Siempre al ritmo marino: Acústica bajo del mar

La hidroacústica es el estudio y aplicación del sonido en el agua, cuyo nombre proviene del griego  «ὕδωρ«, que significa agua, y «ακουστική«, que significa acústica. ¿Por qué es importante estudiar esto? El sonido consiste en el movimiento de ondas mecánicas que resultan de la vibración de un cuerpo, y aunque nuestros oídos están especializados para reconocer estas ondas cuando se mueven por el aire, este fenómeno puede ocurrir en cualquier medio elástico, no importa si es sólido, gaseoso o líquido. En el agua, el sonido viaja más rápido que en el aire y, antes de absorberse o refractarse, puede recorrer muchísimos kilómetros, por lo que resulta muy útil para diferentes actividades humanas. Algunos ejemplos del uso de la hidroacústica son:

  • Navegación: Podemos saber con certeza la profundidad del suelo oceánico, detectar objetos a grandes distancias en poco tiempo y de esta manera evitar choques de barcos con icebergs o encallamientos, búsqueda y recuperación de embarcaciones antiguas, y localización de submarinos.
  • Oceanografía: Se utiliza en el estudio de la dirección y velocidad de las corrientes, distribución y abundancia de biomasa, presencia y ausencia de organismos marinos, seguimiento de las migraciones de cetáceos.
  • Geología marina: Estudios de batimetría, conocer la dureza del fondo marino, ubicación de sismos o explosiones submarinas.
  • Industria pesquera: ubicación y estimación de la abundancia de cardúmenes pelágicos de importancia económica.

Siguiendo el ritmo bajo el mar

Pero, ¿cómo logramos todas estas cosas con la hidroacústica? La respuesta es: usando una ecosondaLa principal función de una ecosonda es tomar el tiempo que se tarda en ir y venir el sonido que emite. Esta se instala debajo del casco de los barcos y cuenta con un transductor, el cual se encarga de mandar un pulso de sonido, es decir, una vibración, que viaja a través del agua. Una vez que la onda viajera se encuentra con un “blanco”, es decir, un objetivo que puede ser desde algo pequeño como un pez hasta algo muy duro como la corteza de un submarino (ilustrado con un punto azul en la imagen) choca y regresa en forma de una nueva onda, que nosotros conocemos como eco.

ondas

Este eco regresa como una nueva señal sonora que es captada por el transductor, el cual  convierte esta información en una señal eléctrica que después manda a un monitor sucesivamente hasta que se va formando una imagen con diferentes ecos. En función del tiempo que ha tardado la onda en rebotar y la velocidad de propagación de las ondas sonoras en el agua (que es conocida) se calcula la distancia a la que la onda ha rebotado, y por tanto, la distancia a la que se encuentra un objeto. Así, en cuestión de ¡microsegundos! la ecosonda puede emitir varios pulsos y recibir nuevos ecos hasta obtener un ecograma como el de aquí abajo. 

ecograma

Gracias a las propiedades del sonido en el agua y el uso de ecogramas, es posible muestrear grandes áreas en poco tiempo, además de que se le considera una técnica no invasiva al medio marino. Pero la hidroacústica también tiene desventajas, ya que sus herramientas tienen altos costos en el mercado, además de que no puede decirnos exactamente qué son los objetos que provocan el eco.

No estamos solos: animales marinos y el sonido

Los humanos no somos los únicos en aprovechar la hidroacústica para nuestros fines. Los organismos acuáticos han desarrollado la capacidad de utilizar el sonido bajo el agua para comunicarse, orientarse, encontrar presas, y escapar de sus depredadores; el sonido para ellos ha sido sin duda una herramienta que les permite sobrevivir en el océano. Entre estos organismos destacan los mamíferos marinos, y en específico, los sirenios y cetáceos, que pasan toda su vida en el agua y que han logrado desarrollar sus sistemas de comunicación alrededor de las ventajas acústicas del agua. Por ejemplo, delfines y ballenas se comunican con sistemas de ecolocalización, los cuales funcionan como la ecosonda descrita arriba. Y, aunque nosotros podemos escuchar muchos de los sonidos que emiten, también emiten otros que salen del rango para el oído humano.

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Las ondas emitidas por el cetáceo rebotan, son recibidas por el oído interno e interpretadas. Por Julian Angarita Bernal (CC BY-SA 3.0)

¿De dónde sabemos todo esto?

Aunque la ecolocalización de los mamíferos marinos ha sido una gran inspiración para el campo de la hidroacústica, si vemos cómo ésta ha evolucionado a lo largo de la historia, nos daremos cuenta que los mayores avances científicos y tecnológicos en su desarrollo y uso se han dado durante y después de tragedias como el hundimiento del RMS Titanic, o grandes conflictos mundiales como la Primera y Segunda Guerra Mundial y la Guerra Fría. 

historiahidroacústica
Línea del tiempo con los principales avances de la hidroacústica. Versión interactiva aquí.

Lamentablemente, es algo muy común entre las grandes potencias mundiales y resulta de intereses económicos más que del interés por el desarrollo del conocimiento. Aunque tal vez no todo es tan malo, ya que al final avances son avances y nos han dado bases teóricas sólidas en este campo. Y así, desde la perspectiva histórica, podemos ver cómo un campo que comenzó con pequeñas observaciones se convierte en una ciencia con bases físicas a partir de apuntes, notas, ideas; hasta la actualidad, donde podemos montar una ecosonda en un barco y obtener un ecograma del océano para dar respuesta a muchas preguntas, desarrollar valiosos conocimientos y utilizar el sonido como una herramienta a favor de nuestra sociedad.

 

 

 

 

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