Ciències 19 (2011) Ap o undim en la ciència
39
El e a èmol de l’11 de ma ç
del 2011 al Japó
Joan Alibe as
IES Josep Puig i Cada alch, Ma a ó 
Ma ía Luisa A boleya
Depa amen de Geologia, Uni a de Geo ec ònica, Uni e si a Au ònoma de Ba celona
El ma ç passa un in ens e a èmol a sacseja la cos a o ien al del Japó, p oduin un
sunami que a o igina un nomb e mol g an de íc imes i eno mes danys ma e ials. Ve-
gem què a succei .
Pa aules clau: e a èmol, Japó, magni ud, in ensi a , sunami
Què a passa ?
Al me idià de G eenwich e en les 5 i 46 minu s
de la ma inada de l’11 de ma ç passa quan la Te -
a començà a emola mol més o de l’habi ual
en un pun si ua a uns 129 km a l’es de Sendai, a
Honshu, la g an illa cen al del Japó.
Quan enca a no eia un minu que ha ien co-
mença , les sacsejades ja a iba en a Fukushima,
a 177 km de l’epicen e, i poc desp és a Tokio ( ig
1), a 373 km i a o el país en pocs minu s ( ig. 2).
Figu a 1. En egis amen del sisme de Sohoku a la
Uni e si a de Tokio. on
Figu a 2. P opagació del sisme pel Japó. on
Les p ime es mesu es apun a en a una mag-
ni ud de 8,9 pe ò uns dies desp és es a conside a
de M 9,0. Es ac a a d’un del e a èmols més io-
len s que s’hagin en egis a mai ins a a ( ig. 3).
Pe ò malg a la iolència, el e a èmol a causa
ela i amen pocs danys al Japó, un país p epa a
amb cons uccions an isísmiques.
Ciències 19 (2011) Ap o undim en la ciència
40
Figu a 3. El e a èmol de Sohoku és el qua més
g an dels que s’han en egis a a o el món des de
l’any 1900. on
Figu a 4. Ca ell in o ma iu de l’agència me eo olò-
gica del Japó. S’hi mos en les di e ències en e la
cons ucció que es à p epa ada pe a sismes i la
que no ho es à. on
Podem e -nos idea de ins a quin pun és o
compa an -ho amb el que es p oduí dos mesos
desp és, l’11 de maig, a Llo ca (Mú cia), causan
g eus des osses amb una magni ud de an sols
5,1. Com que una di e ència de 2 g aus de magni-
ud indica mil egades més ene gia, conclou em
que el de Llo ca a se ap oximadamen un milió de
egades menys ene gè ic. Enca a que la dis ància i
la ondà ia no e en les ma eixes, la di e ència en
els danys causa s pe les sacsejades només s’ex-
plica pe la di e en p epa ació dels edi icis da an
del isc sísmic ( ig. 4).
Els e ec es del sisme es an mesu a amb ins-
umen s, ob enin esul a s di e en s al lla g del pa-
ís, òb iamen amb més in ensi a –i capaci a des-
uc o a– com més a p op de l’epicen e ( ig. 5).
Figu a 5. Mapa d’in ensi a mesu ada amb apa-
ells. Com més e mell, més in ensa la sacsejada.
L’es ella assenyala l’epicen e i el quad ilà e la
zona ap oximada de la up u a. on
Pe què a passa ?
Si el Japó és un país p epa a com pocs pe a
g ans sacsejades sísmiques no és pe casuali a :
l’a xipèlag japonès és un a c d’illes olcàniques o -
ma pe la subducció de dues plaques ec òniques
oceàniques (la del Pací ic i la de les Filipines) so a
la placa d’Eu àsia ( igs. 6 i 7).
Ciències 19 (2011) Ap o undim en la ciència
41
Figu a 6. Diag ama mos an el iple pun de coin-
cidència de les plaques Eu oasià ica, de les Filipi-
nes i del Pací ic. on
Figu a 7. Ima ge de Google Maps del Japó i del
seu en o n subma í, mos an les osses que indi-
quen els lími s de plaques en p océs de subducció.
L’his o ial de e a èmols a la zona ens en mos-
a una acumulació en una zona que comença a
poca ondà ia i es a en onsan a mida que a pe-
ne an a so a de la placa on hi ha el Japó. El e a-
èmol que ens ocupa, i el conjun de les se es è-
pliques, epe eix aques ma eix pa ó ( igs. 8 i 9).
To i que la majo ia de e a èmols es p odueixen
en els p ime s 200 km de ondà ia, se n’hi han de-
ec a ins a p op dels 600 km.
