Por Vinayak G. Kolvankar
Ex científico, BARC, Mumbai 400051, India
Correo electrónico: vkolvankar@yahoo.com
New Concepts in Global Tectonics Newsletter, n° 60,
septiembre de 2011
Resumen: Durante un estudio realizado para encontrar efectos de mareas terrestres en ocurrencias sísmicas, concernientes a regiones pequeñas con alta actividad, se observó que la posición del Sol en términos de tiempo universal (GMT) muestra vínculos con la distancia sísmico-lunar, junto con el ángulo Sol-Tierra-Luna. Este artículo proporciona detalles de dicha conexión, tras estudiar datos de terremotos en más de cuarenta zonas mundiales con sismicidad elevada. Se descubrió que casi el 98% de eventos telúricos en ellas, examinados durante el período 1973-2008, muestra una relación directa entre la posición solar y la distancia terremoto-Luna, junto con el ángulo Sol-Tierra-Luna. A medida que el tiempo cambia de 00 a 24 horas, la suma de la distancia terremoto-Luna y el mencionado ángulo cambia hasta 360°, y al trazar estas dos variables para distintos terremotos, aparece una relación simple en línea recta de 45° entre ellas.
Palabras clave: distancia Tierra-Luna (EMD), ángulo Sol-Tierra-Luna (SEM), mareas corticales, terremotos, desencadenamiento sísmico.
Introducción
Muchos investigadores han estudiado el efecto del Sol y la Luna en la aparición de terremotos, y varios de ellos detectaron secuelas individuales de esos astros. Algunos especialistas informaron sobre emisiones de radiación electromagnética (EM) anteriores a sismos y erupciones volcánicas que eran de tipo semidiurno (más común) o diurno (Kolvankar et al., 1992); sin embargo, en otros casos también se observó la categoría diurna de esas radiaciones. Ambos tipos de energía fueron percibidos en una banda de frecuencia muy amplia, desde VLF hasta microondas. Se informó que las emisiones electromagnéticas de baja frecuencia fueron precursoras de los estallidos volcánicos del monte Mihara durante noviembre de 1986 (Yoshino y Tomizawa, 1989); asimismo, se distinguieron emisiones en la banda de ondas decamétricas (HF) antes de la catástrofe del 22 de mayo de 1960 en Chile (Warwick et al., 1982), y hubo interferencias similares durante el Experimento Sísmico Lunar Apollo en la banda de microondas (Bulow et al., 2005). También se determinó que el efecto característico y anterior al terremoto de Kobe estaba compuesto por señales subionosféricas de VLF (Hayakawa et al., 1996), y en India se produjeron discontinuidades en la banda UHF antes y durante la secuencia del terremoto de 1991 en el sector de Valsad, Gujarat (Kolvankar, 2001). La mayoría de estos hallazgos se observó en horario diurno y estaban igualmente espaciados desde el mediodía local, por cuanto se concluyó que estaban inducidos por la posición del Sol (Kolvankar, 2008).
Con base en el tipo diurno de emisión EM observado al amanecer y atardecer por muchos colaboradores, se hicieron esfuerzos para alinear los datos sísmicos durante 24 horas utilizando el tiempo local. Esta información mostró recuentos telúricos más altos desde las 00 horas (medianoche) hasta las 6 a.m., e indicó un patrón inversamente proporcional a la variación diaria de temperatura atmosférica. Además, expuso la influencia del componente horizontal del campo magnético terrestre, susceptible a la temperatura atmosférica, siendo éste un fenómeno que, nuevamente, depende de la posición local del Astro Rey (Kolvankar et al., 2010).
