Che cos’è un terremoto e come si misura?

Che cos’è un terremoto

Un terremoto, o sisma, è un movimento improvviso della crosta terrestre. Nella maggior parte dei casi nasce quando due porzioni di roccia, sottoposte a tensioni, scivolano rapidamente lungo una frattura chiamata faglia.

Le rocce possono deformarsi lentamente mentre le placche tettoniche si muovono. Quando la resistenza della faglia viene superata, parte dell’energia elastica accumulata si libera: la rottura si propaga e genera onde sismiche che attraversano la Terra e fanno oscillare il suolo.

Esistono anche terremoti legati all’attività vulcanica e, più raramente, a crolli o attività umane. Dire che ogni terremoto avviene perché due placche si scontrano è quindi una semplificazione: il meccanismo immediato è il rapido movimento lungo una faglia.

Ipocentro ed epicentro: qual è la differenza

L’ipocentro, detto anche fuoco, è il punto in profondità nel quale inizia la rottura. Non coincide necessariamente con tutta la zona che si muove: nei terremoti più grandi la superficie di faglia coinvolta può estendersi per decine o centinaia di chilometri.

L’epicentro è la proiezione verticale dell’ipocentro sulla superficie terrestre. Per questo nelle notizie viene indicato con coordinate geografiche o con la distanza da un comune, insieme alla profondità stimata.

Essere più vicini all’epicentro spesso significa avvertire uno scuotimento maggiore, ma non basta per prevedere i danni. Contano anche profondità, direzione della rottura, caratteristiche del terreno e vulnerabilità degli edifici.

Come si registra un terremoto

I sismometri misurano movimenti del terreno molto piccoli e li trasformano in segnali digitali. Il tracciato nel tempo si chiama sismogramma; gli accelerometri sono invece particolarmente utili per registrare i forti movimenti del suolo nelle aree vicine al sisma.

Da un terremoto partono diversi tipi di onde. Le onde P, di compressione, viaggiano più velocemente e arrivano per prime; le onde S, di taglio, arrivano dopo. Seguono anche onde superficiali, che possono produrre oscillazioni ampie e prolungate.

Una singola stazione può stimare la distanza dalla sorgente usando, tra gli altri dati, la differenza tra l’arrivo delle onde P e S. Per individuare la posizione e la profondità con affidabilità si confrontano però i segnali di molte stazioni di una rete sismica.

Come si trovano epicentro, profondità e ora della scossa

I sistemi di sorveglianza identificano i tempi di arrivo delle onde nelle varie stazioni e li confrontano con modelli della velocità delle onde nelle rocce. Un calcolo iterativo cerca l’origine che spiega meglio tutte le osservazioni e restituisce latitudine, longitudine, profondità e ora di inizio.

La localizzazione non è una misura geometrica perfetta: dipende dalla distribuzione delle stazioni, dalla qualità dei segnali e dal modello del sottosuolo. Per questo i bollettini riportano talvolta un’incertezza e i valori iniziali possono essere corretti dopo la revisione dei sismologi.

Anche la magnitudo pubblicata pochi minuti dopo un evento è una prima stima. Con l’arrivo di più dati e l’analisi manuale possono cambiare di qualche decimo sia la magnitudo sia la posizione dell’ipocentro.

Che cos’è la magnitudo

La magnitudo esprime la grandezza di un terremoto a partire dalle onde registrate dagli strumenti. A un singolo evento viene associato un valore, calcolato combinando le misure di più stazioni e correggendole per la distanza dalla sorgente.

La scala è logaritmica: un aumento di una unità corrisponde a onde con ampiezza circa dieci volte maggiore, a parità delle condizioni considerate, e a un’energia liberata circa 32 volte superiore. Un sisma di magnitudo 7 libera quindi approssimativamente mille volte l’energia di uno di magnitudo 5.

La magnitudo non è misurata in gradi e la scala non comincia obbligatoriamente da zero. Gli strumenti molto sensibili possono attribuire valori negativi a eventi minuscoli; non esiste neppure un limite massimo matematico prefissato, anche se le dimensioni fisiche delle faglie pongono limiti reali.

Scala Richter e magnitudo momento Mw

La cosiddetta scala Richter nasce nel 1935 come magnitudo locale, indicata con ML. Charles Richter la definì per terremoti della California meridionale usando un particolare strumento e l’ampiezza massima del sismogramma. Oggi versioni calibrate della ML sono ancora usate, soprattutto per eventi locali.

Per i terremoti grandi i sismologi preferiscono spesso la magnitudo momento Mw. Deriva dal momento sismico, legato all’area di faglia che si rompe, allo spostamento medio e alla rigidità delle rocce, e non tende a saturare come alcune scale basate soltanto sull’ampiezza delle onde.

Quando un bollettino indica ML, Mw, mb o un’altra sigla non sta usando scale direttamente intercambiabili in ogni situazione. Nel linguaggio comune si dice spesso “Richter”, ma per un forte terremoto il valore definitivo comunicato dagli istituti è frequentemente una Mw.

