Geofísica

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Fenómenos atmosféricos

La física de la atmósfera baja, donde el aire tiene densidad suficiente como para estar sometido a las leyes de la dinámica de fluidos, es el dominio de la meteorología. En los últimos años, las técnicas de teledetección han empezado a jugar un papel fundamental en el control de las tormentas y de otros fenómenos atmosféricos transitorios, como los relámpagos (véase Rayo).

Los fenómenos de la atmósfera alta son el tema de estudio de la aeronomía y de la física magnetosférica. El campo magnético terrestre reacciona con el viento solar para formar una especie de vaina, llamada magnetosfera, que actúa como una dinamo natural gigante, de más de 100.000 km de lado a lado. Cuando partículas de alta energía llegadas desde el Sol penetran en esta vaina y entran en los cinturones de radiación de Van Allen, se crea el fenómeno llamado aurora boreal.

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Prospecciones geofísicas

La exploración geofísica, comúnmente llamada geofísica aplicada o de prospección, busca la localización de acumulaciones de petróleo, de gas natural, de agua subterránea y de otros minerales con importancia económica. Las investigaciones geofísicas también se utilizan en objetivos de ingeniería, como son la predicción del comportamiento de la materia del suelo para la construcción de carreteras, vías de tren, edificios, túneles y plantas de energía nuclear. Las exploraciones se denominan en general como la propiedad que se mide (propiedades eléctricas, gravitatorias, magnéticas, sísmicas, térmicas o radiactivas).

Las exploraciones eléctricas y electromagnéticas miden variaciones en la conductividad y en la capacidad eléctrica de las rocas, y se usan sobre todo para buscar petróleo, gas y metales comunes. Los cambios de conductividad, medidos con instrumentos especiales introducidos en huecos perforados para petróleo y gas, proveen a los geofísicos de pistas con las cuales pueden estimar el potencial de un estrato de roca para contener hidrocarburos. Las corrientes eléctricas continuas y alternas se miden en prospecciones bajo tierra, y las frecuencias de radio más pequeñas se usan tanto en exploraciones electromagnéticas subterráneas como aéreas.

Las exploraciones gravitatorias miden variaciones de densidad en conjuntos locales de roca. Estas prospecciones, usadas sobre todo en la búsqueda de petróleo, se basan en un dispositivo llamado gravímetro. Se hacen en tierra, en el mar y bajo tierra.

En las exploraciones magnéticas, los cambios del campo magnético terrestre se miden en estaciones situadas cerca unas de otras; también se pueden realizar desde el aire, en especial cuando se busca petróleo. Dispositivos llamados magnetómetros, izados por aviones o sobre barcos sísmicos de investigación ayudan a detectar anomalías magnéticas o a diferenciar características geológicas que pueden parecer similares si sólo se usan datos sísmicos.

La medida del tiempo de propagación de ondas sísmicas es una de las técnicas geológicas más comunes entre las usadas en las exploraciones. Las investigaciones sísmicas de campo se dividen entre las de refracción y las de reflexión, según cuales sean las ondas predominantes entre las que viajan en dirección horizontal o vertical. Las primeras se usan en ingeniería geofísica, en prospección petrolífera y para localizar agua subterránea o yacimientos de minerales. Las segundas detectan fronteras entre distintos tipos de rocas, lo que facilita la realización de mapas de estructuras geológicas. La energía sísmica se mide en tierra usando unos instrumentos llamados geófonos que reaccionan a los movimientos en la tierra y en el agua con dispositivos piezométricos que detectan cambios en la presión hidrostática.

Las exploraciones geotérmicas se concentran en las variaciones de temperatura y en la generación, conducción y pérdida de calor en el interior de la Tierra. La geotermometría es también importante en los estudios vulcanológicos tanto como en la localización de fuentes de energía geotérmica.

Las exploraciones de radiactividad, llevadas a cabo en tierra y desde el aire, miden la radiación natural de la Tierra. Los contadores Geiger y de centelleo se usan en la búsqueda de menas de uranio, de metales raros, de potasio y de otros materiales radiactivos.

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Organizaciones y programas

Las organizaciones internacionales más importantes son la Unión Internacional de Geodesia y Geofísica (UIGG), el Consejo Internacional de Uniones Científicas (CIUC), la Sociedad de Geofísicos de Exploración y la Organización Meteorológica Mundial (OMM). Estas organizaciones participan en grandes programas de investigación y de exploración, así como en la recolección y en la publicación de sus resultados.

Los programas de geofísica están destinados a la toma, intercambio, análisis y síntesis de datos de muchos lugares a lo largo de grandes periodos de tiempo. El Año Geofísico Internacional (AGI, 1957- 1958), por ejemplo, fue un programa internacional concentrado en la exploración de las atmósferas solar y terrestre. En 1964-1965 se organizaron los Años Internacionales del Sol sin Actividad para comparar intervalos de actividad solar máxima y mínima y sus efectos sobre los fenómenos terrestres. Entre los programas de geofísica de la tierra sólida de la misma década se encuentran el Consejo Mundial de Exploración Magnética de la UIGG y el Programa del Manto Superior coordinada por el CIUC. La Década Hidrológica Internacional (DHI, 1965-1974) fue promovida por la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) para tratar diversos temas relacionados con el agua, de gran importancia práctica para la humanidad. La Expedición Internacional en el Océano Índico (EIOI, 1961-1966) fue uno de los diversos programas de geofísica oceanográfica. Los programas geológicos de perforación profunda en la corteza terrestre, como el Programa de sondeo oceánico, son también importantes para los geofísicos; el pozo más profundo del mundo —ya tiene más de 12.000 m de profundidad— se está perforando en la península de Kola, en el norte de Rusia. Los datos geodésicos suministrados por los satélites estadounidenses Navstar del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) ayudan a realizar medidas sísmicas y de los movimientos de la tectónica de placas. El Vigía Mundial del Clima, programa en curso de ciencia de la atmósfera gestionado por el CIUC y por la OMM, es un sistema global de toma, procesado y distribución de datos al servicio de todos los países. El Programa Global de Investigación Atmosférica (PGIA) es un esfuerzo investigador para la predicción cuantitativa del clima.