Hablando de fluidos, hablando de Tsunamis
Por Doctor Carlos Escobar Del Pozo*
El pasado miércoles 30 de julio se emitió una alerta de tsunami en varios países, debido a un terremoto frente a la península en Rusia. Las imágenes son impresionantes, con trenes de olas que alcanzaron los 4 metros de altura. ¿Pero qué genera un tsunami? ¿Cómo se describe su movimiento?
Los tsunami o sunamis son olas gigantes producidas por el movimiento intenso y rápido del suelo oceánico (maremoto) o por una erupción volcánica abrupta en el fondo del mar. Estos movimientos se deben presentar en fracciones de segundo. Estos eventos empujan al agua formando una onda (lo que conocemos como ola). Estas ondas se pueden describir por su altura (amplitud) y por lo largo de la onda (longitud).
Generalmente esos movimientos inician en aguas muy profundas, por lo que la ola tiene una amplitud pequeña pero una longitud de onda grande. Conforme avanza hacia la costa, la profundidad va disminuyendo, esto hace que la longitud de onda se reduzca y por consecuencia la amplitud crezca, esto por conservación de la energía. Por lo que al llegar a la costa alcanza su máxima altura liberando toda la energía contenida en la masa de agua.
Los tsunamis viajan a grandes velocidades en aguas profundas, ¡pueden alcanzar 800 km/h! Pero al acercarse a la playa va reduciendo su velocidad alcanzando 30 a 50 km/h, que, por cierto, no es poca. En cuanto a la altura se tienen registrados tsunamis con olas de 25 m de altura, en 1960 (Valdivia, Chile), 30 m en 2004 en el océano Indico, y de 40 m en 2011 (Tohoku, Japón).
Para describir cómo se mueve un tsunami se usan las mismas ecuaciones matemáticas que las que se emplean para saber cómo se mueve el agua en un canal. Lo que hace difícil de estos planteamientos es describir la superficie del agua y las formas que esta toma conforme se mueve. A partir de estas ecuaciones se pueden predecir las velocidades y la energía que contiene la ola, que se ha calculado de 4.2×1015 joules (equivalente a 1 megatón – la bomba atómica de Hiroshima liberó 0.015 megatones).
Una de las situaciones fascinantes es la forma que adquiere la ola, en general todas las olas, que se debe a la diferencia de velocidades entre el agua que se encuentra en la punta de la ola y la velocidad del agua que está cerca del fondo del mar. La cresta de una ola, la parte alta, viaja a una mayor velocidad que la parte que está cerca del fondo, por lo que la parte de arriba se va desplazando hacia la orilla más rápidamente, perdiendo la base que la sostiene, hasta llegar al momento en que ya no tiene ninguna base y se colapsa hacia abajo, lo que se conoce como que la ola rompe.
Hay diferentes tipos de olas, para un surfista, por ejemplo, se tienen las olas huecas (que son las que se pueden surfear), olas de cerrote (rompen de forma abrupta), olas de espuma (ya rompieron, pero continúan su movimiento hacia la orilla), olas de barra y olas orilleras. Las olas también se pueden clasificar por su origen, en olas de viento y olas de mar de fondo (que también se generan por la fricción del viento con el agua, pero se forman en zonas profundas del mar).
La mecánica de fluidos está muy presente en muchas disciplinas. En las ciencias del mar, evidentemente, la mecánica de fluidos tiene un gran impacto y puede ayudar a la descripción de fenómenos tan impresionantes como los tsunamis. También, la mecánica de fluidos se ha convertido en una herramienta para diseñar otras herramientas o posibles estructuras que permitan proteger a las personas ante estos eventos, como estructuras en la orilla del mar o modificaciones del suelo de la playa, o por lo menos definir sistemas de alerta para reducir los daños, como los sistemas de boyas que se utilizan en diferentes lugares).
Para conocer más sobre el presente tema, puede consultarse el siguiente enlace: https://digaohm.semar.gob.mx/cat/Tsunami.html
*Profesor e investigador de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica y de la Maestría en Ingeniería de Procesos de la Universidad de Colima
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