La Luna tiene una mayor atracción gravitacional sobre la Tierra que el Sol, y muchos investigadores han demostrado los efectos de aquélla en episodios sísmicos. Se observa que los temblores lunares acontecen en gran medida cuando nuestro satélite natural está en apogeo y perigeo (Lammelein et al., 1977; Runcorn, 1977; Bullow et al., 2005; Latham et al., 1971), e igualmente se demostró que en ciertas partes de China los terremotos eran producidos bajo combinaciones planetarias específicas (Li, 2006). También se estudiaron en detalle periodicidades lunares y sus resultantes sobre temblores, determinando que el número de éstos últimos aumenta constantemente desde el apogeo hasta el perigeo, e inclusive hacia la fase de Luna llena. Asimismo, el movimiento lunar desde un nodo ascendente al ulterior proporciona cierto patrón sísmico, pues los grandes eventos homólogos son más numerosos cuando el perigeo coincide con la Luna llena y nueva, que en el apogeo con una combinación similar (Kolvankar et al., 2010).
En los últimos años se ha estudiado ampliamente el efecto de las mareas por el Sol y la Luna sobre el cuerpo terrestre; no obstante y utilizando datos muy antiguos (1900-1950), Tamarazyan (1968) expuso la distribución de grandes terremotos en relación con las mareas de ambas clases. Se observaron las correlaciones entre el tiempo de aparición de sismos previos y los ángulos horarios locales lunares y solares, durante un período anterior al suceso principal (Gao, 1996). Otro estudio sobre la falla de San Andrés descubrió un vínculo entre el tirón gravitatorio que produce las mareas y pequeños temblores subdurales. De igual manera, los microterremotos en la meseta de Tamba aumentaron tras una Luna nueva y llena durante 1995 y 1996 (Iwata et al., 2002). Un gran número de publicaciones estableció claros nexos entre los terremotos de menor magnitud y foco somero con la marea cortical (Metivier et al., 2008; Cochran et al., 2004). Por su parte, Tanaka observó el desencadenamiento sísmico por mareas antes de las tres grandes sacudidas frente a Sumatra el 26 de diciembre de 2004 (Mw= 9,0), el 28 de marzo de 2005 (Mw= 8,6) y el 12 de septiembre de 2007 (Mw= 8,5). El análisis estadístico indicaba una alta correlación por casi una década y anterior a grandes catástrofes, si bien aquélla desapareció luego de los principales acontecimientos (Tanaka, 2010). Hayakawa et al. estudiaron la incidencia de mareas en diversos fenómenos sismogénicos, y descubrieron que las emisiones litosféricas ULF exhiben un claro patrón máximo-mínimo-máximo, sincronizado con la fase lunar durante varios meses antes del terremoto (Hayakawa et al., 2009).
Se abordaron las características del patrón telúrico desencadenante por mareas corticales, utilizando más de 500.000 eventos de los catálogos NEIC-USGS para sismos planetarios, con un rango de magnitud de 2 a 10. El análisis se llevó a cabo para diversos cánones de terremotos producidos en diferentes períodos, magnitudes, profundidades, latitudes y longitudes, señalando que las mareas terrestres provocan sacudidas a cualquier nivel de hondura y hasta una magnitud de 5,0. Se descubrió que las tensiones laterales aplicadas durante mareas terrestres, cercanas a la fase de Luna llena, son más efectivas que las tensiones análogas bajo Luna nueva; sin embargo y cerca de Luna nueva, los terremotos de magnitud hasta 3,0 con alcance superficial de hasta 10 kms. son generados directamente por la atracción combinada de Luna y Sol (Kolvankar et al., 2010).
Metodología en el estudio de mareas terrestres
Al objeto de comprender las resultantes de mareas sólidas en la génesis de terremotos, éstos se trazaron en el eje vertical contra el horizontal que representa las fases Luna nueva-llena-nueva (NM-FM-NM). Para cada evento del catálogo sísmico, se obtuvo la posición lunar (longitud) y agregó el valor del ángulo SEM antes de trazar el movimiento telúrico con respecto a aquélla. De igual modo, se empleó un total de 96 columnas que representan 360° de la rotación planetaria y lunar alrededor de la Tierra. Teniendo en cuenta ambos aspectos, el ángulo SEM en Luna nueva y llena se considera de 0° y 180° respectivamente. Además, el recuento de seísmos -que representa el eje Y- se incrementa para cada suceso que coincide con una de esas 96 columnas. Este estudio se efectuó para diversos períodos, latitudes, longitudes, magnitudes, profundidades, etc. (Kolvankar et al., 2010).
