Introducción
Sir Isaac Newton el Físico Inglés que descubrió la gravedad o dicho de una mejor manera quien le dio nombre a esta propiedad de los cuerpos, pues, su idea de la gravedad comenzó con las ideas de Tales de Mileto que hizo grandes aportaciones a las Matemáticas y en especial a la Astronomía, porque fue uno de los primeros en querer conocer cómo funcionaba la naturaleza a través del raciocinio. Siglos después Galileo Galilei gracias a sus observaciones del movimiento de las estrellas y experimentando con los objetos en la Tierra descubrió que la velocidad con la que caen al suelo no depende del peso, también describió la órbita del Planeta alrededor del sol, desafiando por mucho las ideas de su mundo, para que años después Johannes Kepler tomara todas estas ideas e hiciera una descripción matemática muy precisa de lo que Galileo Galilei decía, descubriendo en cierta forma las órbitas precisas de los planetas. Sin embargo, Sir Isaac Newton conjuntó todas estas ideas convirtiéndolas en sus famosas leyes que lograron explicar el movimiento de los astros y de cualquier otra cosa dentro del planeta con respecto a esa nueva “fuerza” que llamó gravedad (Moreno, 2018).
Newton calculó la fuerza de atracción creando una fórmula la cual dice que “su fuerza es directamente proporcional al producto de las masas de los cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa”, lo cual quiere decir que, entre más masa posea un cuerpo mayor será su fuerza de atracción y mientras más lejos esté, la atracción será más débil (López, 2012). Sin embargo, Albert Einstein con su Teoría de la relatividad, dijo que la gravedad es el resultado de la curvatura del espacio/tiempo, un efecto geométrico (Moreno, 2017).
Estos conocimientos tuvieron un gran impacto en otras ciencias que comenzaban, como fue el caso de la Geología, así la primera vez que se aplicaron estos conocimientos fue en la exploración petrolífera para localizar domos salinos, después, este método evolucionaría para buscar estructuras anticlinales (Siguismondi et al., 2011). En el presente ensayo estudiaremos la relación que guarda la aceleración de la gravedad con las diferentes densidades de los materiales del subsuelo, ya que esta relación es utilizada para determinar las diferentes capas de roca bajo el suelo, y así ayudar a localizar yacimientos de recursos minerales, entre otros.
Desarrollo
La gravimetría se dedica al estudio de la velocidad de la gravedad con respecto a las densidades de los diferentes materiales del subsuelo (Caballero, 2009). Haciendo uso del campo gravitatorio natural de la Tierra sirve para estudiar cómo se disponen las rocas en el subsuelo mostrando variaciones en la gravedad por las diferentes densidades de las mismas rocas (Siguismondi et al., 2011). Éste método básicamente se basa en la medida de las variaciones de la aceleración de la gravedad (Caballero, 2009), se sustenta en los principios físicos de Sir Isaac Newton que corresponden a la ley de la Gravitación Universal y a su Segunda Ley del Movimiento (Peredo, 2015).
Para determinar las anomalías que nos darán los diferentes tipos de rocas debemos medir primero dos valores de la aceleración de la gravedad, el valor real y el valor teórico, en el valor teórico se toma en cuenta los efectos del elipsoide de revolución y la fuerza centrífuga de rotación, mientras que en el valor real las variaciones locales que son objetivo de la gravimetría prospectiva (Chelotti et al., 2018), nos centramos en el valor real, este puede ser medido de forma absoluta o relativa, la diferencia entre estas dos es simple ya que para la absoluta se necesitan instrumentos más complejos y para la relativa no, sin embargo la medición relativa se basa en el equilibrio de fuerzas, que surge cuando un cuerpo de masa se suspende de un resorte con una longitud que se conoce, ésta llega al equilibrio, después en una segunda estación se obtiene una longitud distinta para así saber la variación de la gravedad (Peredo, 2015).
Dentro de las campañas de levantamientos gravimétricos podemos considerar tres tipos de levantamientos principales, regionales, locales y a detalle (Anónimo, sf); dependiendo del estudio al que se quiera llegar o lo que estemos tratando de encontrar es el tipo de levantamiento que haremos, por ejemplo si queremos observar el comportamiento de la gravedad en una cuenca como la Tampico-Misantla nuestro levantamiento tendrá un carácter regional, sin embargo, si queremos observar el comportamiento de las densidades de las rocas en específico del distrito minero Pachuca-Real del monte entonces nuestro levantamiento será a detalle.
