Introducción a la ciencia I. Ciencias Físicas (39 page)

Las vibraciones mecánicas producen ondas longitudinales en la materia (en el aire, por ejemplo), y podemos detectar parte de las mismas como sonido. Oímos diferentes longitudes de onda, en un sonido de distinto grado. El sonido más profundo que escuchamos tiene una longitud de onda de 22 metros y una frecuencia de 15 ciclos por segundo. El sonido más agudo que un adulto normal puede oír alcanza una longitud de onda de 2,2 centímetros y una frecuencia de 15.000 ciclos por segundo. (Los niños oyen sonidos aún más agudos.)

La absorción del sonido por la atmósfera depende de la longitud de onda. Cuanto más larga sea la longitud de onda, el sonido será menos absorbido por un grosor dado de aire. Por esta razón, las sirenas contra la niebla poseen un registro mucho más bajo, para poder penetrar una distancia lo mayor posible. La sirena para la niebla de un gran transatlántico como el
Queen Mary
, suena a 27 vibraciones por segundo, más o menos como la nota más baja de un piano. Alcanza una distancia de 15 kilómetros, y los instrumentos la captan incluso entre 150 y 225 kilómetros.

Pueden existir sonidos asimismo con un tono más profundo que el mayor que podamos oír. Algunos de los sonidos emitidos por los terremotos o volcanes se encuentran en el alcance
infrasónico
. Tales vibraciones pueden rodear la tierra, a veces varias veces, antes de quedar absorbidas por completo.

La eficiencia en que un sonido se refleja depende de la longitud de onda en el lado contrario. Cuanto más corta sea la longitud de onda, más eficiente será la reflexión. Las ondas sónicas con unas frecuencias más elevadas que las de los sonidos más agudos audibles, son aún más eficientemente reflejadas. Algunos animales oyen sonidos más agudos que nosotros, y hacen uso de esa habilidad. Los murciélagos chillan para emitir ondas de sonidos con frecuencias ultrasónicas tan elevadas que alcanzan los 130.000 ciclos por segundo, y escuchan luego la onda reflejada. Por la dirección en que las reflexiones son más graves y por el tiempo que media entre el chillido y el eco, juzgan acerca de la localización de los insectos que intentan capturar, y las ramas que deben evitarse. (El biólogo italiano Lazzaro-Spallanzani, que fue el primero en hacer esta observación en 1793, se preguntó si los murciélagos podían ver con sus oídos y, naturalmente, en cierto modo, lo hacen así.)

Las marsopas y los guácharos (unas aves cavernícolas de Venezuela), también emplean sonidos con propósitos de
ecolocación
.Dado que les interesa localizar objetos grandes, emplean para este cometido las menos eficientes ondas sónicas en la región audible. (Los complejos sonidos emitidos por las marsopas con gran cerebro y los delfines, se comienza a sospechar que los emplean para propósitos de comunicación general; para hablar, por decirlo de una manera tajante. El biólogo norteamericano John C. Lilly investigó exhaustivamente esta posibilidad con resultados poco concluyentes.)

Para hacer uso de las propiedades de los sonidos de ondas ultrasónicas, los humanos deben primero producirlos. La producción en pequeña escala y uso han quedado ejemplificados en el
silbato para perros
(el primero de ellos data de 1883). Produce un sonido cerca del ámbito ultrasónico, que es oído por los perros pero no por los seres humanos.

Un camino por el que se podía avanzar aún más fue abierto por el químico francés Pierre Curie y su hermano, Jacques, que, en 1880, descubrieron que las presiones sobre ciertos cristales producían un potencial eléctrico
(piezoelectricidad)
. Lo inverso era también verdad. Aplicando un potencial eléctrico en un cristal de esta clase se producía una ligera constricción a medida que se aplicaba la presión
(electroconstricción)
. Cuando se desarrolló la técnica para producir un potencial rápidamente fluctuante, los cristales comenzaban a vibrar con rapidez suficiente como para formar ondas ultrasónicas. Esto se realizó por primera vez en 1917 por el físico francés Paul Langevin, que inmediatamente aplicó estos excelentes poderes de reflexión de este sonido de onda corta para la detección de submarinos, aunque para cuando se consiguió ya había acabado la Primera Guerra Mundial. Durante la Segunda Guerra Mundial, este método se perfeccionó y se convirtió en el sonar, de las iniciales de las palabras inglesas «sound navigation and ranging», es decir: distancia determinada de los sonidos de navegación.

