José Luis González Fernández, Universidad de Castilla-La Mancha and Carlos Martínez-Conde Hernández, Universidad Complutense de Madrid
Las olas han fascinado a la humanidad desde tiempos inmemoriales, tanto por su belleza como por su fuerza destructiva. Hoy, esa dualidad se manifiesta con crudeza tras el terremoto de magnitud 8,8 en Rusia, que ha desatado alertas de tsunami en todo el Pacífico y ha obligado a evacuar a millones de personas. Este tipo de fenómenos nos recuerda que, más allá de su estética, las olas pueden convertirse en fuerzas implacables de la naturaleza.
La ola de un terremoto
El terremoto más potente jamás registrado (terremoto de Valdivia, Chile, 1960) liberó la energía equivalente a 20 000 bombas atómicas de Hiroshima. Tal energía podría provocar un tsunami de solo 4,55 metros de altura en alta mar, pero que podría ascender hasta 1,7 kilómetros en costa. El aumento se debe al llamado efecto shoaling o asomeramiento: las olas aumentan de tamaño al acercarse a la costa.
Sin embargo, el tamaño real fue muchísimo menor (unos 10 metros) ya que el terremoto se produjo en tierra firme y no toda la energía fue a parar a una sola ola. Eso no quiere decir que no fuera destructor: el tsunami atravesó el océano Pacífico, causando la muerte de más de 2 000 personas en Chile, Perú, Hawái y Japón. Animación de The Pacific Tsunami Warning Center (PTWC) muestra cómo se propagó por el océano Pacífico el tsunami que generó el terremoto de Chile y llegó a Japón.
Donde el viento y la física chocan
En condiciones normales, la mayoría de las olas están generadas por viento. Tienen un ciclo de formación, crecimiento y rompimiento que depende de la velocidad, alcance y duración del viento y la profundidad del agua. Sin embargo, incluso en condiciones óptimas, las olas no pueden crecer indefinidamente.
La física establece una proporción límite entre la altura de una ola y su longitud de onda: cuando esa relación supera 1/7, la ola se vuelve inestable y rompe. Es decir, la cresta se desploma hacia adelante porque ya no puede sostenerse.
Además, hay otro factor clave: la profundidad del agua. A medida que una ola se acerca a la costa, el fondo marino frena su base mientras la cresta sigue avanzando, lo que hace que la onda se incline y eventualmente rompa. En aguas poco profundas, una ola no puede tener una altura mayor a aproximadamente 0,88 veces la profundidad local. Así, en una playa donde el agua tiene 3 metros de profundidad, la ola máxima teórica que podría romper sería de unos 2,64 metros. Este límite es observable y verificable, y se utiliza frecuentemente en ingeniería costera y en predicción de oleajes.
Ambos fenómenos establecen algunos de los límites fundamentales a la altura de las olas en el mar.
Gigantes inesperados: la ola Draupner
Ahora bien, hay ocasiones en que el océano parece desafiar estas reglas. Las llamadas olas extremas o rogue waves (olas monstruo) son eventos poco frecuentes pero muy reales, en los que una ola de tamaño descomunal aparece sin aviso, duplicando o triplicando la altura típica del oleaje circundante.
Una de las más conocidas fue registrada en 1995 por una plataforma petrolera en el mar del Norte: la ola Draupner, que alcanzó los 25,6 metros de altura. Este evento confirmó lo que hasta entonces muchos consideraban un mito marinero. Desde entonces, varios estudios han demostrado que estas olas extremas pueden formarse por la combinación constructiva de múltiples olas, la interacción con corrientes oceánicas, o fenómenos aún en estudio. Sin embargo, en la práctica, su altura no suele superar los 30 metros en mar abierto. Recreación de la ola Draupner para un documental de la BBC.
Cuando la Tierra crea olas: 520 metros de altura
Más allá de lo que el viento puede generar, existen olas de origen geológico conocidas como megatsunamis. Estas olas se producen por deslizamientos de tierra, colapsos de glaciares o impactos de meteoritos, que desplazan una enorme cantidad de agua de forma repentina.
Un caso dramático ocurrió en la Bahía de Lituya, en Alaska, en 1958. Un sismo de 7,8 grados en la Escala de Richter provocó el desprendimiento de una montaña. Más de 30 millones de metros cúbicos de tierra y piedras cayeron en bloque al agua, desde una altura de 900 metros. El colapso provocó una ola que alcanzó una altura estimada de 524 metros.
Este fenómeno, aunque real, fue muy distinto de las olas comunes puesto que no se produjo en el océano. Sólo afectó al fiordo.
La energía necesaria para formar algo similar en mar abierto es tan colosal que solo podría producirse por eventos extraordinarios, como el impacto de un gran asteroide en el océano.
El tamaño de un megatsunami
¿Existe entonces un límite físico al tamaño de un megatsunami? Es difícil responder con exactitud. Pero podemos hacer una estimación sencilla si nos centramos sólo en la energía asociada.
Imaginemos una única “ola” que se desplaza (también llamada solitón u ola solitaria) generada por un terremoto o el impacto de un meteorito. Por simplicidad, obviaremos la fricción, el flujo turbulento y otros factores complejos. La altura que puede alcanzar dependerá de su energía cinética y potencial. Si además conocemos algunos parámetros, como su anchura o velocidad, podremos estimar un valor.
Por tanto, vamos a introducir los datos correspondientes a algunos de los mayores fenómenos creadores de tsunamis conocidos. Así, veremos qué alturas máximas son físicamente posibles. No obstante, es importante tener en mente que sobreestiman los límites reales y muy probablemente nunca sean alcanzados.
La caída de un meteorito
Por otro lado, el meteorito más energético del que tenemos conocimiento, (Chicxulub), conocido popularmente por poner fin a los dinosaurios, liberó la energía equivalente a 67 000 millones de bombas de Hiroshima. Tanta energía podría haber generado una ola de no más de 16 kilómetros en costa, si bien en la literatura se estima que “sólo” habría alcanzado en torno a entre 1 y 3 kilómetros de altura.
No hay olas infinitas
Las olas no pueden crecer indefinidamente. Su altura está limitada por factores como la longitud de onda, la profundidad del agua y la energía disponible.
En mar abierto, las olas generadas por viento difícilmente superan los 30 metros. Más allá de eso, entramos en el terreno de los tsunamis y megatsunamis, que pueden generar olas de cientos de metros, pero dependen de procesos geológicos violentos y muy raros.
En cualquier caso, en la práctica, existe un límite razonable a la altura de las olas que el mar puede ofrecernos.
Podemos ir a la playa sin miedo, siempre, claro, que no vivamos, en estos momentos, en la costa afectada por el efecto del terremoto en Rusia.
José Luis González Fernández, Profesor Ayudante Doctor Didáctica de las Matemáticas, Universidad de Castilla-La Mancha and Carlos Martínez-Conde Hernández, Doctorando en la UCLM, Universidad Complutense de Madrid
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.
