Magnitudini del terremoto

In questi giorni, accade un terremoto e subito è sulle notizie, compresa la sua grandezza. Le magnitudini del terremoto istantaneo sembrano un traguardo di routine come riportare la temperatura, ma sono il frutto di generazioni di lavoro scientifico.

Perché i terremoti sono difficili da misurare

I terremoti sono molto difficili da misurare su una scala standard di dimensioni. Il problema è come trovare un numero per la qualità di un lanciatore di baseball. Puoi iniziare con il record di sconfitte del lanciatore, ma ci sono molte altre cose da considerare: media dei risultati ottenuti, strikeout e passeggiate, longevità della carriera e così via. Gli statistici del baseball armeggiano con indici che pesano questi fattori (per ulteriori informazioni, visita la Guida al baseball).

I terremoti sono facilmente complicati come i lanciatori. Sono veloci o lenti. Alcuni sono gentili, altri sono violenti. Sono anche destrimani o mancini. Sono orientati in diversi modi: orizzontale, verticale o intermedio (vedere Faults in a Nutshell). Si verificano in diversi contesti geologici, in profondità nei continenti o fuori nell'oceano. Eppure in qualche modo vogliamo un unico numero significativo per classificare i terremoti del mondo. L'obiettivo è sempre stato quello di capire la quantità totale di energia rilasciata da un terremoto, perché questo ci dice cose profonde sulla dinamica degli interni della Terra.

Prima scala di Richter

Il sismologo pionieristico Charles Richter iniziò negli anni '30 semplificando tutto ciò a cui poteva pensare. Scelse uno strumento standard, un sismografo Wood-Anderson, usò solo i terremoti vicini nella California del sud e prese solo un pezzo di dati: la distanza UN in millimetri che l'ago del sismografo si muoveva. Ha elaborato un semplice fattore di regolazione B per consentire terremoti vicini o lontani, e quella fu la prima scala Richter di grandezza locale M_L:

M_L = log UN + B

Una versione grafica della sua scala è riprodotta sul sito degli archivi Caltech.

Lo noterai M_L misura davvero la dimensione delle onde del terremoto, non l'energia totale di un terremoto, ma è stato un inizio. Questa scala ha funzionato abbastanza bene fino in fondo, che era per i piccoli e moderati terremoti nel sud della California. Nel corso dei prossimi 20 anni Richter e molti altri lavoratori hanno esteso la scala a nuovi sismometri, diverse regioni e diversi tipi di onde sismiche.

Successivamente "Richter Scales"

Ben presto la scala originale di Richter fu abbandonata, ma il pubblico e la stampa usano ancora la frase "Richter magnitudo". I sismologi erano soliti pensare, ma non più.

Oggi gli eventi sismici possono essere misurati in base a onde del corpo o onde di superficie (questi sono spiegati in Terremoti in breve). Le formule differiscono ma producono gli stessi numeri per i terremoti moderati.

Magnitudo delle onde del corpo è

m_B = log (UN/T) + Q(D,h)

dove UN è il movimento al suolo (in micron), T è il periodo dell'onda (in secondi) e Q(D,h) è un fattore di correzione che dipende dalla distanza dall'epicentro del sisma D (in gradi) e profondità focale h (in chilometri).

Magnitudo delle onde di superficie è

M_S = log (UN/T) + 1,66 logD + 3.30

m_B utilizza onde sismiche relativamente brevi con un periodo di 1 secondo, quindi ad essa ogni sorgente di terremoto che è più grande di alcune lunghezze d'onda sembra la stessa. Ciò corrisponde a una grandezza di circa 6,5. M_S utilizza onde di 20 secondi e può gestire sorgenti più grandi, ma si satura anche di magnitudo 8. Va bene per la maggior parte degli scopi perché magnitudo-8 o grande gli eventi accadono solo una volta all'anno in media per l'intero pianeta. Ma entro i loro limiti, queste due scale sono un indicatore affidabile dell'energia effettiva rilasciata dai terremoti.