L’explicació és que la placa de l’oceà Pací ic es
mou cap a l’oes empenyen con a l’eu oasià ica a
una eloci a de 8,3 cm pe any, una eloci a so -
p enen ac an -se de plaques: a la de San And és,
a Cali ò nia, és de 4 cm / any. Això gene a g ans
es o ços en e les plaques, de mane a que an a-
cumulan ene gia ins que esul a b uscamen alli-
be ada du an els sismes.
Figu a 8. Secció ans e sal mos an la sismici a
en egis ada a la zona pos e io men a l’11 de ma ç
del 2011. on
Figu a 9. Secció ans e sal de la sismici a al no d
del Japó. L’à ea ap oximada de la up u a l’11 de
ma ç es à indicada amb una línia blanca, i l’epicen-
e –el pun on a comença la up u a– amb una
es ella e mella. on
La dinàmica de les plaques causa l’acumulació
d’es o ços a les o es de placa. Quan els es o ços
acumula s són an g ans que supe en el lími que
les oques poden aguan a , es p odueix una ac u-
a acompanyada de lliscamen en e les dues o es
que s’han o ma i com a conseqüència d’aques
p océs es p odueix el e a èmol. El mo imen
d’una zona de subducció es p odueix al lla g de
mol de emps (milions d’anys) i a acompanya de
encamen i lliscamen sob e supe ícies de ac u-
a (megaenca alcamen s) la o mació de cadascu-
na de les quals p o oca un e a èmol. Pe això es
no mal que una zona de subducció es enqui mol-
es egades al lla g de la se a his ò ia.
El e a èmol de Sohoku a se p ecedi pe di-
e sos e a èmols més ebles, qua e d’ells no a-
bles (en e els quals un de M7,2 i un al e de M6) i
o un segui de èpliques (una de les quals, de
M7,1) du an els dies pos e io s al e a èmol p in-
cipal, men e el e eny ana a assen an -se de nou
( ig. 10). En es dies i mig se’n comp a en més de
qua e-cen es i s’es ima que se’n con inua an p o-
duin du an dos anys.
Ciències 19 (2011) Ap o undim en la ciència
42
Figu a 10. Seqüència de e a èmols a la cos a
no d-es de Honshu en e el 9 de ma ç i el 13 de
maig. Al capdamun , el sisme del dia 11. on
Figu a 11. Mo imen s ho i zon als mesu a s amb
GPS (neg e) i p edi s pels models ( e mell). on
Com es a p odui la up u a?
El e a èmol p incipal es a inicia en un pun
in e io de la e a –el ocus o hipocen e– a 24,4
km de p o undi a . Es ac a, pe an , d’un e a è-
mol més a ia supe icial. La up u a en e les dues
plaques començà a p opaga -se cap al no d i cap
al sud (conc e amen en di ecció 109º espec e del
no d). En o al es conside a que la supe ície de
up u a a eni una lla gada d’ap oximadamen 300
km i 150 d’amplada, a iban ins als 57 km de on-
dà ia. Mesu es pos e io s an mos a que alguns
pun s s’ha ien a iba a desplaça 40 me es. Les
èpliques, i pe an les up u es pos e io s, an im-
plica una ex ensió o ça més g an. Es ac a a, pe
an , d’una up u a eno me que –amb la sacsejada
co esponen – a du a més de es lla guíssims
minu s. Feia 1200 anys que en aquella zona no es
p oduïa un e a èmol an o .
U ili zan apa ells GPS s’han pogu mesu a els
desplaçamen s p oduï s pel sisme: la cos a o ien al
de l’illa a se la que més es a desplaça ap oxi-
madamen cap a l’es ( ins a uns 3 m) ( ig. 11) i la
que més s’en onsà, una mi jana de 50 cm ( ig. 12).
Figu a 12. Mo imen s e icals mesu a s amb GPS
(neg e) i p edi s pels models ( e mell). on
To plega a a iba a p odui impo an s acce-
le acions del sòl ( ig. 13), que an posa a p o a
l’es abili a de les cons uccions. És no able que en
un pun de la p e ec u a de Miyagi s’ob ingués una
mesu a de l’accele ació de 2,7 g, un alo ex ema-
damen ele a ( aula 1). En aquell pun qualse ol
objec e uni al sòl a eb e una o ça que
s’acos a a al iple del seu pes. Això sol dóna una
idea de les eno mes o ces que han de pode su-
po a les cons uccions an isísmiques.
accele ació
(uni a s g) accele ació
(m / s2) esul a s obse ables
0,001 0,01 pe cep ible pe les pe sones
0,02 0,2 les pe sones pe den la
e icali a
0,5 5 els edi icis ben dissenya s po-
den sob e iu e si el e a èmol
és de cu a du ada
Taula 1. Exemples dels e ec es d’alguns alo s de
les accele acions.