La determinación de la distancia del fondo marino por la reflexión de ondas de sonido ultrasónico remplazó el cable de sondeo. El intervalo de tiempo entre la emisión de la señal (una
pulsación aguda
) y el regreso del eco mide la distancia a la que se encuentra el fondo. La única cosa de la que el operador tiene que preocuparse es si la lectura señala el falso eco de un banco de peces o cualquier otra obstrucción. (De aquí que el instrumento sea también de utilidad para las flotas pesqueras.)

El método de ecosondeo no sólo es rápido y conveniente, sino que también hace posible rastrear un perfil continuo del fondo por encima del cual se mueva el navío, con lo que los oceanógrafos obtienen una descripción de la topografía del fondo marino. Se pueden reunir más detalles en cinco minutos de los que el
Challenger
logró en todo su viaje.

El primer buque que empleó el sonar de esta manera fue el barco oceanográfico alemán
Meteor
, que estudió el océano Atlántico en 1922. Hacia 1925, resultó obvio que el fondo oceánico no carecía de rasgos y no era llano, y que la Meseta del Telégrafo de Maury no se trataba tan sólo de una suave loma, sino que, en realidad, era una cordillera de montañas, más prolongadas y agudas que cualquier otra cordillera de tierra firme. Se extiende por todo el Atlántico, y sus picos máximos irrumpen en la superficie del agua y forman islas tales como las Azores, Ascensión y Tristán da Cunha. Se la denominó
Dorsal del Atlántico Medio
.

Con el paso del tiempo se fueron haciendo más dramáticos descubrimientos. La isla Hawai es la cumbre de una montaña marina de 11.000 metros de altura, midiéndola desde su base debajo del mar —más elevada que cualquier otra cumbre del Himalaya—; de ahí que Hawai pueda ser llamada la montaña más alta de la Tierra. También existen numerosos conos de cumbres llanas, a los que se les da el nombre de
montes marinos
o
guyots
. Este último nombre se puso en honor del geógrafo suizo-norteamericano Arnold Henry Guyot, que llevó la geografía científica a Estados Unidos cuando emigró a ese país en 1848. Los guyots se descubrieron durante la Segunda Guerra Mundial por parte del geólogo norteamericano Hammond Hess, que localizó 19 de ellos en rápida sucesión. Existen por lo menos 10.000, la mayoría en el Pacífico. Uno de ellos, descubierto en 1964 exactamente al sur de la isla de Wake, tiene una altura de unos 5.000 metros.

Además existen profundidades oceánicas
(cuencas)
, a más de 6.500 metros de profundidad, en las cuales parecería perderse el Gran Cañón del Colorado. Esas cuencas, todas ellas localizadas junto a los archipiélagos, tienen un área total que asciende a casi el 1 % del fondo oceánico. Esto puede no parecer mucho, pero, en realidad, equivale a la mitad del área de Estados Unidos, y las cuencas contienen quince veces más agua que todos los ríos y lagos del mundo. La más profunda de las mismas se encuentra en el Pacífico; han sido localizadas a lo largo de las Filipinas, las Marianas, las Kuriles, las Salomón y las Aleutianas (figura 4.5). Existen otras grandes cuencas en el Atlántico, en las Indias Occidentales y en las islas Sandwich del Sur, y hay una en el océano Pacífico frente a las Indias Orientales.

Fig. 4.5. Perfil del suelo del Pacífico. Las grandes fosas en el suelo marino alcanzan una profundidad bajo el nivel del mar mayor que la altura del Himalaya, y la cumbre de las islas Hawai se eleva sobre el suelo oceánico a mayor altura que la montaña terrestre más elevada.

Además de las cuencas, los oceanógrafos han rastreado en los fondos oceánicos cañones, algunas veces de varios miles de kilómetros de longitud, que semejan canales de ríos. Algunos de ellos parecen en realidad la extensión de los ríos terrestres, sobre todo el cañón que se extiende a partir del río Hudson en el Atlántico. Por lo menos veinte de esas excavaciones han sido localizadas únicamente en la bahía de Bengala, como resultado de los estudios oceanográficos en el océano índico durante los años 1960. Resulta tentador suponer que en un tiempo fueron lechos fluviales en tierra, cuando el océano tenía menos profundidad que ahora. Pero algunos de esos canales submarinos están tan por debajo del actual nivel del mar que parece improbable que jamás hayan podido encontrarse por encima del océano. En años recientes, varios oceanógrafos, sobre todo William Maurice Ewing y Bruce Charles Herzen, han desarrollado otra teoría: la de que los cañones submarinos fueron excavados por flujos turbulentos
(corrientes de turbidez)
de agua cargada de tierra en un alud que bajó por los declives enfrente de las costas continentales a una velocidad de hasta 100 kilómetros por hora. Una corriente de turbidez, que enfocó la atención científica acerca de este problema, tuvo lugar en 1929 después de un terremoto frente a Terranova. La corriente se llevó un gran número de cables, uno tras otro, y produjo por sí misma grandes daños.