Durante el análisis, se observó que la variación del componente horizontal en el gráfico de terremotos (NM-FM-NM, que también se representa como -180° 00°+180°) tiene cierta relación con el momento de los temblores escogidos en un área pequeña de altiplanicie o región de sismicidad.
Estudio de datos relativos a diferentes zonas mundiales con alta sismicidad
Fig. 1. Mapa de sismicidad global (cortesía de NEIC-USGS). Hicimos un ejercicio de representación gráfica de terremotos para distintas regiones de actividad frecuente (área verdosa) en gráficos XY, donde el eje Y muestra la suma de [distancia entre la ubicación del terremoto y la Luna (A)] y [recorrido de la Luna (hacia el este) alrededor de 12,12°/día) (B)], y el Y señala la posición del Sol/horas GMT. Por conveniencia y en adelante, la cantidad (A) se denominará EMD (distancia terremoto-Luna, o longitud terremoto-longitud lunar), y el guarismo (B) como viaje lunar, que también simboliza el ángulo Sol-Tierra-Luna (SEM), ambos números medidos en grados. La ilustración 2 corresponde al ángulo SEM para diferentes posiciones del satélite natural cuando pasa desde Luna nueva (NM) a la siguiente homóloga, y hasta la Luna llena (FM).
Fig. 2. Ángulo SEM para distintas posiciones lunares.
Señalemos que las cantidades individuales EMD y SEM varían con el tiempo. Debido a la rotación de nuestro planeta, la EMD para el lugar específico de un terremoto varía casi 360° en 24 horas, mientras que la Luna se desplaza hacia el este (SEM) a una velocidad de aproximadamente 12° en igual lapso. Por lo tanto, para cualquier ubicación sísmica determinada, existen numerosas posibilidades de temblores dentro del giro planetario.
Para ilustrar la representación de terremotos en este gráfico para tiempos (EMD+SEM) versus GMT (posición solar), seleccionamos algunas regiones con sismicidad frecuente y diversos conjuntos de rangos en longitud. Aunque dichos sectores son múltiples, no cubren todo el espacio de -180° a +180°. En los esquemas 3 a 6 se muestran varias combinaciones de latitud y longitud, y por conveniencia, los gráficos se elaboraron para distintos períodos en función de la sismicidad local. En la parte superior de cada figura hay información sobre tramos de latitud y longitud, junto con el lapso (proporcionado para el año 2000 en la mayoría de los casos) y el recuento total de seísmos.
Fig. 3, 4, 5 y 6 [de arriba abajo]. Conjuntos primero, segundo, tercero y cuarto de seis gráficos XY para terremotos (EMD+SEM) versus tiempos GMT (posición del Sol) para diferentes tramos y períodos de latitud y longitud, donde cada uno en su parte superior presenta información y recuento de temblores. En todos ellos, para las 00 horas GMT, los eventos telúricos comienzan por el eje X (EMD+SEM), en el rango de longitud media del área bajo estudio.
La Tabla 1 proporciona ubicaciones (latitud, rango de longitud [Lat.-Long.]) para diferentes zonas con alta sismicidad, junto con recuentos telúricos (EQ COUNTS) del período 1973-2008. Para las ilustraciones 3 a 6, dicha tabla también exhibe el recuento promedio de sacudidas a partir de las 00 horas GMT, concerniente a la ubicación en el eje horizontal (en grados) que representa el ángulo EMD+SEM. Respecto a los mismos gráficos, cuando la hora GMT varía de 00 a 24 horas, la cantidad para (EMD+SEM) varía en todo el tramo de -180° a +180°; no obstante, el cálculo de inicio para las 00 GMT varía según la multiplicidad de longitudes debido a la posición del Sol, que se aprecia en diferentes ángulos según aquéllas.
