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TECNICA/ La sismologia nella ricerca scientifica
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Lamezia Terme - Una branca importante della geofisica, che ci permette di conoscere ed esaminare le origini di tutti i moti che tormentano il pianeta, quali i terremoti, i maremoti, i vulcani, la propagazione delle onde elastiche ed anelastiche, presentandosi quindi come fondamentale mezzo d’indagine per scrutare l’interno della terra, utilizzandone anche i concetti della meccanica newtoniana, è la sismologia.
Fenomeni distruttivi questi che anticamente erano considerati una punizione degli Dei, ed in particolare fra i Cinesi quale disapprovazione del Cielo all’operato dell’Imperatore. Ma fu proprio un cinese, di nome Zhang Heng, che nel 132 d.c. creò un primo sismografo, basato sul principio del pendolo, il quale però riusciva a indicare solo la direzione del sisma, ma non la distanza e l’intensità. Nell’antica Grecia l’autore di tutti i moti terrestri, ed i conseguenti disastri, era considerato Poseidone. Solo Talete e poi Aristotele ipotizzarono che i terremoti fossero di origine naturale, causati all’interno, dal fluttuare dell’acqua calda, o dalla turbolenza dell’aria, il pneuma (soffio). Ancora nel 1779 l’Abate Pierre Bertholon ne dava la causa ad effetti elettrici, che accumulandosi nel sottosuolo provocavano uno scoppio. Per evitare il sisma, l’Abate attivò nel suolo dei parafulmini con l’idea di scaricare nell’aria l’accumulo dell’energia elettrica del sottosuolo. I primi studi scientifici sull’argomento hanno inizio nel 1755, a seguito del terremoto di Lisbona, stimato circa 9 gradi Richter, e nel 1854 il geologo Robert Mallet pubblicò la prima carta sismica del mondo. Fu l’Italiano Timoteo Bertelli che riuscì a rilevare i fenomeni microsismici, con il primo tromometro nel 1868, dando origine al rilevamento continuo dell’onda sismica. Nel XX socolo si riusci ad identificare i diversi tipi di onde sismiche, con Richard Dixon Oldham ed altri. La sismologia studia la propagazione delle vibrazioni meccaniche all’interno della terra, nonché quelle dei corpi planetari fino alle stelle più lontane, avvalendosi di uno strumento capace di reggistrare, su apposito nastro, o anche in digitale su un computer, qualunque tipo di vibrazione che sollecita i corpi, permettendo allo scienziato di ricavare informazioni sulla loro struttura, sulla loro magnitudo, sulla distanza e sul suo inizio e fine.. Il movimento prodotto dalle onde sismiche viene registrato localmente da appositi strumenti, i sismografi, sotto forma di sismogramma, ovvero diagramma degli spostamenti in funzione del tempo, per cui ogni sismogramma rappresenta la componente del moto in una data direzione, e quindi ne occorrono tre, per descrivere completamente il moto, (due per la componente orizzontale ed una per quella verticale). Per i progettisti strutturali sono di grande importanza i diagrammi delle accelerazioni in funzione del tempo, che possono essere ricavati dai sismogrammi, oppure mediante accelerometri. Le rilevazione registrate durante un sisma si differenziano fra loro sia per l’entità dell’accelerazione massima (il PGA), che per la durata ed il contenuto della frequenza. Pur essendo il sisma un fenomeno caotico, può essere scomposto in più onde armoniche, caratterizzate da un periodo e da una frequenza. Sono questi i dati, non aleatori, relativi ad ogni singolo sito destinato ad essere sede di operazioni edilizie, che il tecnico strutturale dovrebbe conoscere come valori fondanti per una progettazione antisismica. Tutte queste rivelazioni sono raccolte da un semplice strumento, il sismografo, che ha per origine il “sismometro”, costituito da una massa sospesa elasticamente, che agisce da sensore, perfezionato in un più complesso dispositivo atto ad amplificare, in modo meccanico, o ottico,, o elettromagnetico, o elettrico, il movimento della massa rispetto al suo supporto. Egualmente possiamo parlare di eliosismologia e astrosismologia perché anche il sole e gli astri sono sotto controllo e se ne osservano le loro oscillazioni. Si è rivelato infatti che il sole oscilla in ogni istante con una combinazione di moti diversi, oscillazioni queste che possono essere usate per studiare il suo interno e quello delle stelle. Tali movimenti sono evidenziati sia da terra con i grandi telescopi, sia dallo spazio con la sonda SOHO unitamente a Esa/Nasa. Principalmente le caratteristiche sismiche della terra sono studiate analizzando sia le onde che si sviluppano dai grandi terremoti (sismologia passiva), sia quella provocata dall’uomo con le esplosioni nucleari sotterranee (sismologia attiva). Questa seconda tecnica è stata operata nelle ricerche minerarie e petrolifere, vibrazioni che sono registrate a mezzo numerosi GEOFONI, la cui elaborazione fornisce dati tridimensionali del sottosuolo (tomografia sismica). Lo studio approfondito dei sismi ha consentito ai geofisici di suddividere con precisione gli strati interni della terra secondo le rispettive proprietà meccaniche. Non può non farsi cenno alla Paleosismologia, che studia i grandi terremoti del passato attraverso le tracce che questi, o le faglie che li hanno generati, hanno lasciato all’interno della crosta terrestre. Queste tracce, dette sismiti, permettono il riconoscimento e la datazione dei fenomeni tellurici che hanno interessato la terra.
Più attentamente bisogna far riferimento alla sismogenesi il cui compito principale è quello i studiare i meccanismi che provocano i terremoti. Essa cerca anche di capire le condizioni associative, o meglio la nucleazione,di un terreno nel tempo e nello spazio. La fase iniziale di ogni ricerca ha il fine di trovarne la giusta posizione, cioè il punto in cui si scatena il sisma, corrispondente a quella di una doppia coppia di forze di cui una corrisponde al piano di faglia. L’orientamento di questa doppia coppia spaziale è chiamato meccanismo dell’ipocentro, e permette di conoscere se trattasi di faglia inversa, normale, o trascendente (diremo in seguito quale è la differenza). La sismofenesi con l’approccio cinematico, studia il sisma ad iniziare dallo stato della faglia, prima e dopo la rottura. Un secondo approccio è quello dinamico, che studia la faglia nel suo stesso inizio fino a quello critico della rottura. La rappresentazione dinamica ha più carattere fisico, ma è complesso. Capire in tutti i suoi particolari la sorgente sismica potrebbe condurci alla previsione dei terremoti in anticipo. Ma questa speranza è ancora molto lontana.
Altra branca della geofisica e della geologia è la sismotettonica. Essa studia le strutture ed i movimenti tettonici attraverso i sismi. Esaminando la sismicità su scala mondiale, oserviamo che il maggior numero di sismi si concentra verso le frontiere delle pacche tettoniche, ma non tutte producono terremoti, queste faglie sono dette asismiche. Iparametri geometrici della rottura sono conseguenti sia all’orientamento, che alla variazione del campo tensionale della croste terrestre.
La sismologia, nelle sue varie denominazioni, ha sviluppato tecniche diverse per studiare l’interno del nostro pianeta e non solo.
 
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Autore: Ing. Aldo Gatti |Archivio Notizie dalla Città
 
 
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