L’accele ació del mo imen del sòl es mesu a mi -
jançan apa ells (accele òme es). L’accele ació
Ciències 19 (2011) Ap o undim en la ciència
43
màxima del sòl du an un e a èmol (PGA: peak
g ound mo ion accele a ion) dóna una mesu a de la
in ensi a de la sacsejada en un pun (in ensi a ins-
umen al) que p opo ciona esul a s equipa ables
a l’escala de Me calli, que es basa en els danys
obse ables.
Figu a 13. Accele ació màxima del e a du an el
sisme exp essada en uni a s g (l’accele ació de la
g a e a ). on
Pe què aques s mo imen s?
L’es o ç en els lími s en e les dues plaques les
ha ia ana de o man . La placa pací ica, al ega
con a la o a de la placa eu oasià ica, l’ha ia ana
comp imin cap a l’oes obligan -la a co ba -se una
mica cap amun ( ig. 14a,b). Al p odui -se la up u-
a, el con ac e en e ambdues plaques a pode a-
llibe a aques es o ç i elaxa -se. Així, la o a de la
placa eu oasià ica, en con ac e amb la placa o-
ceànica, es mogué ap oximadamen cap a l’es
men e la se a supe ície que ha ia esul a co -
bada descendia ecupe an en pa la se a o ma
o iginal. Això explica el mo imen del sòl de l’illa
cap a l’es i el seu en onsamen , més g an com
més a p op de l’epicen e.
Quina és la elació amb el sunami?
Aques s mo imen s de les o es de les plaques
al e en, pe an , la posició del ons ma í. Al damun
de la ossa, omple a pa cialmen de o ma sob a-
da, s’hi acumula un excés d’aigua, empès enlai e
pel mo imen del lími de placa ( ig. 14c). Pe al a
banda, més cap a l’oes la elaxació de la se a cu -
a u a en onsa el ons ma í p oduin -s’hi pe an un
en onsamen ela iu de la supe ície del ma . Al co-
incidi una dep essió a la supe ície de l’aigua p o-
pe a a la cos a, simul àniamen amb una pujada
més lluny de e a ( ig. 15), el eequilib i de la su-
pe ície oceànica gene a a un mo imen d’aigua
cap a ma endins, pe ò ambé un al e de més po-
de ós cap a e a, a causa d’un desni ell més g an.
Això a se el que a accele a i llança ones i o-
nes d’aigua oceànica con a el e a, p oduin el
sunami an des uc o que o s hem pogu eu e.
Figu a 14. a) Es o ç acumula en e les dues pla-
ques ( le xes liles). b) Allibe amen de l’es o ç du-
an el sisme i mo imen ( le xes g ogues) del lími
de la placa eu oasià ica (en pun eja , la si uació ini-
cial). c) De o mació inicial de la supe ície del ma i
mo imen del sunami ( le xes bla es).

Ciències 19 (2011) Ap o undim en la ciència
44
Figu a 15. Mapa ap oxima de l’ele ació (en osa) i
l’en onsamen (blau) del ons ma í (esque a). Inici
d’una simulació del sunami de Sohoku e a pel
P o . Takashi Fu umu a. on
Es pogué a isa la població
sob e el sunami?
Si enim en comp e que un sunami ia ja pe
l’oceà a una eloci a d’uns 800 km/h, els p ime s
llocs de la cos a, com Sendai, an eni menys de
10 minu s pe p epa a -se pe la possible a ibada
d’un ( igs. 16, 17 i 18).
Figu a 16. El sunami a ança des uin cases a la
p e ec u a de Miyagi (AP). on
To i que sembla que les ala mes an unciona
possiblemen es ac a a d’un emps massa jus
pe què o hom pogués a iba a un lloc segu . De
e , els se eis de segu e a i ala ma japonesos p e-
euen ( ig. 19) un emps de només es minu s pe
de ec a els sisme, alo a -ne el isc i eme e, si és
el cas, una ale a pe sunami.
El sis ema d’ala ma es basa ambé, a més a
més dels egis es sísmics, en un complex sis ema
de de ecció de sunamis ac ualmen ins al·la al Pa-
cí ic i al es à ees. Consis eix en una sè ie d’es a-
cions ( ig. 20) epa ides pel ma en pun s ela i a-
men p ope s a les cos es.