Tabla 1. Conteos de temblores para diferentes regiones mundiales con alta sismicidad (1973-2008), que muestra el nexo entre la posición del Sol (hora GMT) y el cálculo promedio iniciado en el eje X (figuras 3-6) que representa el ángulo EMD+SEM.
Como se ilustra, los diagramas de terremotos en múltiples rangos de longitud (con aproximadamente 10° de ancho) ocupan cierto espacio en los gráficos XY. En la mayoría de ellos, no más del 2% de los eventos se aprecia en modo disperso; sin embargo, dos de esos cuadros (a saber, para Lat. (45°-60°), Long. (-170°-160°), y Lat. (+35°+45°), Long. (+65°+80°)) proporcionan puntos sísmicos más diseminados. En todos los demás casos, el 98% de terremotos se ajusta con las líneas anchas de 45° grados de inclinación. Como ya se indicó, los movimientos telúricos con distintos tramos de longitud ocupan distintas superficies en ese esquema. Los segmentos trazados para una longitud centrada alrededor de los 180°, con casi 10° de ancho a cada lado (+170° a +180°, y -180° a -170°), se extienden por la franja central que va desde el origen de dicha "parcela" hasta la esquina extrema en 45°. Todos los otros diagramas sísmicos se otorgan en dos partes, debido a la continuación de longitudes planetarias en +/- 180°. La ilustración comienza (para las 00 horas GMT) en el eje (EMD+SEM), en ciertas lecturas angulares equivalentes al valor medio de longitudes del área estudiada.
Fig. 7. Terremotos para horarios (EMD+SEM) versus GMT, en forma combinada, utilizando un código de tonalidades para diferentes esquemas (la mayoría de éstos se ilustran individualmente en los gráficos 2 a 5). Los detalles del color están a la derecha, en términos de período/año, rango de latitud/longitud y tono empleado. Se pueden apreciar gráficos de sismos inclinados a 45° y ocupan áreas independientes, en diferentes tramos de longitud para múltiples períodos entre 1973 y 2008.
Fig. 8. Versión simplificada de la anterior. Se emplean colores para diversos segmentos del diagrama telúrico, a varios niveles de longitud.
Fig. 9. Tres esquemas seísmicos, tiempos (EMD+SEM) versus GMT, rango de latitud -35° a -25° y longitud -180° a -170° para tres períodos de doce años: 1973-1984, 1985-1996 y 1997-2008. Los eventos ocupan la misma franja en estas parcelas y no existen variaciones cronodependientes.
Fig. 10. Terremotos en tiempos (EMD+SEM) versus GMT, para casi el mismo nivel de longitud: -85° a -65°. Las primeras cinco ilustraciones señalan diferentes latitudes (colores) y la última muestra el gráfico combinado para toda la región. El sector de sismicidad es la costa occidental de Sudamérica (extendida de norte a sur; véase parte inferior izquierda). Se aprecia que las áreas con un rango de longitud idéntico ocupan un espacio común en estos gráficos XY, debido a la posición solar que presenta un ángulo casi equivalente con respecto a varios sitios a lo largo de dicha costa.
Fig. 11. Movimientos telúricos en tiempos (EMD+SEM) versus GMT (año 1993) para latitud 30° a 50°, longitud 20° a 40° y magnitud de 2-3. Los triángulos huecos reflejan altas densidades sísmicas en los bordes (flechas), causadas por activación directa y cercana a la fase de Luna nueva. Se vislumbra el gráfico de mareas corticales para los mismos parámetros, ilustrando el alto número de terremotos en aquella fase. Esto también apunta a que incluso los seísmos pequeños en el tramo de magnitud 2-3 siguen fielmente el patrón básico.
