ONDE SISMICHE E SISMOGRAMMI


Conformazione della terra

dentro la terra

Al fine di capire come nasce e si diffonde un terremoto è necessario sapere com'è fatta la terra e da cosa è composta. I terremoti possono svilupparsi a tutte le profondità, anche se solitamente si aggirano attorno ai 30 km, lo spessore della crosta terrestre.

 

Mappa mondiale delle placche tettoniche

Mappa  Sismica

I confini delle placche sono i punti di maggior densità di eventi sismici, a causa del movimento delle stesse. La placca dell'Oceano Pacifico è in movimento verso nord-ovest. Da qui tutti i terremoti che si sviluppano nelle isole Kuril, in Russia, e nelle isole ad est dell'Australia.

 

Definizione delle suolo della pianura padana

Pianura Padana

Le Alpi si sono formate in seguito al raccorciamento e sovrascorrimento verso W e NW della placca Adriatica sulla placca Europea; gli Appennini si sono generati in seguito alla subduzione della zolla Adriatica che si  muove verso W

 

Forze sull'Italia

Placche Italiane
La spinta verso gli Appennini da ovest innalza la catena montuosa ma produce una compressione della placca adriatica provocando una subduzione della stessa e una spinta vero le Alpi.
 

Forze sull'Italia

Catene Montuose
Esempio di subduzione e innalzamento che avvengono in diverse parti del mondo, comprese Appennini e Alpi.
 

Spostamento della costa ovest americana lungo la falda di S. Andrea

Catene Montuose
Disegno significativo dei movimenti e della velocità di spostamento del terreno..
 

Sviluppo di un terremoto

onde

Durante il verificarsi di un terremoto, dall'ipocentro (epicentro se riportato in superficie) si sviluppa una grande quantità di energia. Questa energia produce un vero e proprio spostamento di materia sotto forma di onde. Queste onde si propagano in tutte le direzioni (così come un sasso lanciato in uno stagno) e sono di vari tipi.

Il nucleo della terra blocca il diffondersi solo di alcuni tipi di onda, creando una zona 'buia', non invasa da energia, dalla parte opposta del evento nell'emisfero terrestre.

La zona azzurra nel disegno è la zona non raggiunta dalle onde secondarie, la zona rossa la parte non raggiunta dalle onde primarie.

Possono poi registrarsi anche molte riflessioni delle onde principali (da parte del nucleo o della crosta terrestre) e che sono avvertite in momenti differenti.

 

Le onde P o primarie :

Sono onde molto veloci e create dalla compressione della materia. Sono le prime a raggiungere un rilevatore (sismografo) e attraversano corpi solidi o fluidi:

p-wave
 

Le onde S o secondarie:

Sono onde più lente e create dalle rocce colpite di taglio; producono un'ondulazione e non attraversano i fluidi:

s-wave
 

Le onde Love:

Sono onde di superficie, più lente anche delle secondarie, scuotono il suolo in senso orizzontale e sono estremamente dannose per i fabbricati.

love-wave
 

Le onde Rayleigh:

Onde di superficie anch'esse, sono paragonabili alle onde del mare. L'oscillazione prodotta un movimento rotatorio.

rayleigh-wave
 

Animazioni sugli effetti delle onde sugli edifici:

Onda Primaria:
simulazione onda P
 
Onda Secondaria:
simulazione onda S
 
Onde di superficie (Love e Rayleigh):
simulazione onda L
 

Rappresentazione delle onde in un sismogramma

esempio sismogramma

Esempio di sismogramma di un evento registrato dalla stazione MeSis: sono evidenziati i vari tipi di onde. L'epicentro del sisma si trovava a circa 1500 km dal sismografo, in Grecia.

(clicca sull'immagine per ingrandirla)

 

Rilevazione dell'epicentro

epicentro

Ogni sismografo registra un sismogramma che evidenzia una differenza di arrivo tra la onda primaria e la secondaria, diversa, a seconda della lontananza del sismografo dall'epicentro del sisma. Ogni stazione quindi sa a quale distanza si verificato il sisma, ma non ne conosce la direzione di provenienza. Sono necessarie almeno tre stazioni di rilevamento, che formano tre cerchi che combaceranno in un solo punto, al fine di conoscere il luogo esatto dell'evento e quindi la direzione di provenienza delle onde.

La figura rappresenta la rilevazione di un terremoto da parte di tre simografi dislocati in posti distanti tra loro.

 

(Tutti i disegni sono stati prelevati da USGS e prodotti dalle Università di Princeton, del Nevada e del Michigan).

 

Sismogramma del terremoto del 26 dicembre 2004 (Sumatra)

Mappa asiatica Sismica

NOTA BENE: la stazione di rilevamento è situata a 14093 km dall'epicentro !

 

Scala Richter e scala Mercalli

Le due scale vengono sovente confuse e mal interpretate. La Richter misura l'energia sviluppata nell'ipocentro di un sisma. La scala Mercalli rileva i danni causati dall'evento. E' chiaro che i danni prodotti non dipendono solo dall'intensità del terremoto, ma dalla conformazione del terreno, dalla profondità dell'ipocentro, dalla struttura degli edifici, dalla popolosità della zona ecc. Per questo motivo gli studiosi utilizzano pressoché solo la scala Richter definendo così la 'Magnitudo' di un evento.

SCALA RICHTER
magnitudo TNT equivalente Frequenza
0 1 chilogrammo circa 8.000 al giorno
1 31,6 chilogrammi
1,5 178 chilogrammi
2 1 tonnellata circa 1.000 al giorno
2,5 5,6 tonnellate
3 31,6 tonnellate circa 130 al giorno
3,5 178 tonnellate
4 1000 tonnellate circa 15 al giorno
4,5 5600 tonnellate
5 31600 tonnellate 2-3 al giorno
5,5 178000 tonnellate
6 1 milione di tonnellate 120 all'anno
6,5 5,6 milioni di tonnellate
7 31,6 milioni di tonnellate 18 all'anno
7,5 178 milioni di tonnellate
8 1 miliardo di tonnellate 1 all'anno
8,5 5,6 miliardi di tonnellate
9 31,6 miliardi di tonnellate 1 ogni 20 anni
10 1000 miliardi di tonnellate sconosciuto

Si calcola che un grammo di Trinitrotoluene - TNT che esplode nel sottosuolo, sviluppi un'energia dell'onda sismica pari a 22 milioni di erg.

Ecco di seguito le scale Richter e la scala Mercalli confrontate secondo parametri standard:

magnitudo Richter energia (J) grado Mercalli
< 3,5 < 1,6 * 107 I
3,5 1,6 * 107 II
4,2 7,5 * 108 III
4,5 4 * 109 IV
4,8 2,1 * 1010 V
5,4 5,7 * 1011 VI
6,1 2,8 * 1013 VII
6,5 2,5 * 1014 VIII
6,9 2,3 * 1015 IX
7,3 2,1 * 1016 X
8,1 > 1,7 * 1018 XI
> 8,1 - XII
 

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