Come misurano i terremoti gli scienziati?
Con un righello molto grande? No, non proprio. Ci sono due modi in cui gli scienziati quantificano le dimensioni dei terremoti: magnitudo e intensità. Probabilmente hai sentito parlare della scala Richter che è ancora usata per i piccoli terremoti, ma la maggior parte dei grandi terremoti sono ora comunemente riportati usando la scala di magnitudo del momento (vedi sotto).
Scala Richter
La magnitudo è una misura della quantità di energia rilasciata durante un terremoto, e probabilmente hai sentito i servizi giornalistici sulle magnitudo dei terremoti misurate usando la scala Richter. Qualcosa come: “Un terremoto di magnitudo 7.3 ha colpito oggi il Giappone. Dettagli alle dieci”. Ti sei mai chiesto perché, se è così importante, non te lo dicono subito?
La scala Richter è stata inventata, logicamente, negli anni ’30 dal dottor Charles Richter, un sismologo del California Institute of Technology. È una misura dell’onda sismica più grande registrata su un particolare tipo di sismografo situato a 100 chilometri (circa 62 miglia) dall’epicentro del terremoto.
Pensate a un sismografo come a una specie di pendolo sensibile che registra le scosse della Terra. L’output di un sismografo è noto come sismogramma. Nei primi tempi, i sismogrammi erano prodotti usando penne a inchiostro su carta o fasci di luce su carta fotografica, ma ora è più spesso fatto digitalmente usando i computer. Il sismografo che il Dr. Richter usava amplificava i movimenti di un fattore 3000, quindi le onde sui sismogrammi erano molto più grandi di quelle che effettivamente si verificavano nella Terra. L’epicentro di un terremoto è il punto sulla superficie terrestre direttamente sopra la fonte, o fuoco, del movimento che causa il terremoto.
Il dottor Richter ha studiato le registrazioni di molti terremoti nella California meridionale e si è reso conto che alcuni terremoti producevano onde molto piccole, mentre altri producevano onde grandi. Così, per rendere più facile confrontare le dimensioni delle onde che ha registrato, Richter ha usato i logaritmi delle altezze delle onde sui sismogrammi misurate in micron (1/1.000.000 di metro, o 1/1000 di millimetro). Ricordate, dovete usare un particolare tipo di sismografo situato a 100 km dall’epicentro quando fate la misurazione; altrimenti, bisogna fare ogni sorta di calcoli complicati. Ecco perché i sismologi passano così tanti anni all’università!
Un’onda alta un millimetro (1000 micron) su un sismogramma avrebbe una magnitudine di 3 perché 1000 è dieci elevato alla terza potenza. Al contrario, un’onda alta dieci millimetri avrebbe una magnitudo di 4. Per ragioni che non approfondiremo, un cambiamento di fattore 10 nell’altezza dell’onda corrisponde a un cambiamento di fattore 32 nella quantità di energia rilasciata durante il terremoto. In altre parole, un terremoto di magnitudo 7 produrrebbe onde sismiche 10 x 10 = 100 volte più alte e rilascerebbe energia 32 x 32 = 1024 volte più grande di un terremoto di magnitudo 5.
La scala Richter è aperta, cioè non c’è limite a quanto piccolo o grande possa essere un terremoto. A causa della natura dei logaritmi, è persino possibile avere terremoti di magnitudo negativa, anche se sono così piccoli che l’uomo non li sentirebbe mai. All’altra estremità dello spettro, non ci dovrebbe mai essere un terremoto molto più grande di magnitudo 9 sulla Terra semplicemente perché richiederebbe una faglia più grande di qualsiasi altro sul pianeta. Il più grande terremoto mai registrato sulla Terra è stato un terremoto di magnitudo 9.5 avvenuto in Cile nel 1960, seguito per dimensioni dal terremoto del Venerdì Santo del 1964 in Alaska (magnitudo 9.2), un terremoto di magnitudo 9.1 in Alaska nel 1957 e un terremoto di magnitudo 9.0 in Russia nel 1952. Due grandi terremoti, uno di magnitudo 9.0 e uno di magnitudo 8.2, si sono verificati rispettivamente il 26 dicembre 2004 e il 28 marzo 2005, lungo la stessa zona di faglia al largo della costa di Sumatra, in Indonesia.
L’elenco dei terremoti veramente grandi nel paragrafo precedente porta a un altro punto interessante. Cinque terremoti di magnitudo 9 o superiore sono stati registrati negli ultimi 45 anni, il che significa in media uno ogni decennio. Si scopre che i terremoti sembrano seguire quella che viene chiamata una distribuzione a legge di potenza, il che significa che se c’è in media un terremoto di magnitudo 9 ogni dieci anni da qualche parte nel mondo, allora in media ci dovrebbe essere un terremoto di magnitudo 8 ogni anno, 10 terremoti di magnitudo 7 ogni anno, e 100 terremoti di magnitudo 6 ogni anno. Quindi, se qualcuno “predice” che un terremoto di magnitudo 6 si verificherà da qualche parte nel mondo durante la prossima settimana, non siate troppo impressionati se accade perché la probabilità casuale ci dice che ci dovrebbe essere un terremoto di magnitudo 6 da qualche parte nel mondo ogni 365/100 = 3,65 giorni! In realtà, le cose sono un po’ più complicate. Ma, avete capito bene.
Scala Mercalli
Come faceva la gente prima che fosse inventata la scala Richter? In un certo senso, una delle stesse cose che facciamo oggi. Osservavano l’intensità o gli effetti di un terremoto in luoghi diversi. Mentre la magnitudo di un terremoto è un unico numero, indipendentemente da dove viene avvertito, l’intensità varia da luogo a luogo. In generale, l’intensità sarà molto maggiore vicino all’epicentro che a grandi distanze dall’epicentro. Questa diminuzione dell’intensità con la distanza è nota come attenuazione. Immaginatelo in questo modo: Se lascio cadere un sasso in uno specchio d’acqua, la differenza tra magnitudo e intensità è simile alla differenza tra l’altezza degli spruzzi esattamente dove lascio cadere il sasso e l’altezza delle onde in tutta la piscina. L’intensità dei terremoti è più spesso misurata usando la scala Mercalli modificata, che fu inventata dal geologo italiano Giuseppi Mercalli nel 1902 e usa numeri romani da I a XII. Negli Stati Uniti, usiamo la scala Mercalli modificata, che è stata adattata per tenere conto delle differenze nelle costruzioni tra l’Italia e la California meridionale. Un’intensità di terremoto di I non è generalmente avvertita, e un’intensità di XII rappresenta la distruzione totale degli edifici. Alcuni tipi di depositi geologici, in particolare i fanghi saturi d’acqua, amplificano le onde sismiche e possono produrre intensità molto più grandi di quelle delle aree vicine, sottoposte a bedrock. Così, dopo un terremoto i sismologi possono intervistare le persone e fare mappe che mostrano l’intensità di un terremoto in diverse aree per capire meglio l’influenza della roccia o del tipo di suolo sulle onde sismiche.
Scala di magnitudo del momento
I grandi terremoti non sono misurati molto bene dalla scala Richter, specialmente se i sismometri usati sono molto lontani dall’epicentro del terremoto. La scala di magnitudo momento è ora più comunemente usata per i terremoti medi e grandi. I dettagli su come queste scale si confrontano sono discussi da Rick Aster a pagina 8 e 9 del numero di primavera 2002 di Lite Geology.
Creato da Bill Haneberg
Cartoon di Jan Thomas
ultima modifica: 3 giugno, 2019