
Vista l'attualità dell'argomento, ho cercato di descrivere in maniera il più possibile comprensibile, anche ai non addetti ai lavori, alcuni concetti fondamentali dell'ingegneria sismica che spesso, per non dire sempre, vengono utilizzati in maniera totalmente fuorviante dalla stampa: solitamente, come abbiamo visto, dopo un sisma i media descrivono lo stesso con un numero, la famosa "Magnitudo", senza sapere però in realtà cosa indichi veramete questo magico numero. Cerchiamo di capire cosa indichi la Magnitudo, ed i parametri ad essa strettamente correlati quali il momento sismico e l'energia sismica.
Magnitudo
In particolare utilizzo' i sismometri Wood-Anderson e terremoti registrati nella Caifornia del Sud. Da questo si comprende che occorre adattare la scala di Magnitudo Richter al tipo di strumentazione utilizzata ed al luogo in cui si registrano i terremoti. Da qui il termine piu' corretto di Magnitudo locale quando si utilizza la massima ampiezza delle onde di volume (onde P ed S).
Approssimativamente, invece della distanza, è possibile utilizzare il tempo che intercorre tra l'arrivo delle onde S e l'arrivo delle onde P (che è funzione della distanza del terremoto).
L'equazione per la Magnitudo Locale e' la seguente:
ML =
log10A(mm) + (fattore correttivo per la distanza)
Momento sismico
Per avere un'idea di momento sismico riprendiamo un attimo i concetti di fisica meccanica e pensiamo a cosa sia il momento. Il momento e' definito come la forza per la distanza dal centro di rotazione di un sistema, quindi più banalmente "momento = forza x braccio". Immaginiamo due differenti blocchi di una faglia a contatto ed in moto relativo l'uno rispetto all'altro. Il momento di un terremoto puo ' essere espresso mediante la seguente semplice equazione:
(Momento)=(Rigidita')x(Area della Faglia)x(Spostamento sulla superficie di faglia; ovvero M0 = mu A d
L'unita' di misura del momento sono dyne-cm
Il metodo standard per convertire il momento sismico in un valore di magnitudo ricade nell'equazione seguente:
Mw = (2/3)(log10(M0(dyne-cm)) - 16.05)
Mw = (2/3)(log10(3e13(dyne-cm)) - 16.0) = (2/3)(13.5 - 16.0) = -1.7
Non deve stupire il segno negativo della magnitudo, infatti essa puo' assumere anche valori negativi: si ricordi che Richter utilizzò la sua definizione di
magnitudo con strumenti in uso negli anni 30 e taro' la sua scala con un terremoto magnitudo 3 che produceva un ampiezza di 1 mm per un particolare tipo di sismometro ad una certa distanza; ora
e' possibile registrare anche terremoti estremamente piccoli che corrispondono a magnitudo di segno negativo.
La magnitudo non ha un significato "fisico" ma e' semplicamente un numero che mette in correlazione differenti ampiezze di segnale. L'energia rilasciata da un
terremoto. a cui è strettamente correlato il suo potere distruttivo, è proporzionale all'ampiezza di oscillazione elevata a 3/2.
Energia sismica
logES = 11.8 + 1.5M
ove l'energia ES e' espressa in erg.
Si noti che tale energia non e' l'energia totale espressa da un terremoto: gran parte della stessa energia e' infatti dissipata in calore.
Piu' recentemente , Hiroo Kanamori ha sviluppato una relazione tra momento sismico ed energia delle onde sismiche:
Energia = (Momento)/20.000
Il momento e' in unita' di dyn*cm e l'energia in ergs.
In conclusione
Per essere ancora più chiari si sappia che, in termini di energia rilasciata, una differenza di magnitudo pari a 1,0 è equivalente ad un fattore 31.6 (= (10esp1)esp3/2) mentre una differenza di magnitudo pari a 2,0 è equivalente ad un fattore 1000 (= (10esp2)esp3/2).
Una magnitudo 4,0 è quindi pari a 1000 volte quella di una magnitudo 2,0. Per inciso, una magnitudo 4,0 è analoga all'esplosione nel raggio di 100 km di una piccola bomba atomica (1000 tonnellate di tritolo), inferiore a quella della bomba di Hiroshima (pari a circa 13000 tonnellate di tnt, 55 terajoule). Un raddoppio dell'energia rilasciata è rappresentato da un aumento di magnitudo pari a 0,2.
Da magnitudo 1 a magnitudo 2 un sisma risulta 31,6 volte più potente; da magnitudo 2 a magnitudo 3 un sisma risulta 31,6 volte più potente; Da magnitudo 1 a magnitudo 3 un sisma risulta quindi circa 1000 volte più potente.