Tipoplogie di onde sismiche

Le onde sismiche sono onde che si propagano attraverso la crosta terrestre. Possono essere generate da un terremoto, da attività vulcanica o artificialmente ad opera dell' uomo tramite un'esplosione.

Esistono due tipi diversi di onde sismiche: le onde di volume, che si propagano all'interno della terra, e le onde di superficie, che si propagano sulla superficie terrestre.

Le onde di volume:

- Le Onde P (o Primarie) sono le più veloci (4-8 Km/s). Esse sono "longitudinali" perché fanno oscillare le particelle di roccia che attraversano parallelamente alla loro direzione di propagazione. In sostanza, al loro passaggio, le rocce si comprimono e si dilatano continuamente. Per la loro natura possono propagarsi sia attraverso materiali rigidi, sia attraverso l’acqua e l’aria. Il boato tipico dei terremoti è dato dalle onde P che  si propagano nell’atmosfera.

- Le Onde S (o Secondarie) viaggiano più lentamente delle "P". Nelle registrazioni sismiche le onde S seguono sempre alle onde P perché la loro velocità è estremamente minore (da 2,3 a 4,5 Km/s). L'oscillazione delle particelle di roccia che attraversano avviene trasversalmente rispetto alla loro direzione di propagazione. A differenza delle Onde P, le Onde S non causano variazioni di volume al loro passaggio e non si propagano nei fluidi. E’ per questo che il loro  passaggio è ostacolato dalle grandi masse di acqua degli oceani e all’interno della terra attraverso la porzione di nucleo liquido.

Le onde di superficie esistono a causa della superficie libera della terra: la presenza di una superficie libera e di una stratificazione interna determina la propagazione di un'ulteriore classe di onde la cui ampiezza si riduce piuttosto rapidamente (con legge esponenziale) con la profondità all'interno del mezzo. Tali onde si propagano con velocità che dipende dal periodo dell'onda stessa, ovvero sono disperse. Queste onde di superficie che, date le loro ampiezze e frequenze, sono in generale responsabili dei principali danni causati dai terremoti, possono essere suddivise: in onde di Rayleigh (R) e onde di Love (L). 

- Le onde di Rayleigh (R): esistono anche in un semispazio omogeneo, nel qual caso la loro velocità è circa 0,92B. Il moto della particella al loro passaggio è vincolato in un piano verticale contenente la direzione di propagazione. Vicino alla superficie di un semispazio omogeneo il moto è un ellisse verticale retrograda.

- Le onde di Love (L): vengono generate solo in un mezzo in cui la velocità delle onde S varia (in genere aumenta) con la profondità. Il moto della particella al loro passaggio è trasversale alla direzione di propagazione e confinato in un piano orizzontale; pertanto può venire registrata solo dalle componenti orizzontali dei sismometri. La loro velocità varia tra la velocità delle onde S associata allo strato più lento a quella associata allo strato più veloce.

Dispersione:

Sia le onde di Rayleigh che quelle di Love risultano disperse, ossia la loro velocità dipende dalla frequenza (onde di frequenza diversa viaggiano con velocità diverse). Le onde di superficie quindi cambiano forma durante la propagazione. Le prime onde di superficie che arrivano ad una stazione sono quelle più veloci, per cui per distanze sempre maggiori ci sarà un divario sempre maggiore tra l'arrivo delle onde più veloci e l'arrivo di quelle più lente, ed il treno d'onda delle stesse onde di superficie risulterà pertanto essere sempre più lungo.