Che cos’è l’intensità della scala Mercalli

L’intensità macrosismica classifica ciò che il terremoto ha prodotto in un luogo: come è stato percepito dalle persone, quali oggetti si sono mossi e quali effetti si osservano su edifici e ambiente. In Italia è tradizionale la scala Mercalli-Cancani-Sieberg, o MCS, articolata in dodici gradi indicati con numeri romani.

Un terremoto ha una magnitudo, ma molte intensità. Lo stesso evento può avere intensità elevata vicino alla sorgente, inferiore lontano dall’epicentro e valori localmente diversi a causa dei terreni e delle costruzioni. Le scale macrosismiche moderne, come la EMS-98 europea, applicano criteri dettagliati a edifici con vulnerabilità differenti.

Magnitudo e intensità non sono quindi due modi equivalenti di scrivere lo stesso numero. La prima è una stima strumentale della grandezza del sisma; la seconda deriva dagli effetti documentati in ciascuna località e permette anche di studiare terremoti storici avvenuti prima dei sismometri.

Perché terremoti della stessa magnitudo possono fare danni diversi

La magnitudo da sola non determina le conseguenze. Un ipocentro superficiale può generare scuotimenti più forti vicino alla sorgente rispetto a uno profondo; inoltre durata e contenuto in frequenza delle onde interagiscono in modo diverso con gli edifici.

Sedimenti soffici e bacini possono amplificare o prolungare il movimento rispetto alla roccia compatta. Frane, liquefazione del terreno e, per alcuni terremoti sottomarini, maremoti possono aggiungere effetti indiretti allo scuotimento.

Il danno dipende soprattutto dall’esposizione e dalla vulnerabilità: numero di persone e beni presenti, qualità delle costruzioni, manutenzione e rispetto delle norme antisismiche. Per questo un evento forte in un’area disabitata può causare meno conseguenze di uno più piccolo sotto una città vulnerabile.

Si può misurare un terremoto con lo smartphone?

Il telefono può rilevare alcune accelerazioni attraverso i propri sensori e reti di molti dispositivi possono contribuire a riconoscere uno scuotimento già iniziato. Non sostituisce però una stazione sismica professionale per determinare con precisione ipocentro e magnitudo.

Anche un’app che mostra un numero sullo schermo non misura la scala Mercalli da sola: l’intensità richiede l’analisi degli effetti in una zona. Le segnalazioni delle persone possono integrare i dati strumentali e aiutare a costruire mappe macrosismiche.

I sistemi di allerta rapida non prevedono il terremoto. Riconoscono le prime onde dopo l’inizio della rottura e possono, dove la rete e la distanza lo consentono, inviare un avviso prima che arrivino le onde più dannose.

I terremoti si possono prevedere?

Oggi non è possibile stabilire con certezza giorno, ora, luogo e magnitudo del prossimo terremoto. Una sequenza di piccole scosse non permette, da sola, di sapere se arriverà un evento più forte, e non esiste un precursore affidabile che consenta previsioni deterministiche.

È invece possibile valutare la pericolosità sismica: terremoti storici, faglie e movimenti del suolo permettono di stimare probabilisticamente quali aree possono subire certi livelli di scuotimento in un intervallo di tempo.

La misura e il monitoraggio servono a capire il fenomeno, localizzare rapidamente gli eventi e progettare la prevenzione. Ridurre la vulnerabilità degli edifici, conoscere i comportamenti corretti e seguire le indicazioni della Protezione Civile resta la difesa concreta contro il rischio sismico.

Casi particolari

• →Il terremoto nasce generalmente da uno scorrimento rapido lungo una faglia e libera onde sismiche.
• →L’ipocentro è l’inizio della rottura in profondità; l’epicentro è il punto in superficie posto verticalmente sopra.
• →I sismometri registrano il movimento del terreno; una rete di stazioni permette di stimare posizione, profondità e magnitudo.
• →Le onde P arrivano prima delle onde S: la differenza dei tempi di arrivo aiuta a calcolare la distanza dalla sorgente.
• →La magnitudo è logaritmica: un punto in più significa circa 10 volte l’ampiezza e 32 volte l’energia.
• →La magnitudo Richter è la magnitudo locale ML; per i grandi terremoti si usa spesso la magnitudo momento Mw.
• →La magnitudo assegna un valore al sisma, mentre l’intensità Mercalli descrive gli effetti e cambia da luogo a luogo.
• →Profondità, terreno, distanza e vulnerabilità degli edifici spiegano perché sismi simili possono causare effetti diversi.
• →Le prime stime pubblicate dopo una scossa possono essere riviste quando arrivano nuovi dati.
• →Non è possibile prevedere con certezza data, luogo e forza del prossimo terremoto; si può però stimare la pericolosità.