Estudio de réplicas
Cuando se desencadena algún terremoto importante en un sector específico, existen daños a la estructura local y por lo tanto la zona se vuelve muy inestable. Invariablemente, este tipo de situaciones provoca la aparición de un gran número de réplicas durante algunos días, y resulta interesante ver cómo aparece este patrón en el gráfico de tiempos (EMD+SEM) en comparación con el GMT.
Fig. 12. Izquierda: gráfico de 24 horas, por cuarenta días consecutivos, incluido el evento principal (00:58:23 del 26.12.2004, Lat. +3,3°, Long. +95,98°, Mb 9,0, EQ count 376); derecha: terremotos en horarios (EMD+SEM) frente a GMT, para los mismos datos. Los 376 sismos, incluido el mayor, siguen fielmente la curva en línea recta.
Fig. 13. Dos esquemas para el evento 2 (28.03.2005, 16:09:06, Mb 8,6, EQ count 998, Lat. +2,09°, Long. +97,11°, Mb 9,0). El de la izquierda corresponde a 24 horas para un lapso superior a 40 días (incluido el período previo al terremoto); el otro presenta los acontecimientos de horarios (EMD+SEM) frente a GMT, para iguales cifras. Se aprecian algunos sismos en ángulo recto con respecto a la trama, probablemente causados por la estructura vulnerable resultante del evento principal, como en el caso de temblores discretos en otros gráficos [Lat. (45°-60°), Long. (-170°-160°), y Lat. (+35°+45°), Long. (+68°+80°)].
Fig. 14. Izquierda: lapso de 24 horas y cuarenta días consecutivos, incluido el evento principal (21:35:12 del 02.09.1978, Lat. -30,68°, Long. -177,36°, Mb 7,7). Derecha: terremotos en horarios (EMD+SEM) frente a GMT, para las mismas referencias. Los tres sismos que no siguen la línea recta podrían ser causados por la estructura vulnerable tras el movimiento primario.
Fig. 15. Izquierda: periodo de 24 horas por treinta días enumerativos, incluido el evento principal (23.06.2001, 20:33:14, Lat. 16,26°, Long. -73,64°, Mb 8,4). Derecha: terremotos para los horarios (EMD+SEM) frente al GMT, y que comprende iguales datos. Los 131 eventos, incluido el primario, siguen exactamente la curva en línea recta.
Fig. 16. Izquierda: tramo de 24 horas y treinta días seriales, incluido el sismo mayor (30.07.1974, 05:12:40, Lat. 36,35°, Long. 70,76°, Mb 7,4). Derecha: episodios telúricos para los horarios (EMD+SEM) frente a GMT, que incluye iguales datos. Los 11 eventos, sumando el protagónico, siguen con precisión la curva en línea recta.
Fig. 17. Izquierda: gráfico de 24 horas por treinta días consecutivos, adjuntando dos eventos principales (14.01.1976, 15:56:34 (Mb 8,2), 16:47:33 (Mb 7,8), Lat. -28,43°, Long.-177°). Derecha: ocurrencias sísmicas de horarios (EMD+SEM) frente a GMT, para los mismos datos. Los 96 incidentes, y abarcando los primarios, prosiguen con exactitud la curva en línea recta. Para todas estas ilustraciones (gráficos derechos en figuras 11-16), a las 00 h. GMT, el terremoto comienza en el eje X (EMD+SEM) en la posición media del rango de longitud, respecto al área bajo estudio. Además, el gráfico esboza una línea muy estrecha porque en estos seis casos las réplicas ocurrieron en un segmento muy pequeño de latitudes y longitudes.
Discusión y corolario
Los siguientes puntos enumeran nuestros descubrimientos en el análisis previo sobre el efecto de mareas terrestres en la aparición de terremotos (Kolvankar et al., 2010):
1. Las mareas terrestres provocan seísmos a todas las profundidades, y hasta una magnitud de 5,0.
2. Las tensiones laterales aplicadas durante las mareas terrestres cercanas a la fase de Luna llena, son más efectivas que aquellas fuerzas durante Luna nueva.