Figu a 17. Compa ació del ma eix lloc en da es di-
e en s: a dal , Rikuzen aka a el 29 de se emb e del
2010; i al mig, el 13 de ma ç del 2011; a so a, el co-
lo blau indica la zona que esul à de as ada. on
Figu a 18. Compa ació d’ima ges de sa èl·li de Fu-
ji suka, a Sendai, abans i desp és del sunami. on
Ciències 19 (2011) Ap o undim en la ciència
45
Figu a 19. Seqüència de emps pe a l’emissió d’in-
o macions sob e sunamis i sismes. on
Figu a 20. De ecció de l’a ibada del sunami de
l’onze de ma ç a l’es ació 21418 (a la o o, boia d’u-
na es ació semblan ) si uada a 450 milles nàu iques
al no d-es de Toquio (al mapa). on
Cada es ació del sis ema DART II ( ig. 21) cons-
a bàsicamen d’un en egis ado de la p essió ixa
en el ons del ma que pe iòdicamen (no malmen
cada 15 minu s) eali za mesu es i en ia les se es
lec u es mi jançan ones acús iques a una boia lo-
an a la supe ície, que s’enca ega d’en ia -les al
cen e de con ol ia sa èl·li .
Pe ò quan de ec a una al e ació en el i me p e-
is de p essions (el i me de les ma ees), comença
a eali za mesu es més so in ejades ( ig. 20): cada
minu o cada 15 segons. Aques es dades, a egides
a p og ames de modeli zació, an possible p e eu e
les ca ac e ís iques de la se a p opagació ( ig. 22)
ajudan a p e eni iscos.
Algunes cu iosi a s pe acaba
La sepa ació en e les ones indi iduals en ima -
ges com la de la ig. 22 és o ça eal ja que la se a
longi ud d’ona a ma obe és de cen ena s de qui-
lòme es. Això les dis ingeix de les ones ma ines
habi uals. Pe ò... què és el que a eno memen més
des uc i es?
Figu a 21. Diag ama gene al del uncionamen del
sis ema de de ecció de sunamis DART II. on
Figu a 22. Modeli zació del sunami de Sohoku e a
pe la NOAA. Les ones iguen unes 20 ho es a a -
iba a l’A làn ic. on
La di e ència clau és que el en posa en mo i-
men les p ime es capes de l’aigua i p ou, men e
que la es a queda p àc icamen immòbil ( ig. 23a).
En can i, en un sunami ( ig. 23b) és p àc icamen
Ciències 19 (2011) Ap o undim en la ciència
46
o a la columna d’aigua la que es mou, anspo an
així mol a més quan i a d’ene gia.
Com a conseqüència d’un e a èmol, un dels
e ec es que po apa èixe és l’anomenada liqüe ac-
ció: l’apa ició d’aigua p o inen del subsòl ( ig. 24).
Això és degu a la ma eixa causa que a que quan
esp emem una esponja molla en su i aigua: la
comp essió de la capa eà ica po obliga l’aigua a
so i del subsòl pel allà on li sigui possible.
Figu a 23. Compa ació en e el mo imen de l’ai-
gua en les ones ma ines supe icials (a) i en un su-
nami (b). La longi ud d’ona és de l’o d e de me es
en el p ime cas i de cen ena s de quilòme es en el
segon.
Figu a 24. Liqüe acció al pa c cen al de Tòquio.
on
Com que el mo imen sísmic ha suposa , en
conjun , l’en onsamen d’uns ma e ials que s’ha ien
ana ele an , la dis ibució de massa de la Te a ha
queda al e ada. La conse ació del momen cinè ic
exigeix que al disminui el adi de gi d’aques s ma-
e ials, la eloci a de gi de la Te a hagi d’aug-
men a . És el que ha p o oca una disminució en la
lla gada del dia de 1,8 µs.
Finalmen , és in e essan cons a a que pocs
minu s desp és del e a èmol del Japó els apa ells
an en egis a un sob a inc emen en l’oscil·lació
del nomb e d’elec ons a la ionos e a sob e de l’illa
Honshu ( ig. 25). Es ac a d’un enomen igualmen
obse a en g ans e a èmols i que é elació amb
la p opagació de les ones in asòniques pe la su-
pe ície e es e, que ambé a ib a les di e ses
capes de l’a mos e a, sob e o la ionos e a, que és
la de meno densi a .
Figu a 25. Va iació del nomb e d’elec ons espec-
e del alo no mal a la ionos e a, a 300 km d’alça-
da, sob e l’illa Honshu. A pa i de les 6, minu s
desp és del e a èmol, s’obse a una in ensa os-
cil·lació en aques a quan i a . on