Usuario:
Modelo Matemático
Descripción
Modelo E2 - Mecánica del Hielo (Reología y Deformación)
Una vez estructurada la red semántica, se busca asociar cada objeto a una variable que permita su formulación matemática. Las relaciones entre variables —expresadas en la red semántica como vectores y asociaciones entre objetos— se traducen en ecuaciones que describen el comportamiento. Estas ecuaciones se buscan, en la mayor medida posible, basadas en primeros principios, y no en algoritmos ajustados numéricamente solo para reproducir comportamientos medidos. El resultado es la red lógica del modelo: el conjunto de variables, con sus unidades y rangos, y las ecuaciones que las relacionan.
ID:4787
Modelo E2 — Mecánica del Hielo (Reología y Deformación)
Descripción
# Modelo E2 — Mecánica del Hielo (Reología y Deformación)
El hielo es un material reológicamente complejo: se comporta como un sólido elástico en escalas de tiempo cortas, las mismas escalas de tiempo en las que se propagan las ondas sísmicas o en las que el hielo se fractura de golpe, pero se comporta como un fluido viscoso cuya resistencia interna a fluir no es constante en escalas de tiempo largas, las mismas escalas de tiempo en las que un glaciar entero fluye ladera abajo. La relación central que describe cómo se deforma el hielo bajo cizallamiento establece que la tasa a la que el hielo se deforma es proporcional a la tensión que se le aplica elevada a una potencia cercana a tres, y esta relación fuertemente no lineal hace que el hielo fluya mucho más rápido a medida que aumenta la tensión que recibe, concentrando el flujo del hielo en zonas estrechas donde la deformación es mucho más intensa que en el resto del glaciar.
La facilidad con la que el hielo fluye bajo una tensión dada depende, además, fuertemente de la temperatura del propio hielo, siguiendo una relación en la que pequeños aumentos de temperatura producen incrementos desproporcionadamente grandes en esa facilidad de flujo: el hielo que está cerca de su punto de fusión llega a ser entre cien y mil veces más blando que el hielo frío de las regiones polares. Esta dependencia térmica conecta la mecánica del hielo con su propia termodinámica, porque el calor que la deformación viscosa del hielo disipa dentro de sí mismo calienta a ese mismo hielo, ese calentamiento ablanda todavía más al hielo, ese ablandamiento aumenta la deformación que el hielo sufre, y esa deformación mayor disipa todavía más calor, cerrando un ciclo de retroalimentación positiva que se refuerza a sí mismo. En las zonas basales de un glaciar donde el hielo está más caliente, esta retroalimentación concentra la deformación del hielo dentro de una capa delgada activada por el propio calor.
Las propiedades elásticas del hielo determinan, a escalas de tiempo cortas, la velocidad con la que se propagan a través de ese hielo tanto las ondas sísmicas de compresión como las ondas sísmicas de corte, y esa velocidad de propagación es justamente lo que un sondeo sísmico aprovecha para inferir el espesor y la estructura interna de un glaciar sin necesidad de perforarlo.
Cuando el hielo se deforma de manera sostenida, el hielo policristalino que forma un glaciar desarrolla una orientación cristalográfica preferente: cada uno de los granos de hielo hexagonal que componen ese hielo policristalino va rotando bajo el cizallamiento hasta que el eje cristalográfico principal de ese grano queda alineado en dirección perpendicular al plano en el que el hielo se está cizallando, y esta orientación preferente que el hielo policristalino desarrolla puede llegar a reducir hasta diez veces la resistencia que ese mismo hielo opone a seguir fluyendo, reforzando todavía más la concentración del flujo en las zonas de cizallamiento con las que empezó esta descripción.
ID:1747