Comprendere i terremoti: cause, effetti e misurazioni sismiche

Un terremoto o sisma è una rapida e improvvisa vibrazione del terreno può essere così debole da essere percepita solo da appositi strumenti.

Classificazione dei terremoti

Possono essere classificati in base alla loro causa di origine:

Vulcanici, prodotti da attività vulcanica;

Di crollo, provocati dal cedimento di cavità o caverne sotterranee;

Artificiali, causati da attività umane;

Tettonici, collegate movimenti delle placche litosferiche.

Il punto d’origine è chiamato ipocentro, il punto dal quale il movimento sismico si propaga è detto epicentro, è anche il punto della superficie più vicino all’origine del terremoto.

Dinamica delle rocce durante un sisma

Le rocce si comportano come corpi rigidi, sopportando sforzi intensi e continue deformazioni, fino a un punto chiamato limite di rottura o di elasticità (infatti viene usato il modello del rimbalzo elastico per spiegare questo fenomeno). Le rocce si rompono nei punti in cui di maggior debolezza, liberando tutta l’energia elastica, le vibrazioni prodotte si propagano sottoforma di onde sismiche, i piani di rottura che si formano sono detti faglie. La fratturazione principale è preceduta da una micro frattura azione che si traduce spesso in scosse premonitrici. Il sisma è prodotto da una o due scosse principali seguito da scosse di assestamento.

Tipi di onde sismiche

Al passaggio di un’onda sismica, ciascuna particella di roccia si allontana dalla sua posizione di equilibrio per poi ritornarvi dopo aver trasmesso energia elastica posseduta a seconda della profondità alla quale hanno origine è possibile distinguerle in:

Onde profonde hanno origine dell’ipocentro e si propagano sia in profondità sia verso la superficie. A loro volta si distinguono in:

onde primarie o onde P che sono longitudinali e alternano compressione e dilatazione deformando il volume delle rocce nel senso della direzione di propagazione senza modificarne la forma, sono le prime onde ad arrivare in superficie e alle varie stazioni di rilevamento possono attraversare sia fluidi che solidi;

Le onde secondarie o onde S sono trasversali fanno vibrare particelle del sottosuolo in direzione perpendicolare a quella della loro propagazione e deformano le rocce, sono più lente e arrivano seconde alla stazione di registrazione e non vengono trasmesse dei fluidi.

Onde superficiali: hanno origine dall’epicentro, quando le onde profonde raggiungono la superficie terrestre e si modificano si presenterà le onde superficiali. Perdono rapidamente intensità e causano ampie oscillazioni del terreno. Sono le ultime essere rilevate, in quanto meno veloci anche delle onde S. Si distinguono in onde di Love che hanno componente prevalentemente orizzontale e danno origine a movimenti ondulatori del terreno, e onde di Rayleigh, che hanno componente prevalente verticale e originano movimenti sussultori.

Strumenti per lo studio dei terremoti

Il primo strumento conosciuto per lo studio dei terremoti è un sismoscopio cinese dotato di un pendolo e alcune le vette poste all’interno di un anfora era in grado di rilevare una scossa sismica e lanciare una specie di allarme.

La prima vera e propria misurazione dei terremoti e dovuta al sismografo usato per rilevare le onde sismiche, costituito da una massa sospesa dotata di un pennino libero di oscillare come un pendolo che lascia una traccia su un rullo di carta ancorato a una massa solidale con il suolo. Questo rullo è sensibile alle vibrazioni mentre il pennino tende a rimanere fermo per inerzia, in presenza di scosse sismiche si forma il sismo gramma che permette di risalire al momento iniziale del sisma di misurarne la durata e di localizzare la posizione dell’epicentro e dell’ipocentro.

Oggi si usano strumenti elettronici composti da un sensore (geofono) ed da un acquisitore collegato a un computer. Sono apparecchi più sensibili, efficaci e meno delicati.

Ancora più moderno è il accelerometro che permette di misurare con elevata precisione i movimenti del suolo vicino all’epicentro.

Misurazione dell'energia sismica

Per misurare l’energia e descriverne le caratteristiche è necessario interpretare i dati. Nel 1902 Giuseppe Mercalli propose una scala di misura dell’intensità dei sismi (la scala Mercalli) che permette di associare a ogni fenomeno sismico un grado di intensità compreso fra I e XII sulla base degli effetti che esso produce.

Gli effetti dipendono anche dalle caratteristiche dell’area geografica in cui si verifica: tipo di terreno, densità abitativa, materiali e metodi di costruzione edilizia. È importante la profondità dell’ipocentro.

Nel 1935 Richter propose l’utilizzo di una misura dell’energia basata sull’analisi dell’ampiezza delle onde (magnitudo Richter). Si ricava a partire dal rapporto fra la massima ampiezza delle onde registrate da un sismogramma durante un terremoto e l’ampiezza delle onde prodotte da un terremoto di riferimento. L’aumento di un grado di magnitudo corrisponde a un’energia sprigionata circa di 30 volte maggiore.