venerdì 4 novembre 2016

LE MISURAZIONI DEI TERREMOTI

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« Preferisco usare l'analogia delle trasmissioni radio. Viene applicata in sismologia perché i sismografi, o i ricevitori, registrano le onde di disturbo elastico, o onde radio, che sono irradiate dalla sorgente del terremoto, o stazioni radio. La magnitudo può essere paragonata alla potenza emessa in kilowatt delle stazioni radio. L'intensità locale in base alla scala Mercalli è dunque comparabile alla forza del segnale dal ricevitore alla località dove arriva; vale a dire la qualità del segnale. L'intensità, come la forza del segnale, generalmente cadrà distante dalla sorgente, sebbene dipenda anche dalle condizioni locali e dal percorso dalla sorgente al punto specifico. »

Charles Richter, inventore della magnitudo Richter.

La violenza di un terremoto è descritta sia dalla magnitudo sia dall'intensità. Questi due termini, frequentemente confusi, si riferiscono a differenti ma correlate osservazioni. La magnitudo caratterizza l'aspetto di un terremoto misurando indirettamente l'energia rilasciata. L'intensità indica gli effetti locali e potenziali in base ai danni prodotti da un terremoto sulla superficie della terra e di come esso colpisce uomini, animali, strutture, e oggetti naturali come le masse d'acqua. Ogni terremoto ha un solo valore di magnitudo, ma diverse intensità, a seconda degli effetti locali prodotti, poiché questi variano secondo parametri quali la distanza dall'epicentro, la resistenza sismica delle strutture e le condizioni del suolo. Ad esempio, un terremoto che si verifica in una città antica ma che conta anche costruzioni moderne, avrà un solo valore di magnitudo, ma diversi gradi d'intensità, poiché nel centro storico il terremoto provocherà più danni che nella zona moderna, proprio a causa della diversa resistenza sismica esistente tra vecchie e nuove abitazioni.

La prima semplice classificazione dell'intensità del terremoto fu escogitata da Domenico Pignataro nel 1780. La prima scala di intensità riconoscibile, nel senso moderno del termine, fu redatta da P.N.G. Egen nel 1828, anticipando i tempi. La prima scala di intensità adottata largamente, la Rossi-Forel, fu introdotta nel tardo XIX secolo. Da allora sono state sviluppate molte scale di intensità e sono usate in diverse parti del mondo. La scala correntemente usata negli Stati Uniti è la Scala Mercalli Modificata (MM); la Scala Macrosismica Europea (EMS-98) è usata in Europa; la Shindo è usata in Giappone; la MSK-64 è usata in India, Israele, Russia e negli Stati Indipendenti del Commonwealth; la Liedu (GB/T 17742-1999) è usata nella Cina continentale; Hong Kong usa la scala MM; Taiwan usa la scala Shindo. La maggior parte di queste scale hanno 12 gradi di intensità, che sono grossolanamente equivalenti gli uni agli altri in valori, ma variano nel grado di sofisticazione impiegato nella loro formulazione.

La magnitudo locale (ML) o Magnitudo Richter, anche conosciuta popolarmente come Scala Richter (in modo del tutto errato, poiché non si tratta di una scala nel senso scientifico del termine), è una misura dell'energia sprigionata da un terremoto. Nel 1930, il sismologo californiano Charles Richter escogitò una semplice funzione numerica per descrivere la relativa grandezza dei terremoti nella California del sud. La ML è ottenuta misurando la massima ampiezza di una registrazione secondo il sismometro a torsione di Wood-Anderson (o uno calibrato ad esso) ad una distanza di 100 km dall'epicentro del terremoto. Altre più recenti misurazioni di magnitudo includono: le onde di corpo (mb), le onde superficiali (Ms), e la magnitudo di durata (MD). Ognuna di queste è bilanciata per portare valori similari a quelli portati dalla magnitudo locale, ma siccome ognuna è basata su una misurazione di un aspetto del sismogramma, esse non sempre rilevano la potenza complessiva della sorgente. Specificamente, alcune possono essere influenzate dalla saturazione a una più alta magnitudo di valori significativi sottovalutando sistematicamente la magnitudo di più grandi eventi. Questo problema inizia intorno a magnitudo 6.0; la magnitudo delle onde superficiali si satura sopra il valore 8.0. Malgrado le limitazioni, le magnitudo più vecchie sono ancora largamente usate, poiché possono essere calcolate rapidamente; i loro cataloghi di molti anni addietro sono disponibili, sufficienti per la più grande maggioranza degli eventi osservati, e inoltre godono familiarità presso il grande pubblico.