Ahora bien, la geodesia es un campo de la ciencia que se relaciona con 3 propiedades de la Tierra, su forma, su orientación en el espacio y su campo de gravedad, y como ya sabemos estas propiedades cambian con el tiempo (Ingeniería, 2019), tomando en cuenta estas propiedades, la geofísica en especial el método gravimétrico utiliza el modelo del geoide como referencia de una línea imaginaria simulando el nivel del mar para obtener las alturas verdaderas en cualquier parte del planeta y así poder calcular la fuerza de gravedad, actualizando el modelo del geoide, entonces la gravimetría en conjunto con la geodesia calcula las variaciones del componente vertical de la gravedad, para así conformar modelos de anomalías que nos indicarán información relevante de los materiales del subsuelo (IGN, 2020).
Isostasia se refiere en pocas palabras al equilibrio que guarda la corteza terrestre, además se considera como un proceso dinámico que contribuye a los movimientos de la corteza, y en gravimetría sirve para crear una “corrección isostática”, pero para ello debemos primero conocer las correcciones de Bouger y al aire libre (INEGI, 1984).
Primero, nosotros obtendremos las anomalías de la gravedad porque lo que queremos hacer es suprimir el efecto de la gravedad sobre el geoide y quedarnos solo con el efecto de las masas que se encuentran por encima del elipsoide (INEGI, 1984), para ello, debemos hacer correcciones, estas pueden ser temporales o espaciales, dentro de las correcciones temporales se encuentran los efectos de las mareas y la deriva instrumental, y dentro de las correcciones espaciales se encuentra la de latitud y la de altitud, esta última es el resultado que se manifiesta como dos efectos opuestos los cuales se llaman Aire libre y Bouguer, nos enfocaremos en el segundo tipo, por lo tanto, la corrección de latitud “se define como el valor de gravedad teórico según el modelo del elipsoide de revolución” para esto debemos tener en cuenta que la gravedad aumenta conforme nos acercamos a los polos y por lo tanto existirá una diferencia de gravedad entre las estaciones causada por las diferencias de latitud de ellas. Por otro lado, el valor de gravedad teórico se modifica con forme a la altimetría o altura (Chelotti et al., 2018).
Para la corrección de aire libre es fácil suponer que, si la altura sobre el nivel del mar cambia por los accidentes topográficos del planeta, entonces la gravedad no será la misma de un punto a otro por la diferencia que existe en la distancia al centro de la Tierra (Estrada, 2012).
Conclusión
Es inimaginable las aplicaciones que se le dieron a las mediciones de la gravedad, por supuesto ha sido un trabajo de años, de cientos de científicos que buscando una cosa contribuyeron a otra totalmente diferente, pero así es el campo de la ciencia, pues en muchas ocasiones los trabajos se vuelven multidisciplinarios, en este ensayo se aprendió acerca de cómo las mediciones de la simple gravedad en combinación con aparatos muy sofisticados como el gravímetro que ha evolucionado hasta ser un aparato muy muy sensible, podemos con esto calcular las anomalías que provocan las diferentes densidades de las rocas y que con ello determinaremos estructuras geológicas para la prospección de yacimientos minerales, petróleo e incluso la prospección de acuíferos.
Referencias
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Caballero, A. (2009). Exploración de aguas subterráneas en el arco seco de Panamá (Sector de las tablas) mediante métodos geofísicos (Tesis de Doctorado). Universitat de Barcelona, p. 94
Chelotti, L., Acosta, N., Foster, M., Ledesma Vallve, M., Constantino, D., Cid de la Paz, M., Guerra, G. (2018). Prospección Gravimétrica. Cátedra de Geofísica Aplicada, U. N. P. S. J. B., Chubut, Argentina, 22 p.
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Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI). (1984). Geodesia Física Aplicada (Tomo II). México, D.F., pp. 103-125
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López Caeiro, M. (2012, 14 julio). La gravedad. Isaac Newton [Archivo de video]. Recuperado 3 abril, 2020, de https://www.youtube.com/watch?v=_FHlBcJCo4E
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