3. Los temblores de magnitud hasta 3,0 y poca profundidad de foco con hasta 10 kms., son provocados directamente por la atracción combinada de Luna y Sol. Sin embargo e incluso en algunas zonas, los terremotos de magnitud superior (normalmente 3-5) y con igual hondura se producen por dicha coyuntura astronómica.
4. Los índices Mod (medida del recuento elevado de terremotos en áreas pequeñas con respecto al entorno) para sacudidas pequeñas y de foco superficial -provocadas por injerencias combinadas de Sol y Luna- escalan mucho más en comparación con los sismos gatillados por tensiones laterales cercanas a Luna llena.
5. Un rastreo efectuado en una zona de alta sismicidad, utilizando patrones telúricos generados por mareas terrestres -obtenidos durante lapsos seriales-, otorga una buena perspectiva de las tensiones acumuladas periódicamente con anterioridad a terremotos importantes.
6. Las sacudidas liminares y subsecuentes de eventos primarios se alinearon en una columna que representaba múltiples ángulos SEM. La mayoría de premonitores forman un pico de ecualización, que generalmente adopta la forma de un triángulo con altura diferente, dependiendo del conteo de ecualización. La respuesta a ambos lados de este ángulo SEM se reduce, creando un triángulo isósceles que simboliza el incremento en los conteos sísmicos. Para las réplicas, dicha columna podría proseguir en la anterior, desplazarse a la adyacente o cualquier otra, en función de los cambios en la geometría y orientación de la falla donde ocurrió el terremoto mayor.
Además, notamos que la posición del Sol en términos de tiempo universal (GMT) tiene ciertos vínculos con la distancia terremoto-Luna (EMD), junto con el ángulo Sol-Tierra-Luna (SEM), y en este informe exploramos todas las características de dicho nexo. Es sorprendente que más del 98% de terremotos mundiales siga fielmente la relación de línea recta entre la posición del Astro Rey, o los horarios GMT con (EMD+SEM). Esto demuestra sin lugar a dudas que la gran mayoría de movimientos telúricos está gobernada por esos astros; incluso los más pequeños, con magnitud de 2-3, siguen ese atributo a cabalidad. Asimismo, se aprecia que numerosas réplicas -ulteriores a cualquier catástrofe- continúan siempre como promedios en línea recta, generados por el gráfico de horarios (EMD+SEM) versus GMT. Para todos los esquemas que proporcionan datos de terremotos (00 horas GMT), el evento comienza en la posición media del rango de longitud (del área bajo estudio) en el eje X (EMD+SEM).
En las ilustraciones para tramos de longitud cercanos a +/- 180°, el gráfico del temblor ocupa la franja central que va diagonalmente desde el origen del diagrama. Para todos los otros (00 horas GMT), el movimiento principal se inicia en la longitud media del sector analizado, respecto a la posición del Sol opuesta a la región sísmica (desfase de 180°).
Básicamente, vemos que todos los seísmos aludidos se generan por mareas corticales, causadas a su vez mediante las posiciones de Sol y Luna, y este proceso parece ser el mecanismo fundamental y desencadenante de todos los sismos en el planeta, incluidos aquéllos de foco profundo, que se ven afectados por mareas terrestres como señala el estudio anterior (Kolvankar et al., 2010).
Agradecimientos: Tras la publicación de nuestro artículo “Earth Tides and Earthquakes”, el autor tuvo una discusión sobre el manejo de la base de datos concerniente a más de 500.000 terremotos, y asimismo Rahul Kesarkar demostró varios aspectos del programa informático relacionado. Durante este tiempo, nos percatamos del vínculo entre las horas GMT y el EMD+SEM. Agradezco sinceramente al señor Kesarkar por sus esfuerzos, que permitieron establecer la relación entre esos dos parámetros. También expreso mi gratitud a Sandeep Chaudhari por su amable ayuda en la gestión de dicha base y trazado de esquemas, y los doctores R.S. Chaughule y David Pratt por su revisión exhaustiva del manuscrito.
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