Geofísica

Física de la Tierra sólida: gravedad, sismología, geomagnetismo, interior terrestre y métodos de prospección.

Idea general del tema

La geofísica estudia la Tierra sólida mediante la aplicación de los principios de la mecánica elástica de medios continuos, el electromagnetismo, la gravimetría y la termodinámica del manto y el núcleo. Permite cartografiar el interior inaccesible del planeta analizando la velocidad de propagación de ondas sísmicas, anomalías del campo gravitatorio terrestre y el dínamo geomagnético autogestionado en el núcleo externo fluido.

Este nodo agrupa sismología elástica (ondas P, S, Rayleigh y Love), tomografía sísmica, gravimetría y anomalías de Bouguer, geomagnetismo y paleomagnetismo, y geotermia y convección del manto.

Que vas a comprender de verdad

Comprenderás cómo la incapacidad de las ondas sísmicas transversales (ondas S) para propagarse a través de fluidos ($G=0$) demostró inequívocamente la existencia del núcleo externo líquido de la Tierra a una profundidad de $2890\text{ km}$ (discontinuidad de Gutenberg).

Aprenderás a calcular la estructura de densidades del interior terrestre a partir de la ecuación de Adams-Williamson y a corregir mediciones gravimétricas mediante la corrección de aire libre y de meseta de Bouguer.

Ruta didáctica recomendada

1. Teoría de la elasticidad y ondas sísmicas: tensor de tensiones y deformaciones, módulos de elasticidad ($K, G$), ondas longitudinales P ($v_p = \sqrt{(K + 4/3 G)/\rho}$) y ondas de corte S ($v_s = \sqrt{G/\rho}$).
2. Estructura interna y discontinuidades: trayectorias de rayos sísmicos, reflexión/refracción en la discontinuidad de Mohorovičić y zonas de sombra sísmica.
3. Gravimetría y campo gravitatorio: geoide, elipsoide de referencia, anomalías gravimétricas de Bouguer e isostasia (modelos de Airy y Pratt).
4. Geomagnetismo y calor interno: dínamo geocéntrico en el núcleo externo, inversiones de polaridad geomagnética y flujo de calor por convección en el manto.

Criterio físico que debes adquirir

Reconocer cómo las ondas superficiales dispersivas (Rayleigh y Love) contienen información sobre la estratificación de la corteza superior, mientras que las ondas de volumen (P y S) muestrean el manto profundo y el núcleo.

Conexión con problemas reales

• Detección y alerta temprana de terremotos y caracterización del riesgo sísmico en ingeniería civil.
• Prospección geofísica de hidrocarburos, recursos minerales y acuíferos subterráneos.
• Monitorización de volcanes activos y yacimientos geotérmicos para energía renovable.

Meta final del tema

Dominar la física ondulatoria, gravitatoria y magnética aplicada a la Tierra para modelar la estructura, dinámica y recursos del interior del planeta.