Breve historia general de la geofísica

Como los principales temas que trataré en este blog estarán relacionados con la geofísica, he decidido dar una pequeña introducción histórica de algunas de las ramas que existen. Hay algunas que se conocen desde la antigüedad, pero todas tienen en común su gran desarrollo durante finales del siglo XIX y primera mitad del XX, sobre todo en relación a las Guerras Mundiales y la Guerra Fría.

Geomagnetismo.

El magnetismo se conoce desde la antigüedad. La primera referencia a una piedra imán es en los Vedas, y tanto griegos y como romanos dejaron por escrito sus efectos. Las primeras descripciones de una brújula son por los chinos en el 83 a.C., la cual llega a Occidente durante el siglo IX y se desarrolla su uso durante las Cruzadas, como no, con una guerra de por medio. Durante el siglo XII se empieza a ver que la brújula siempre apunta hacia la estrella Polar, dando lugar a múltiples teorías de porqué. Durante este tiempo, hasta el siglo XVII, se descubre también que el campo magnético presenta una inclinación (ángulo entre el campo magnético terrestre y la horizontal) y una declinación (ángulo entre el campo magnético horizontal y el norte geográfico).

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Componentes del campo magnético terrestre.

Uno de los hitos más importantes es la publicación en el año 1600 de De Magnete, de William Gilbert, donde planteaba que la Tierra era una esfera uniformemente imanada y se comporta como un imán gigante, además de rechazar las propiedades curativas de los imanes y observar como varía su comportamiento con la temperatura.

Otro hecho importante ocurre durante el siglo XVII: las diversas observaciones de la inclinación del campo magnético no coinciden con los registros de un par de siglos atrás. Esto lleva a descubrir que el campo magnético varía con el tiempo, lo que se denomina variación secular. Esto permitirá más adelante desarrollar el paleomagnetismo, rama del magnetismo encargada de analizar el campo magnético en la antigüedad.

A lo largo del siglo XVIII y XIX se produce un nuevo hito: el descubrimiento de que el campo magnético de la Tierra no está solo en su superficie, sino que la envuelve (el Campo Externo). Esto llevará a las investigaciones de las interacciones Sol-Tierra (tormentas solares) y de la Ionosfera durante finales de este siglo y principios del siglo XX.

Durante el siglo XX, además del desarrollo del paleomagnetismo, el estudio del Campo Externo y la Ionosfera, se produce un gran avance en los magnetómetros, lo que permite realizar medidas de campo magnético cada vez más precisas (de hecho se diferencia entre la época instrumental y no instrumental, tanto aquí como en sismología). Además de la aparición de modelos numéricos de evolución del campo, posibles gracias a los ordenadores.

Sismología.

Como el geomagnetismo, la sismología se conoce desde hace mucho tiempo, aunque hasta hace pocos siglos no se ha podido estudiar en condiciones. Las primeras observaciones de terremotos se conocen desde la antiguedad, incluso Zhang Heng construyó un sismógrafo en el 132 d.C. Pero los sismógrafos como los concebimos actualmente no existen hasta la segunda mitad siglo XIX, cuando Robert Mallet construyó el primer sismómetro y realizó las primeras observaciones de terremotos artificiales (provacados por explosiones de dinamita). En este link está en detalle (en inglés) y en el futuro hablaré sobre el funcionamiento de un sismómetro.

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Sismómetro chino. Cualquier similitud con la maquina que hace “Ding” es mera coincidencia.

Entrando ya en el siglo XX, está el inicio del análisis sistemático de los terremotos, que ayudó a determinar la composición interna de la Tierra (por las distintas velocidades de propagación), que permitió a Inge Lehman descubrir la disconituidad núcleo interno y núcleo externo. El verdadero desarrollo de los simogramas sucede durante la Guerra Fría, al crearse una red sísmica mundial con ayuda de EE. UU., que quería poder monitorizar cualquier posible explosión nuclear (se distinguen en los sismogramas bastante bien). A principios del siglo XXI, en España se inicia una transición a sismógrafos de banda ancha, que permiten recibir la información inmediatamente y procesarla rápidamente. En la página web del IGN (Instituto Geográfico Nacional) tenéis información más completa.

Relacionado con la sismología estaría la tectnofísica que se encarga de estudiar el movimiento de las placas tectónicas, cuya historia dejo para más adelante. Esta teoría no se aceptó hasta los años 50, cuando se descubrieron los registros paleomagnéticos del fondo marino en las dorsales oceánicas, evidenciando que había habido una adicción de terreno (y desplazamiento).

Radar y georadar.

El funcionamiento del radar es simple: se basa en la emisión y recepción de ondas electromagnéticas, y en función del tiempo de recorrido y la potencia reflejada, se pueden determinar la posición y las formas aproximadas de los objetos.

La historia del radar es breve, ya que no se empieza a usar hasta principios del siglo XX y se desarrolla plenamente durante la Segunda Guerra Mundial. Durante esta, se descubrió que las nubes también se reflejaban y se recogían con el radar, lo que hizo que el radar evolucionara al radar meteorológico.

Una aplicación posterior es la del georadar, que mediante la emisión y recepción de pulsos electromagneticos, se registran los tiempos de viaje y se pueden distinguir cambios de velocidad de las ondas (cambios de composición de terreno). Según se tengan objetos más o menos reflectantes, se verán de forma más o menos clara.

El georadar entra dentro de los métodos de prospección, que tienen su principal evolución a lo largo del siglo XX, por su ayuda en la búsqueda de yacimientos petrolíferos (sobre todo la prospección sísmica).

Iré ampliando los conceptos generales aquí planteados en próximos posts, así como continuar con la historia de los diversos campos.

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Fuentes:

-Imagen destacada: Radargrama con hipérbola de difracción. By TapatioOwn work, CC BY-SA 3.0,link

-Figura de las componentes del campo magnético: CALCINA, M.. UN MODELO DINÁMICO PARA EL CAMPO GEOMAGNÉTICO. Revista Boliviana de Física [online]. 2009, vol.15, n.15 [citado 2016-08-01], pp. 44-62 . Link.

-Sismógrafo chino: De en:user: Kowlooneseen:File:EastHanSeismograph.JPG, CC BY-SA 3.0link

-Apuntes de la asignatura de Geomagnetismo.

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3 pensamientos en “Breve historia general de la geofísica

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