Causas:
Los tsunamis pueden estar causados por terremotos en la corteza oceánica los cuales liberan una inmensa cantidad de energía que es transmitida al agua y esto hace que se generen olas que se desplazan a través del océano las cuales con la velocidad y la altura que alcanzan son capaces de arrasar todo a su paso. Tambien pueden ser causados por deslizamiento de las placas (suele darse como consecuencia de los terremotos) Tambien ocurre esto ya que se desata la tensión acumulada por miles de años ya que las placas estan en constante movimiento. Otra causa de los tsunamis es el estallido de volcanes submarinos o el impacto de meteoritos en el mar (como por ejemplo el que imacto cerca de Siberia en 2018
Explicación física del fenómeno :
¿Con qué lo relacionamos con lo que hemos estudiado?
En este apartado explicaremos detalladamente principios básicos para entender la propagación de los tsunamis conforme a la compresión de las ondas superficiales en un fluido.
TERMODINÁMICA
Cuando hablamos de termodinámica hablamos de transferencias de calor y energía. La energía expulsada en el choque de dos placas es la clave para poder analizar la magnitud que pueden llegar a tener los tsunamis.
En el caso de una gran ola esta lleva consigo una fuerte energía cinética y potencial. Además la deformación del fondo oceánico genera un trabajo el cual también se puede estudiar desde la termodinámica.
- sabemos que la energía de una onda es directamente proporcional al cuadrado de su amplitud
E∝A^2.
- La energía que se desprende durante un tsunami depende principalmente del volumen de agua que se ha movilizado
- Mientras el tsunami se encuentra en alta mar la energía es constante pero cuando se acerca a la costa, se concentra la energía y por tanto aumenta el tamaño de la ola.
TEORIA DE CAMPOS
En este caso esto lo podemos relacionar con cómo viajan las ondas y cómo se comporta la ola según sus propiedades gravitacionales.
La gravedad es una de las fuerzas que mas relevancia tiene en estas situaciones. Cuando el fondo marino se deforma y se eleva la mas de agua la gravedad intenta devolver esta a su estado natural en posición de equilibrio
El teorema de Gauss no está directamente relacionado con la formación de los tsunamis pero nos ayuda a comprender el flujo de agua y el intercambio de energía. Además nos ayuda a comprender el campo de la velocidad del agua en la generación y propagación de las olas. El teorema de Gauss establece:
∮Sv⋅dA=∫V(∇⋅v)dV
v: campo de velocidad del agua /da: área/ ∇⋅v: tasa de expansión o contracción en un punto
Como se ha comentado anteriormente con el tsunami se da un cambio (deslizamiento) del volumen de agua. Según el Teorema de Gauss esta variación de volumen se relaciona con un flujo convergente ( ∇⋅v<0), el agua se mueve hacia dentro o divergente ( ∇⋅v>0) en la que el agua se aleja del epicentro
Para fluidos incompresibles el teorema de Gauss es esencial para la ecuación de continuidad ∇⋅v=0
MECÁNICA DE FLUIDOS
Es la rama de la física que describe cómo los fluidos responden a diferentes fuerzas y condiciones. Junto con las ondas vemos como es el Desplazamiento de un gran volumen de agua y la manera en la que se propagan las olas en el mar.
- Principios de los fluidos:
Es la ecuación fundamental que explica esta rama de la ciencia. Esta ecuación establece que la velocidad de flujo en un volumen es proporcional a la masa de este. Asegura que la cantidad de agua que entra es igual a la que sale si no hay pérdidas. La ecuación solo se aplica a fluidos incompresibles. Esta ecuación es el razonamiento matemático del EFECTO DE SHOALING
Q=A⋅v
Q= flujo volumétrico/ A=área /v=velocidad del flujo
Esta ecuación solo es aplicable a fluidos ideales, a conductos cerrados por lo que no ayuda a entender los tsunamis ya que estos implican fricción y viscosidad.
Explican cómo se mueve un fluido. En el documento enlazado a continuación se encuentra información complementaria a este apartado.
- Efecto de la fricción con el fondo marino: acuñamos el término SHOALING: La velocidad de la ola disminuye en la costa mientras que va aumentando la altura de las olas. En mar abierto estas son muy pequeñas y avanzan muy rápido pero al acercarse a la costa la velocidad disminuye y aumenta la altura de estas. Este efecto es lo más importante a la hora de entender todo el recorrido que siguen los tsunamis.
ONDAS
Existen varios tipos de ondas que ponen en movimiento toda la columna de agua, desde el fondo marino hasta la superficie y que podemos relacionar con los tsunamis:
- Hay que tener en cuenta que la superficie del mar es una superficie de un líquido (el agua) y este se encuentra libre, sometido sólo a la fuerza de la gravedad, además su tensión superficial es plana y horizontal. sabemos que si se altera el equilibrio en algún punto por cualquier factor ( cualquiera de las causas comentadas anteriormente), se origina un movimiento de este líquido y hace que ese movimiento se propague por una superficie, en este caso por el océano, en forma de:
- En este tipo de ondas las partículas del medio de mueven en diferentes trayectorias: circulares y elípticas. Finalmente estas se manifiestan en grandes olas.
Este tipo de ondas necesitan de un medio para propagarse y se generan por una perturbación del medio.
En el caso de las ondas de los tsunamis el medio por el que se propagan es el mar y la perturbación del medio es el fenómeno físico por el que se ha formado el tsunami.
- las cuales podemos identificar según el tipo de movimiento.
- ondas transversales; de mueven en perpendicular a la dirección de propagación de la onda
- ondas longitudinales: se mueven en perpendicular a la dirección de propagación de la ondas
En el enlace que está a continuación se explica más detalladamente las caracterísicas que presentan las ondas de los tsunamis:
