Terremoto. Che cosa è e da cosa viene provocato

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Il Terremoto è uno dei fenomeni naturali che, più di ogni altro nei secoli, ha avuto il potere di atterrire l'uomo. La terra, ritenuta dall'esperienza comune come un riferimento stabile e sicuro, improvvisamente incomincia a tremare gettando nello sconforto chi assiste impotente al fenomeno.

Da dove nascono questi tremori? E' quanto cercheremo di spiegare in questa pagina.

La terra su cui posiamo i piedi (detta "crosta"), che a noi appare ferma e stabile, in realtà galleggia, come un iceberg nell'oceano, su un mare di roccia fusa (detto mantello) che occupa le parti più profonde del globo.  Per effetto di questo "galleggiamento", spinte dalle correnti del "mantello" le grandi masse dei continenti si muovono venendo a contatto le une con le altre. Ovviamente si tratta di movimenti lentissimi rilevabili soltanto attraverso sofisticati strumenti scientifici.

Le rocce della "crosta" sono dunque soggette alle fortissime pressioni necessarie a provocarne lo spostamento ed a vincere la resistenza opposta da altre aree della "crosta" che sono sospinte in senso opposto. Quando questa resistenza si fa più ostinata la roccia della porzione di "crosta" in movimento viene fermata ed incomincia a comprimersi accumulando energia: è come se lentamente venisse compressa una molla. Le rocce continueranno ad accumulare energia fin quando, superato il loro limite elastico, raggiungeranno il "punto di rottura": in quell'attimo, venendo a cadere ogni resistenza, tutta l'energia accumulata viene rilasciata in un istante consentendo un brusco movimento delle rocce. E' questo  movimento che da origine alle onde sismiche.

La stessa cosa avviene quando una zona della "crosta" viene trascinata dalle correnti del "mantello" in una direzione opposta alle altre: in questo caso la roccia tenterà di stirarsi nelle due direzioni opposte (come una corda a cui sia stato legato un peso eccessivo)  fin quando non raggiungerà il suo limite elastico rompendosi e dando origine ad un terremoto.

Nella illustrazione a lato viene mostrata una porzione di crosta terrestre sottoposta a forze contrastanti: le frecce rosse e le frecce verdi indicano le direzioni verso cui spingono le forze opposte.

In un primo momento le due forze riescono a mantenersi in equilibrio comprimendo le rocce ed accumulando energia elastica. Improvvisamente, raggiunto il limite, le rocce si spaccano e la porzione di crosta si divide in due sezioni che procedono in senso opposto.

In questo caso è nata una FAGLIA, ovvero una frattura nella crosta. La situazione rimarrà in questo stato di equilibrio fin quando le due forze opposte non avranno accumulato sufficiente energia elastica per ripetere il fenomeno.

La nascita improvvisa di una faglia, od il suo improvviso movimento sono dunque una delle cause di terremoto.

Queste fratture (faglie) solo raramente interessano la superficie terrestre: quasi sempre si manifestano a diversi chilometri di profondità.

Il punto d'origine del terremoto, posto in profondità, viene detto ipocentro  mentre epicentro è il punto (solitamente posizionato sulla sua verticale) ad esso corrispondente sulla superficie terrestre.

Si è visto che le rocce, nonostante la loro apparenza, godono di proprietà elastiche ed è proprio per queste proprietà elastiche   che vengono trasmesse le onde sismiche.

Ogni terremoto da origine a tre tipi di onde sismiche.

Un tipo, detto "onde Longitudinali od onde P" è costituito da onde di compressione  del tutto simili a quelle acustiche.

L'illustrazione a lato mostra la rappresentazione di questo tipo di onde: le rocce vengono compresse (colore scuro) e poi dilatate (colore chiaro) nella stessa direzione del loro movimento.

L'animazione a lato mostra la rappresentazione di questo tipo di onde: le rocce vengono compresse (colore scuro) e poi dilatate (colore chiaro) nella stessa direzione del loro movimento. Tutto questo si traduce, sulla superficie terrestre, nel rapido innalzamento ed abbassamento del suolo che vibra con un movimento che viene definito "sussultorio".

Qualunque tipo di   terreno è in grado di trasmettere "Onde P".

Un secondo tipo è quello detto delle "onde Trasversali o di scuotimento od onde S".

Questo tipo di onde si comporta come una corda di violino quando viene pizzicata.

Le vibrazioni originate in un punto della corda si trasmettono al suo capo opposto attraverso oscillazioni perpendicolari al senso del moto.

In modo analogo le onde S progrediscono nel terreno, comprimendo e dilatando le rocce perpendicolarmente alla direzione d'avanzamento, dando vita a vibrazioni della superficie terrestre di tipo "ondulatorio".

Le onde S si trasmettono esclusivamente nei corpi solidi. E' per questo motivo che, non trasmettendosi le onde S attraverso il centro della Terra, il nucleo del globo viene ritenuto allo stato liquido.

Infine vi è un tipo di onde, detto di Superficie od onde L, che si manifesta sulla superficie della crosta in modo analogo a quello delle onde dei corpi liquidi.

Queste onde sono l'effetto in superficie del transito delle onde P e delle onde S.

Le cosiddette onde L sono il tipo più comune di onde di superficie.

Altri tre tipi di onde di superficie rappresentano combinazioni dei tipi di onde esaminati in precedenza.

Dato uno sguardo ad alcune delle cause di origine dei terremoti ed al modo con cui si sviluppano le onde sismiche proviamo a individuare i loro effetti in superficie.

Le vibrazioni del suolo, al passaggio di un'onda sismica, si trasmettono a tutto quanto vi è ancorato.

La vibrazione è un rapido spostamento di un corpo in una direzione ed il suo successivo spostamento nella direzione opposta.

