Come funzionano i terremoti: cause, onde sismiche e prevenzione

Cos'è un terremoto

Un terremoto è una vibrazione che si verifica nella crosta terrestre o nella parte superiore del mantello. I terremoti sono causati da un’improvvisa liberazione di energia elastica nel sottosuolo. Secondo la teoria del rimbalzo elastico, le rocce si comportano in maniera elastica e si deformano progressivamente finché raggiungono il limite di rottura. In quel momento, nella massa rocciosa si innesca una frattura e si crea una faglia, ovvero una superficie di taglio in cui le rocce scorrono le une contro le altre in direzioni opposte.

Le onde sismiche si propagano all’inizio nel sottosuolo, poi in superficie, indebolendosi man mano che si allontanano dal punto di origine. Il punto nel sottosuolo in cui ha inizio la propagazione è chiamato ipocentro, mentre la sua proiezione sulla superficie terrestre è detta epicentro.

Le onde sismiche

Parte dell’energia che si libera nell’ipocentro si propaga sotto forma di onde sismiche. I movimenti all’ipocentro producono differenti tipi di deformazioni:

• Onde interne: si propagano dall'ipocentro e viaggiano nel sottosuolo.
• Onde superficiali: si generano quando le onde interne raggiungono la superficie.

Le onde interne

Le onde interne si dividono in due tipologie:

• Onde P (primarie): sono onde longitudinali; al loro passaggio le particelle di roccia oscillano avanti e indietro nella direzione di propagazione. Sono le più veloci e si propagano in ogni mezzo.
• Onde S (secondarie): sono onde trasversali; provocano un cambiamento della forma della roccia e le particelle oscillano perpendicolarmente alla direzione di propagazione. Non possono propagarsi attraverso i fluidi.

Le onde superficiali

Quando le onde interne raggiungono la superficie si trasformano in onde superficiali, che si dividono in:

• Onde R (Rayleigh): le particelle compiono orbite ellittiche in un piano verticale.
• Onde L (Love): le particelle oscillano nel piano orizzontale trasversalmente alla direzione di propagazione.

Le onde superficiali sono più lunghe e lente di quelle interne, ma possono percorrere distanze maggiori prima di estinguersi.

Struttura interna della Terra

Dallo studio dei sismogrammi si è dedotto che il pianeta è formato da tre involucri concentrici separati da superfici di discontinuità:

• Crosta: l’involucro più superficiale.
• Mantello: si estende sotto la crosta; la parte superiore è solida, mentre quella profonda si comporta come un fluido.
• Nucleo: diviso in nucleo esterno (fluido) e nucleo interno (solido).

Effetti dei terremoti e tsunami

L’arrivo delle onde sismiche può causare fratture nel terreno, frane e danni agli edifici. La resistenza delle strutture dipende dalla qualità delle costruzioni (edifici antisismici) e dal tipo di terreno. Se il sisma avviene sotto il mare, il sollevamento del fondale può generare uno tsunami: onde che, avvicinandosi alla costa, perdono velocità ma aumentano drasticamente di altezza.

Misurare un terremoto

La forza di un sisma si misura attraverso due parametri:

• Magnitudo (Scala Richter): misura l'energia liberata nel punto di origine, analizzando l'ampiezza delle onde sismiche.
• Intensità (Scala Mercalli): misura gli effetti prodotti su persone, edifici e terreno. Le linee che uniscono punti con la stessa intensità sono dette isosisme.

Distribuzione geografica

I terremoti si concentrano in aree sismiche, associate a particolari strutture della crosta terrestre, come la cintura di fuoco del Pacifico o le catene montuose (Alpi, Himalaya). Le zone prive di attività sismica sono dette aree asismiche. Esistono anche i terremoti vulcanici, causati dal movimento del magma.

Difesa e prevenzione

La gestione del rischio sismico si basa su:

• Previsione: studio dei fenomeni precursori e analisi statistica della storia sismica.
• Prevenzione: analisi del territorio, piani di intervento, istruzione della popolazione e miglioramento della vulnerabilità degli edifici.