A causa delle limitazioni delle scale di magnitudo, una nuova, più uniformemente applicabile loro estensione, nota come magnitudo del momento sismico (MW) per rappresentare la grandezza dei terremoti, fu introdotta da Thomas C. Hanks e Hiroo Kanamori nel 1977. In particolare, per molti grandi terremoti la magnitudo del momento porta una più affidabile stima della grandezza del terremoto. Questo succede perché il momento sismico è derivato dal concetto di momento in fisica e dunque fornisce indizi sulla grandezza fisica di un terremoto — la grandezza della rottura di faglia insieme allo spostamento — come pure la somma dell'energia rilasciata. Così, mentre anche il momento sismico è calcolato dai sismogrammi, esso può anche essere ottenuto a posteriori dalle stime geologiche della grandezza della rottura e dallo spostamento di faglia. I valori dei momenti per i terremoti osservati si estendono oltre più di 15 ordini di magnitudo, e siccome non sono influenzati da variabili come le circostanze locali, i risultati ottenuti lo rendono agevole per confrontare oggettivamente le grandezze di differenti terremoti.

La magnitudo è la misura che i sismografi usano per calcolare l'energia che si sprigiona all'epicentro di un terremoto, la sua reale intensità nel punto dal quale l'energia è liberata, mentre la scala Mercalli è una scala lineare che definisce gli effetti, i danni provocati dal sisma.

Per calcolare la magnitudo si usa l'indice Richter che non si misura in gradi, ma rappresenta delle grandezze, corrispondenti all'ampiezza delle onde sismiche che un terremoto sprigiona al suo epicentro, elevate su base logaritmica.

La scala Mercalli, invece, non è una grandezza ma, appunto, una scala lineare che valuta in gradi gli effetti distruttivi del sisma, da un minimo di zero, pari a nessun effetto su popolazione, cose ed edifici, a un massimo di 12 gradi, pari alla distruzione totale. La scala Mercalli dunque è un indice empirico, che, ad esempio, non si può calcolare in un luogo desertico o disabitato, dove non c'è niente da distruggere. Essa rappresenta l'intensità con cui un terremoto si manifesta, in base alla sua capacità distruttiva.

La misura Richter può, in teoria, assumere infiniti valori perché è il risultato di un calcolo e di una misurazione effettuata attraverso una strumentazione scientifica in dotazione dei sismografi. Per questo gli esperti ormai utilizzano solo la magnitudo e dunque la misura Richter, l'unica realmente calcolabile. Se paragoniamo un terremoto a un trasmissione radio, la magnitudo rappresenta la potenza della stazione trasmittente e la scala Mercalli l'intensità del segnale ricevuto.

I geologi sono restii a stabilire delle corrispondenze tra la scala Mercalli e la misura Richter, perché non sempre coincidono. Un terremoto potentissimo di magnitudine 7, in pieno deserto, corrisponde al grado uno della scala Mercalli, mentre un sisma di media entità, di magnitudine 4, può corrispondere invece a un micidiale grado 7-8 della scala Mercalli se si manifesta in una zona densamente abitata in cui la gente vive in edifici vecchi e fatiscenti.

Per stabilirne l'entità si procede rilevando le misure della magnitudo, calcolo effettuato dall'Istituto nazionale di geofisica e vulcanologia (Ingv). Successivamente si descrivono i danni provocati dal sisma.

