, mascons , debajo de las cuencas Imbrium , Serenitatis , Crisium , Nectaris y Humorum . [43]

Sistemas de posicionamiento global (GPS) y sistemas de información geográfica (GIS)

Dado que la geofísica se ocupa de la forma de la Tierra y, por extensión, del mapeo de las características alrededor y en el planeta, las mediciones geofísicas incluyen mediciones GPS de alta precisión. Estas mediciones se procesan para aumentar su precisión a través del procesamiento GPS diferencial . Una vez que las mediciones geofísicas se han procesado e invertido, los resultados interpretados se trazan utilizando SIG. Programas como ArcGIS y Geosoft se crearon para satisfacer estas necesidades e incluyen muchas funciones geofísicas integradas, como la continuación ascendente y el cálculo de la derivada de la medición , como la primera derivada vertical. [11] [44] Muchas empresas de geofísica han diseñado programas de geofísica internos que son anteriores a ArcGIS y GeoSoft para satisfacer los requisitos de visualización de un conjunto de datos geofísicos.

Teledetección

La geofísica de exploración es una rama de la geofísica aplicada que implica el desarrollo y la utilización de diferentes métodos sísmicos o electromagnéticos que tienen como objetivo investigar diferentes recursos energéticos, minerales y hídricos. [45] Esto se hace mediante el uso de varias plataformas de teledetección como; satélites , aeronaves , barcos , drones , equipos de detección de pozos y receptores sísmicos . Estos equipos se utilizan a menudo junto con diferentes métodos geofísicos como métodos magnéticos , gravimétricos , electromagnéticos , radiométricos y barométricos para recopilar los datos. Las plataformas de teledetección utilizadas en la geofísica de exploración no son perfectas y necesitan ajustes para tener en cuenta con precisión los efectos que la propia plataforma puede tener en los datos recopilados. Por ejemplo, al recopilar datos aeromagnéticos (datos magnéticos recopilados por aeronaves) utilizando una aeronave de ala fija convencional, la plataforma debe ajustarse para tener en cuenta las corrientes electromagnéticas que puede generar al pasar por el campo magnético de la Tierra . [11] También hay correcciones relacionadas con los cambios en la intensidad del campo potencial medido a medida que la Tierra gira, a medida que la Tierra orbita alrededor del Sol y a medida que la Luna orbita alrededor de la Tierra. [11] [44]

Procesamiento de señales

Las mediciones geofísicas se registran a menudo como series temporales con ubicación GPS . El procesamiento de señales implica la corrección de los datos de series temporales para detectar ruidos no deseados o errores introducidos por la plataforma de medición, como vibraciones de aeronaves en datos de gravedad. También implica la reducción de fuentes de ruido, como correcciones diurnas en datos magnéticos. [11] [44] En los datos sísmicos, electromagnéticos y de gravedad, el procesamiento continúa después de las correcciones de errores para incluir la geofísica computacional que da como resultado la interpretación final de los datos geofísicos en una interpretación geológica de las mediciones geofísicas [11] [44]

Historia

La geofísica surgió como una disciplina separada recién en el siglo XIX, de la intersección de la geografía física , la geología , la astronomía , la meteorología y la física. [46] [47] El primer uso conocido de la palabra geofísica fue en alemán ("Geophysik") por Julius Fröbel en 1834. [48] Sin embargo, muchos fenómenos geofísicos, como el campo magnético de la Tierra y los terremotos, han sido investigados desde la era antigua .

Eras antiguas y clásicas

Imagen de un dispositivo ornamentado similar a una urna con caños en forma de dragones.
Réplica del sismoscopio de Zhang Heng , posiblemente la primera contribución a la sismología

La brújula magnética ya existía en China en el siglo IV a. C. Se utilizaba tanto para el feng shui como para la navegación terrestre. Las brújulas no se empezaron a utilizar para la navegación marítima hasta que se pudieron forjar buenas agujas de acero; antes de eso, no podían conservar su magnetismo el tiempo suficiente para ser útiles. La primera mención de una brújula en Europa data del año 1190 d. C. [49]

Hacia el año 240 a. C., Eratóstenes de Cirene dedujo que la Tierra era redonda y midió su circunferencia con gran precisión. [50] Desarrolló un sistema de latitud y longitud . [51]

Tal vez la primera contribución a la sismología fue la invención de un sismoscopio por el prolífico inventor Zhang Heng en el año 132 d. C. [52] Este instrumento fue diseñado para dejar caer una bola de bronce desde la boca de un dragón a la boca de un sapo. Observando cuál de los ocho sapos tenía la bola, se podía determinar la dirección del terremoto. Pasaron 1571 años antes de que se publicara el primer diseño de un sismoscopio en Europa, obra de Jean de la Hautefeuille . Nunca se construyó. [53]

Los inicios de la ciencia moderna

El siglo XVII tuvo importantes hitos que marcaron el comienzo de la ciencia moderna. En 1600, William Gilbert publicó una publicación titulada De Magnete (1600) donde realizó una serie de experimentos tanto con imanes naturales (llamados "ímanes ") como con hierro magnetizado artificialmente. [54] Sus experimentos condujeron a observaciones que involucraban una pequeña aguja de brújula ( versorium ) que replicaba comportamientos magnéticos cuando se la sometía a un imán esférico, además de experimentar " inclinaciones magnéticas " cuando se la giraba sobre un eje horizontal. [54] Sus hallazgos llevaron a la deducción de que las brújulas apuntan al norte debido a que la Tierra misma es un imán gigante. [54 ]

En 1687 Isaac Newton publicó su obra titulada Principia , que fue fundamental en el desarrollo de campos científicos modernos como la astronomía y la física . [55] En ella, Newton sentó las bases de la mecánica clásica y la gravitación , y explicó diferentes fenómenos geofísicos como la precesión de los equinoccios (la órbita de patrones estelares enteros a lo largo de un eje eclíptico ). [56] La teoría de la gravedad de Newton había ganado tanto éxito, que resultó en cambiar el objetivo principal de la física en esa época para desentrañar las fuerzas fundamentales de la naturaleza y sus caracterizaciones en leyes. [55]

El primer sismómetro , un instrumento capaz de mantener un registro continuo de la actividad sísmica, fue construido por James Forbes en 1844. [53]

Véase también

Notas

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Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Geofísica .
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  • Comisiones Sindicales (IUGG)
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