I  Terremoti

Possiamo distinguere due tipi di terremoti: i terremoti vulcanici e quelli tettonici. I primi sono vibrazioni del suolo provocate dal magma in risalita e vengono generalmente indicati col termine di "tremori". Sono superficiali e riguardano aree di modesta superficie. I secondi, veri e propri terremoti, sono quelli determinati dai movimenti delle placche crostali.

Ecco perché le zone dove si hanno più di frequente terremoti sono quelle dove ci sono fratture della crosta terrestre, le stesse che consentono alla materia del mantello di risalire in superficie e di originare i fenomeni vulcanici.

Il primo ad associare i terremoti allo scorrimento di strati di roccia fu Harry Red.

Studiando il terremoto che nel 1906 distrusse la città di San Francisco lo scienziato collegò il sisma allo scorrimento di due lembi della faglia di Sant'Andrea, la lunga frattura che segna il confine fra la penisola californiana e il continente americano.

In corrispondenza della frattura erano evidenti le prove che i due blocchi scorrevano l'uno contro l'altro in versi opposti.

Bastava osservare l'allineamento di elementi del paesaggio collocati da parti opposte della faglia per rendersi conto che il territorio si era modificato nel tempo e continuava a farlo.

L'origine dei terremoti

Se afferriamo le due estremità di un bastone flessibile e proviamo a piegarlo usando una certa forza, esso si deforma e accumula una certa quantità di energia (chiamata energia elastica).

Il lento movimento delle placche genera, lungo i loro margini, delle forze tali da comprimere o tendere le rocce. Queste si deformano accumulando un'enorme quantità di energia elastica, finché, superato un certo limite, si spezzano. A questo punto i bordi della frattura entrano in oscillazione liberando energia sotto forma di onde sismiche, vibrazioni che si propagano nel terreno provocando un improvviso e rapido scuotimento del suolo: il terremoto. Il punto o la zona interna della Terra in cui si ha la rottura si chiama ipocentro, mentre il punto della superficie posto sulla sua verticale si chiama epicentro.

Le onde sismiche

Non hanno sempre le stesse caratteristiche e da ciò dipende il differenziarsi delle scosse che possiamo avvertire durante un terremoto.

Le onde sismiche possono essere registrate attraverso particolari strumenti chiamati sismografi e sono di tre tipi fondamentali: onde primarie, onde secondarie e onde lunghe.

Le onde primarie (le prime a essere registrate durante un terremoto) danno origine alle scosse sussultorie. Si tratta di onde longitudinali che investono le particelle dei vari strati di roccia e le fanno oscillare avanti e indietro. Le onde secondarie (registrate dopo le primarie) danno origine a scosse ondulatorie e sono più lente. Sono onde trasversali simili a quelle che si ottengono facendo oscillare una corda fissata a un estremo. Le particelle in questo caso oscillano in su e in giù.

Infine le onde lunghe o di superficie, che sono di ampiezza maggiore: più lente, durano più a lungo e causano i danni peggiori.

Il sovrapporsi di questi tre tipi di onde durante un terremoto può causare danni più o meno gravi a seconda dell'intensità di propagazione.

La valutazione di un terremoto

La zona dove gli effetti del terremoto sono maggiori è quella che si trova in prossimità dell'epicentro.

Intensità e magnitudo sono le due grandezze che descrivono i terremoti. La prima li valuta in base ai danni che essi provocano. Il grado di intensità aumenta con l'aumentare dei danni causati. Naturalmente più si è vicini all'epicentro, maggiore è l'intensità di un terremoto.

La magnitudo indica invece la quantità totale di energia che si libera durante il sisma.

I valori delle due grandezze sono detti gradi e vengono definiti rispettivamente dalla scala Mercalli e dalla scala Richter. La prima è divisa in 12 gradi, la seconda in 10.

Propagazione delle onde sismiche

Come distinguerle

Una parte dell'energia che si libera all'ipocentro si propaga come onde sismiche attraverso le rocce circostanti, che si comportano come corpi elastici.

I movimenti all'ipocentro provocano però diversi tipi di onde ; inoltre la composizione eterogenea della terra fa sì che le onde si propaghino attraverso materiale diversi, e vadano quindi incontro a fenomeni di riflessione o rifrazione. Onde che si dirigono inizialmente in profondità possono essere rimbalzate verso la superficie, interferire con altre onde a seconda delle loro caratteristiche e del loro periodo. Nell'epicentro, il punto sulla superficie terrestre posto sulla verticale all'ipocentro, giungono una tale quantità di onde sismiche confuse e sovrapposte che le strumentazioni vicine vanno fuori scala o forniscono dati inutilizzabili.

Molto più significativi sono i dati rilevati dagli strumenti posti a una certa distanza dall'epicentro, perché le onde sismiche si propagano a velocità differenti e quindi possono venir registrate in sequenza d'arrivo.

Caratteristiche dei vari tipi di onde

Si distinguono così :

onde di compressione, anche dette onde primarie o onde P ;

Al loro passaggio la roccia subisce variazioni di volume nella direzione di propagazione dell'onda stessa.

Queste hanno velocità compresa tra i 4 e gli 8 km/s e possono propagarsi in qualsiasi mezzo materiale (aria, acqua, magma, rocce solide) e quelle che arrivano in superficie provocano spostamenti d'aria a frequenze in parte udibili dall'orecchio umano (il rombo sordo che accompagna l'inizio di un terremoto).

onde di taglio, dette anche onde secondarie o onde S.

Al loro passaggio le particelle compiono delle oscillazioni perpendicolari alla direzione di propagazione. Hanno velocità più bassa rispetto alle onde P, compresa tra i 2,3 e i 4,6 km/s. Hanno l'importante caratteristica di non potersi propagare attraverso i fluidi. Infatti nei fluidi le particelle che si muovono non trascinano con sé le altre particelle, perché le forze d'attrazione tra di esse sono più deboli che nei solidi. Quindi le onde S si smorzano rapidamente nel magma. Al loro passaggio le rocce cambiano di forma, ma non di volume.

E queste fanno parte delle onde di volume o onde interne che si generano all'ipocentro ma non raggiungono la superficie.

Quando le onde interne raggiungono la superficie danno origine alle onde di superficie che si propagano dall'epicentro lungo il suolo e sono di due tipi :

onde di Rayleigh o onde R ;

Prendono il loro nome dal matematico John W. Strutt, meglio noto come Lord Rayleigh, dal quale furono previste nel corso dei suoi studi sulla propagazione di onde nei mezzi elastici. Al loro passaggio le particelle compiono un'orbita ellittica su di un piano perpendicolare alla direzione di propagazione, come avviene su uno specchio d'acqua increspato.

onde di Love o onde L.

Furono previste e descritte teoricamente dal matematico A. Love. Al loro passaggio le particelle oscillano trasversalmente alla direzione di propagazione, ma solo sul piano orizzontale. Sono più lente delle onde S da cui derivano, hanno velocità tra 2,7 e 3 km/s. Compiono tragitti lunghissimi, fino a compiere più volte il giro della Terra e poi tornare indietro.

Oscillazioni Libere

Si producono quando si perturba un oggetto in stato di equilibrio e poi lo si lascia libero di muoversi (è il caso di una campana, o della corda di un violino). Un forte terremoto fa vibrare l'intero globo terrestre, producendo movimenti impercettibili che solo in anni recenti è stato possibile individuare. Le vibrazioni di un corpo dipendono solo dalla natura del corpo stesso. Ecco perché le oscillazioni provocate dai sismi sono per noi una preziosa fonte di informazioni nello studio della struttura interna del pianeta.