In linea di massima, un terremoto fino a 3,5 di magnitudo è in genere paragonabile a un'intensità di secondo, terzo, al massimo quarto grado della scala Mercalli e corrisponde a scosse avvertite dai sismografi ma pochissimo dalla popolazione e comunque solo ai piani più alti degli edifici all'interno della zona vicina all'epicentro.

Da considerare che a ogni 0,2 punti di magnitudo in più corrisponde il raddoppio della potenza scatenata dal sisma. Di conseguenza, una magnitudo 4 corrisponde al quinto grado della scala Mercalli e inizia a essere chiaramente percepito dalla popolazione: fa oscillare i lampadari, fa barcollare le persone, spaventa e spinge la gente a fuggire fuori di casa.

Con la magnitudo 5 le scosse diventano fortissime, le possiamo paragonare a un grado 6 della scala Mercalli: tra magnitudo 4 e 5 si passa da 625 tonnellate di quantità equivalenti di tritolo a 20 mila tonnellate, una potenza, quindi, 32 volte più forte, pari a quella della prima bomba atomica lanciata su Hiroshima. Le scosse, a magnitudo 5, possono far crollare qualche casa, specie quelle mal costruite, e provocare delle vittime. E inoltre sono avvertite anche a centinaia di chilometri di distanza.

Un terremoto di magnitudo 5,5 è 5,6 volte più violento del precedente e 1.756 volte più forte di quello di magnitudo 4: in questo caso, il sisma provoca il crollo di numerose case, apre crepe nel terreno e fa cadere i massi dalle montagne.

A magnitudo 6 siamo intorno ai 7 gradi della scala Mercalli, l'effetto è 5,6 volte più pericoloso del precedente e quasi 100 mila volte più devastante di quello a magnitudo 4: crolla il 60% degli edifici, il numero dei morti e dei feriti sale, si creano dei mini-tsunami e le ripercussioni si avvertono fino a circa 200 chilometri di distanza.

A magnitudo 7, orientativamente 9 gradi Mercalli, la potenza sprigionata è di 20 megatoni, 20 milioni di tonnellate di tritolo, un livello in cui la distruzione delle case è elevatissima. Anche quelle antisistimiche non reggono.

Poco oltre, a magnitudine 7.3, intorno ai 10 gradi Mercalli, si piegano le rotaie dei treni.

Al livello di magnitudo 8.1, cioè circa 11 gradi Mercalli, abbiamo una potenza pari a mille bombe all'idrogeno, 30,73 milioni di volte più di quella di magnitudo 4, un'apocalisse insomma: crollano le dighe e i ponti, si aprono voragini nel terreno.

Gli esperti usano la parola catastrofe solo per i terremoti dagli 11 gradi della scala Mercalli in su. La scala Mercalli prevede anche 12 gradi, oltre magnitudo 8.1, 17,2 miliardi di volte più di magnitudo 4: possiamo definirla la 'bomba fine del mondo', in grado di distruggere tutto per un raggio di 20-30 chilometri dall'epicentro, creare onde sulla superficie del suolo, deviare o far scomparire fiumi e laghi. Il terremoto più forte di sempre è stato quello del 1960 in Cile, tra Temuco e Conception, pari a una magnitudo 9,5, che ha provocato 1.655 morti e uno tsunami che ha attraversato l'Oceano Pacifico arrivando fino in Giappone e nelle Filippine.


Quel terremoto ha anche provocato uno spostamento di 8 centimetri dello 'spin' della Terra, cioè dell'asse di rotazione terrestre. Il secondo terremoto piu' catastrofico è stato quello avvenuto in Alaska nel 1964, magnitudo 9,2 all'epicentro: 15 morti per le scosse e 113 per lo tsunani. Il terzo è quello del giorno di Santo Stefano del 2004, più vicino nella nostra memoria, verificatosi nei pressi di Sumatra, di magnitudine 9.1, quando la zolla asiatica finì sopra quella indo-astraliana. Il conseguente tsunami devastò le coste di Thailandia, Sri Lanka, India, fino alla Somalia, provocando 230 mila morti.


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