Terremoti, scala Richter e scala Mercalli Onde sismiche Placche e faglie Sismografi, sismogrammi e drum Pericolosità sismica Video didattici

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Terremoti, scala Richter e scala Mercalli

I terremoti sono vibrazioni della crosta terrestre dovute principalmente al rilascio di energia a seguito di uno spostamento improvviso di una massa rocciosa nel sottosuolo. Solitamente questi fenomeni accadono in zone dove ci sono delle fratture importanti dette faglie. La sorgente del sisma viene chiamata  ipocentro e la sua proiezione verticale sulla  superficie è chiamato epicentro. I danni maggiori solitamente si manifestano nell'area dell'epicentro, gli effetti distruttivi non dipendono solo dall'intensità della scossa ma anche dal tipo di terreno.

ipocentro, epicentro e faglia (diretta)

La magnitudo dei terremoti viene misurata con la scala Richter e l'intensità con la scala Mercalli. Nella scala Richter ogni grado indica la corrispondente quantità di energia necessaria, in Joule o di esplosivo TNT equivalente, per produrre lo stesso effetto. Nella scala Mercalli ogni grado è basato sugli effetti sulle persone e sui manufatti. In seguito la scala è stata modificata aggiungendo i valori di accelerazione (PGA) e velocità (PGV) di picco in modo da avere misure più confrontabili nei diversi terremoti.

scala Richter (fonte Wikipedia)

scala Mercalli modificata (fonte Wikipedia)

Onde sismiche

Le onde P di compressione o longitudinali, dette anche primarie perché sono le più veloci, fanno oscillare le particelle della roccia nel senso di propagazione e dunque provocano compressioni e rarefazioni del materiale. Viaggiano, a seconda del tipo di materia che attraversano, tra i 4 e gli 8 km/s e sono in grado di attraversare tutti i tipi di stati della materia: solido, liquido e gassoso. Sono le prime ad esser registrate dai sismografi. Le onde S, dette secondarie perché più lente delle P, fanno oscillare le particelle di roccia perpendicolarmente alla direzione di propagazione non provocando variazioni di volume. Viaggiano tra i 2 e i 4 km/s e si propagano solo nei solidi. Le onde superficiali R (Rayleigh) e L (Love) si propagano da una certa distanza dall'epicentro e sono il risultato della combinazione delle onde P e S. Le onde superficiali sono quelle che provocano i maggiori danni. Tutte le onde si attenuano man mano che ci si allontana dall'epicentro.

tipi di onde sismiche e sismogramma di un terremoto - fonte cultura.biografieonline.it

la differenza di tempo tra le onde S e le onde P permette di stimare la distanza del terremoto, il rilevamento con almeno tre stazioni permette di individuare la zona del fenomeno fonti digilander.libero.it/ascuoladiscienze e http://pianetascienza.blogspot.it/

Placche e faglie

Le cause che portano alla generazione di un terremoto sono tipicamente dovute al lento movimento delle placche secondo la teoria della tettonica delle placche. Le placche in  movimento (molto lento) generano pressioni fortissime e di conseguenza improvvise rotture nelle faglie che generano i terremoti. Le placche maggiori sono: antartica, sudamericana, africana, indo-australiana, pacifica, nordamericana ed euroasiatica. Le placche minori sono: Nazca, Cocos, caraibica, Scotia, Araba o Arabica, indiana, delle Filippine e Juan de Fuca.

le placche tettoniche - fonte Wikipedia

principali faglie nella zona mediterranea - fonte Wikipedia

rilevamento satellitare dello spostamento del suolo in Italia - fonte UNIFI

effetti dei movimenti delle placche - fonte Wikipedia

Le faglie sono delle fratture nella roccia causate dal movimento di due masse rocciose. Questo avviene solo quando la roccia ha un comportamento fragile, quando si comporta in modo duttile avviene una piega.  Il movimento è causato direttamente o indirettamente dal lento movimento della crosta terrestre.

tipi di faglie - effetto di una faglia - faglia sul M. Vettore (I) - veduta aerea della famosa faglia di S. Andrea (USA) - fonte Wikipedia e INGV

effetto di un terremoto su una faglia - fonte Wikipedia

faglie in Italia (fonte INGV DISS)

dettaglio delle faglie in Friuli Venezia Giulia (fonte INGV DISS)

Sismografi e sismogrammi

Il sismografo è lo strumento che viene usato per registrare i fenomeni sismici. La registrazione viene chiamata sismogramma ed è la rappresentazione dell'oscillazione, verticale o orizzontale, del terreno causata dall'evento sismico. Possono essere molto semplici come i pendoli con delle masse sospese collegate a sistemi di scrittura su carta o molto sofisticati con accelerometri e geofoni connessi tramite amplificatori e convertitori analogico-digitali a personal computers. A seconda del tipo di sensore e tecnologia possiamo dividere i sismografi in: - corto periodo con la massima sensibilità dai 4 Hz a salire per i piccoli terremoti locali, analisi del sottosuolo e risonanze dei fabbricati; - lungo periodo con la massima sensibilità alle vibrazioni inferiori ad 1 Hz per i terremoti lontani; - larga banda da 0.01 a 10 Hz; - strong-motion per la misura di oscillazioni molto ampie in zona sismica.

schema di un sismografo a pendolo e un sismografo professionale

sismografi amatoriali, due kit di Nuova Elettronica (1989-1998) e il Volksmeter II della RLL INstruments

sismogramma sui 3 assi (Est-Ovest, Sud-Nord e verticale, fonte Wikipedia)

sismogrammi con epicentro locale, vicino e lontano

evento sismico registrato con due sismografi diversi, broadband e a corto periodo

cause dell'amplificazione del movimento

differenze tra vari tipi sismografi (fonte http://eqseis.geosc.psu.edu/)

drum di una stazione professionale (sensore a lungo periodo, fonte OGS)

drum di una stazione amatoriale (serie di scosse del 30/10/2016 con geofono 4.5Hz, ADC 24bit e software Dolquake)

sensore broadband (0,2-50Hz) professionale della Lennatz electronic GmbH

geofono Senhe 4.5Hz (Thereminostore) e schema di funzionamento

risposta in frequenza di due geofoni con frequenze di risonanza di 4,5Hz e di 10Hz (fonte Geospace)

accelerometri ed esempio di risposta in frequenza

Pericolosità sismica

Il pericolo sismico è lo studio della previsione di un fenomeno sismico di una certa entità in una determinata zona. L'INGV, l'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia nel 2004 ha pubblicato una mappa della pericolosità sismica di tutto il territorio nazionale.

mappa di pericolosità sismica dell'Italia e dettaglio della Regione Friuli Venezia Giulia (fonte INGV)

mappa (click per risoluzione maggiore) dell'Italia con 30 anni di terremoti (1985-2014, fonte INGV)

Video didattici interessanti (fonte https://www.iris.edu)

Movimento delle Placche Sismogramma con un sensore Sismogramma con tre sensori Terremoto registrato da quattro stazioni Intensità del terremoto Risonanza dei fabbricati Amplificazione delle onde sismiche e liquefazione del terreno Meccanismo focale

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