La Dorsal medioceánica del Atlántico continúa presentando sorpresas. Los últimos sondeos en todas partes han demostrado que no se halla confinada al Atlántico. En su extremo meridional, se curva en torno de África y avanza hacia el océano índico occidental hasta alcanzar Arabia. En el océano índico medio, un ramal de esa dorsal continúa al sur de Australia y de Nueva Zelanda, y luego se dirige al Norte en un vasto círculo alrededor del océano Pacífico. Lo que comenzó (en la mente de los hombres) en la Dorsal medioceánica del Atlántico se convirtió en una Dorsal medioceánica. Y en más de una forma básica, la Dorsal medioceánica no es sólo igual que una cordillera de montañas en un continente: las tierras altas continentales están plegadas por rocas sedimentarias, mientras que la vasta cordillera oceánica se compone de basalto surgido de las cálidas profundidades inferiores.

Tras la Segunda Guerra Mundial, los detalles del suelo oceánico fueron sondeados con renovadas energías por Ewing y Herzen. Unos detallados sondeos de 1953 mostraron, más bien ante su asombro, que un profundo cañón corría por toda la longitud de la Dorsal y exactamente por su centro. Llegó a descubrirse que existía en todas las porciones de la Dorsal medioceánica, por lo que a veces se le denomina Gran Falla Global. Existen lugares en que la Falla se acerca mucho a tierra: corre por el mar Rojo entre África y Arabia, y ante la costa del Estado de California.

Al principio, pareció que la Falla debería ser continua, una hendidura de 50.000 kilómetros en la corteza terrestre. Sin embargo, un examen más de cerca mostró que estaba formada por breves y rectas secciones que surgen una de otra como si unos choques de terremotos hubieran desplazado una sección de la siguiente. E incluso, es a lo largo de esa Falla donde tienden a presentarse los terremotos y los volcanes.

La Falla representa un lugar débil a través del cual las rocas calentadas hasta el punto de fusión
(magma)
tienden lentamente a surgir del interior, enfriándose, apilándose para formar la Dorsal y extendiéndose aún más lejos. Este desparramamiento puede llegar a ser tan rápido como de 16 centímetros al año, y todo el suelo del océano Pacífico llegaría a estar cubierto con una nueva capa en 100 millones de años. Asimismo, las elevaciones del suelo oceánico raramente se ha descubierto que sean antiguas, lo cual sería notable en una vida planetaria cuarenta y cinco veces más prolongada, si no fuera por el concepto de
extensión del suelo marino
.

Apareció al instante que la corteza de la Tierra estaba dividida en grandes placas, separadas unas de otras por la Gran Falla Global y por sus ramificaciones. Las mismas son denominadas
placas tectónicas
, esta última palabra procedente de una voz griega que significa «carpintero», dado que las placas parecen hallarse inteligentemente unidas para realizar una aparente corteza quebrada. El estudio de la evolución de la corteza de la Tierra en términos de esas placas es lo que se denomina
tectónica de placas
.

Existen seis grandes placas tectónicas y cierto número de otras menores, y rápidamente se hizo aparente que los terremotos comunes tienen lugar a lo largo de sus fronteras. Los límites de la placa pacífica (que incluye la mayor parte del océano Pacífico) abarcan las zonas de terremotos en las Indias Orientales, en las islas japonesas, en Alaska y en California, etcétera. Los límites del Mediterráneo entre las placas eurasiáticas y africanas están en segundo lugar detrás de los bordes pacíficos por sus bien recortados terremotos.

Asimismo, las
fallas
que se han detectado en la corteza terrestre son hendiduras profundas donde la roca de un lado, periódicamente se deslizaría contra la roca del otro lado para producir terremotos, que también se hallan en las fronteras de las placas y de las ramificaciones de esas fronteras. La más famosa de tales fallas, la de San Andrés, que corre a lo largo de toda la costa californiana, desde San Francisco a Los Ángeles, constituye una parte de la frontera entre las placas americana y pacífica.

¿Y qué podemos decir de la deriva continental de Wegener? Si se considera sólo una placa individual, en ese caso los objetos que estén en ella no pueden derivar o cambiar de posición. Están trabados en su sitio por la rigidez del basalto (como han señalado los contrarios a las nociones de Wegener). Y lo que es más, las placas vecinas estaban tan sólidamente unidas que resulta difícil comprender qué ha podido moverlas.