Immaginiamo che un grattacielo venga colpito da un'onda di compressione che procede verso sinistra.

Il grattacielo, trascinato dal terreno, avanzerà verso sinistra ma dovrà vincere la resistenza dell'aria contro la parete sinistra mentre la parete opposta subirà una depressione dovuta alla sua rarefazione.

Non appena passata la compressione il terreno tenderà a ritornare nella posizione originaria (fase di espansione) trascinando con se il grattacielo verso destra: sarà allora la parete di destra a dover vincere la resistenza dell'aria mentre quella di sinistra dovrà resistere alla decompressione.

In modo analogo un innalzamento del suolo farà gravare sulla struttura del grattacielo un peso maggiore della norma (in qualche caso si supera lo 0,5 G e cioè il grattacielo peserà una volta e mezzo rispetto al normale) mentre nella fase di abbassamento  la sua struttura sarà più leggera.

Questo tipo di movimenti (vibrazioni verso l'alto ed in senso laterale) si ripetono in modo velocissimo al passaggio dell'onda sismica provocando uno stress nei materiali degli edifici che ne può determinare il crollo.

Normalmente i fabbricati sono in grado di sopportare pesi maggiori rispetto al normale, mentre sono in grado di resistere soltanto alla pressione laterale esercitata dai venti (che è molto inferiore a quella esercitata dal terremoto). Ne consegue che, di norma, i fabbricati sono in grado di resistere agli effetti sussultori provocati dalle "Onde P", ma non a quelli ondulatori prodotti dalle "Onde S": saranno queste ultime, dunque, a provocarne l'eventuale crollo.

Tuttavia le "Onde P" (sussultorie) si muovono più velocemente delle "Onde S"(ondulatorie) e raggiungono i fabbricati prima di queste ultime (maggiormente distruttive) "avvertendo" del loro arrivo: dunque esiste sempre un po' di tempo per prepararsi ed approntare le difese.

Sulla base delle osservazioni degli effetti dei terremoti sui manufatti umani, Mercalli elaborò una scala per misurarne l'intensità che venne poi migliorata da studi successivi (Scala MCS):

I GRADO MCS - paragonabile ad accelerazioni <0,25 cm/sec² - Viene percepito solo dagli strumenti

II GRADO MCS - paragonabile ad accelerazioni <0.50 cm/sec². - Le vibrazioni vengono percepite soltanto da soggetti estremamente sensibili e nervosi ai piani alti dei fabbricati

III GRADO MCS - paragonabile ad accelerazioni <1 cm/sec². - Le vibrazioni vengono avvertite da un numero maggiore di persone che si trovano all'interno di fabbricati, ma sono spesso confuse con quelle provocate dal passaggio di un'auto a velocità elevata. Viene identificato come terremoto soltanto dopo averci riflettuto

IV GRADO MCS - paragonabile ad accelerazioni <2,5 cm/sec². - solo poche persone che si trovano all'aperto percepiscono le vibrazioni, mentre è maggiormente avvertito da chi si trova in locali chiusi. Le vibrazioni sono simili a quelle prodotte dal passaggio di un pesante autocarro che transiti a breve distanza su un terreno sconnesso.

V GRADO MCS - paragonabile ad accelerazioni <5 cm/sec². - Viene facilmente percepito da tutti. Piante e rami deboli dei cespugli vengono mossi come soggetti ad un vento moderato. Gli arredi appesi, leggeri, oscillano mentre i mobili vibrano visibilmente

VI GRADO MCS - paragonabile ad accelerazioni <10 cm/sec². - Viene avvertito da tutti con paura. Isolati pezzi di arredo vengono spostati, se non rovesciati. Libri e soprammobili cadono. Le case isolate ben costruite subiscono danni leggeri: spaccature nell'intonaco, caduta del rinzaffo di soffitti e pareti. Gli edifici mal costruiti subiscono danni maggiori, ma non ancora pericolosi. Cade qualche tegola o qualche comignolo. Le campane più piccole di cappelle e chiese rintoccano

VII GRADO MCS - paragonabile ad accelerazioni <25 cm/sec². - I mobili subiscono danni notevoli. Le campane più grosse rintoccano. Danni moderati sono causati ad edifici di forte struttura con piccole spaccature nei muri, caduta di toppe d'intonaco e di stucchi. E' possibile il crollo di case mal costruite

VIII GRADO MCS - paragonabile ad accelerazioni <50 cm/sec².- Anche i mobili più pesanti vengono spostati lontano dalla loro sede. Lastre e pietre miliari ruotano sul loro asse o sono abbattute. Un quarto della casa è danneggiato, alcune case crollano, altre sono inagibili

IX GRADO MCS- paragonabile ad accelerazioni <100 cm/sec². - Le case in pietra hanno il 50% di probabilità di crollare

X GRADO MCS - paragonabile ad accelerazioni <250 cm/sec². - Circa il 75% degli edifici viene distrutto. Ponti e dighe vengono danneggiati. I binari vengono piegati e le superfici asfaltate possono piegarsi ed ondularsi. Le tubature e le condotte sono piegate, schiacciate o rese inservibili

XI GRADO MCS- paragonabile ad accelerazioni <500 cm/sec² - Tutte le costruzioni umane sono distrutte. Le modificazioni superficiali del terreno sono notevoli ed evidenti

XII GRADO MCS - paragonabile ad accelerazione>500 cm/sec².- Non resiste alcuna opera dell'uomo. Il paesaggio viene modificato con la scomparsa improvvisa di laghi o lo comparsa di nuove cascate

Un altro modo di classificare i terremoti si basa sulla energia liberata (magnitudo) e venne messo a punto da Richter. La Scala Richter fornisce utilissime indicazioni agli studiosi, ma è meno significativa ai fini della semplice autoprotezione.