La fisica della Terra: i sismografi e le scale sismiche

Sismografi e sismogrammi
I sismografi sono strumenti che permettono di registrare i fenomeni sismici, rappresentandoli graficamente, attraverso un sismogramma.
Gli strumenti di misurazione moderni funzionano in modo digitale, collegati al computer. Questo semplice disegno, tuttavia, ne spiega bene il funzionamento.

Immagine da Terremoti Onde Sismiche in azione

Quando si verifica un terremoto, il pennino del sismografo resta fermo mentre la carta segue le oscillazioni del suolo e si ottiene il sismogramma.

Immagine di un sismogramma dal sito dell'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia

Il sismogramma permette di valutare i tempi di arrivo delle onde sismiche e l’ampiezza delle oscillazioni prodotte.
La distanza tra il picco delle onde P ed il picco delle onde S è utile per stabilire la distanza tra l'epicentro del sisma e la stazione di rilevamento.Una volta stabilita la distanza del terremoto rispetto a 3 stazioni di rilevamento, è possibile stabilire con precisione l'epicentro come spiegato nell'immagine sottostante della Protezione civile. Attorno a ciascuna stazione si traccia un cerchio di raggio uguale alla distanza stazione-epicentro. Il punto di intersezione dei tre cerchi corrisponde all'epicentro del sisma.

http://www.protezionecivile.gov.it Scheda di approfondimento - Come si calcola l'epicentro di un terremoto

Le scale sismiche
Un primo tentativo per indicare l'intensità di un terremoto si deve al sismologo italiano Giuseppe Mercalli; nel 1902 egli ideò una scala basata sull'osservazione degli effetti del terremoto sull'ambiente e sulle persone. La scala Mercalli era originariamente suddivisa in 10 gradi di gravità; oggi si preferisce utilizzare una scala Mercalli modificata, la Scala Mercalli Cancani Sieberg, con 12 gradi di gravità.
Questo tipo di scala si basa sugli effetti che un terremoto ha sull'ambiente e sulle persone e non valuta l'effettiva forza del sisma;non permette di confrontare tra loro le intensità reali dei terremoti. Immaginate che uno stesso terremoto colpisca un grande centro abitato ed un'area desertica: gli effetti del terremoto e, quindi, la valutazione fornita attraverso la scala Mercalli Cancani Sieberg sarebbero molto differenti tra loro, pur trattandosi del medesimo evento sismico.
Per questo motivo, il sismologo Charles Richter, nel 1935, propose una scala in grado di misurare la magnitudo di un terremoto, ovvero l'energia meccanica che si sprigiona dall'ipocentro. Il procedimento si basa sulla misurazione dell'ampiezza delle onde sismiche e su calcoli matematici. Questo sistema di misurazione è più oggettivo e non risente del luogo dove si effettua la misurazione.
La scala Richter è logaritmica: tra un grado ed il successivo c'è una differenza di 10 volte per quanto riguarda l'ampiezza dei movimenti del terreno; un terremoto di magnitudo 7 è dieci volte più potente di un sisma di magnitudo 6 e cento volte più potente di uno di magnitudo 5. Tra un grado e il successivo c'è una differenza di 30 volte per quanto riguarda l'energia liberata dal sisma; ad esempio, un terremoto di magnitudo 6 è libera un'energia 30 volte maggiore rispetto ad un sisma di magnitudo 5.
Questo post partecipa al 32esimo Carnevale della Fisica ospitato da Paolo Pascucci su Questione della Decisione.
Tania Tanfoglio