Geologia

Definire e confrontare la magnitudo rispetto all’intensità

Questa sezione ti introduce alla magnitudo e all’intensità dei terremoti. Imparerai come i due sono simili e come sono diversi.

Misurare i terremoti

La gente ha sempre cercato di quantificare la grandezza e i danni causati dai terremoti. Dall’inizio del 20° secolo, ci sono stati tre metodi. Quali sono i punti di forza e di debolezza di ciascuno?

• Scala d’intensità Mercalli. I terremoti sono descritti in termini di ciò che i residenti vicini hanno sentito e il danno che è stato fatto alle strutture vicine.
• Scala di magnitudo Richter. Sviluppata nel 1935 da Charles Richter, questa scala utilizza un sismometro per misurare la magnitudo della più grande scossa di energia rilasciata da un terremoto.
• Scala di magnitudo del momento. Misura l’energia totale rilasciata da un terremoto. La magnitudo del momento è calcolata dall’area della faglia che si è rotta e dalla distanza che il terreno si è spostato lungo la faglia.

La scala Richter e la scala della magnitudo del momento sono logaritmiche.

• L’ampiezza dell’onda più grande aumenta di dieci volte da un intero al successivo.
• Un aumento di un intero significa che è stata rilasciata un’energia trenta volte maggiore.
• Queste due scale spesso danno misure molto simili.

Come si confronta l’ampiezza dell’onda sismica più grande di un terremoto di magnitudo 5 con quella di un terremoto di magnitudo 4? Come si confronta con un terremoto di magnitudo 3? L’ampiezza dell’onda sismica più grande di un terremoto di magnitudo 5 è 10 volte quella di un terremoto di magnitudo 4 e 100 volte quella di un terremoto di magnitudo 3.

Come si confronta un aumento di due numeri interi sulla scala della magnitudo del momento in termini di quantità di energia rilasciata? Due numeri interi equivalgono a un aumento di 900 volte dell’energia rilasciata.

Quale scala pensi sia migliore? Con la scala Richter, una singola scossa forte misura più in alto di un terremoto intenso molto lungo che rilascia più energia. La scala della magnitudo del momento riflette più accuratamente l’energia rilasciata e i danni causati. La maggior parte dei sismologi ora usa la scala di magnitudo del momento.

Il modo in cui gli scienziati misurano l’intensità dei terremoti e le due scale più comuni, Richter e magnitudo del momento, sono descritte insieme a una discussione sul terremoto di San Francisco del 1906 nel video Measuring Earthquakes:

Magnitudo contro Intensità

Magnitudo e intensità misurano caratteristiche diverse dei terremoti. La magnitudo misura l’energia rilasciata alla sorgente del terremoto. La magnitudo è determinata dalle misurazioni sui sismografi. L’intensità misura la forza dello scuotimento prodotto dal terremoto in un certo luogo. L’intensità è determinata dagli effetti sulle persone, sulle strutture umane e sull’ambiente naturale.

Calcolo della magnitudo dei terremoti

La magnitudo di un terremoto è un numero che permette di confrontare i terremoti tra loro in termini di potenza relativa. Per diversi decenni, le magnitudini dei terremoti sono state calcolate sulla base di un metodo sviluppato per la prima volta da Charles Richter, un sismologo con sede in California. Richter ha usato i sismogrammi dei terremoti avvenuti nella zona della faglia di San Andreas per calibrare la sua scala di magnitudo.

Due misure sono fattorizzate insieme per determinare la magnitudo Richter di un terremoto: l’ampiezza delle onde più grandi registrate su un sismogramma del terremoto, e la distanza dall’epicentro del terremoto. L’onda sismica di massima ampiezza – l’altezza della più alta – si misura in mm su un sismogramma. Anche la distanza dall’epicentro deve essere presa in considerazione, perché maggiore è la distanza dal terremoto, più piccole diventano le onde. L’effetto della distanza è sottratto al calcolo. Non c’è un limite superiore definito per la scala Richter, ma dopo un secolo di misurazioni sismografiche, sembra che le rocce della terra rilascino il loro stress prima di accumulare abbastanza energia per raggiungere la magnitudo 10.

Si è scoperto che la scala Richter non si trasferisce molto bene dalla zona di faglia di San Andreas, un confine di placca trasformato, ai terremoti molto più potenti che si verificano ai confini di placca convergenti, in particolare i terremoti della zona di subduzione. Pertanto, la scala Richter è stata sostituita dalla scala di magnitudo del momento, simboleggiata come Mw.

La scala di magnitudo del momento è ampiamente simile alla scala Richter, ma prende in considerazione più fattori, compresa l’area totale della faglia che si muove durante il terremoto, e quanto si muove. Questo produce un numero di magnitudo che è un indicatore migliore della quantità totale di energia rilasciata dal terremoto. Poiché la scala di magnitudo del momento ha sostituito la scala Richter, da qui in poi assumeremo che ci stiamo riferendo alla magnitudo del momento, non alla magnitudo Richter, quando parliamo di magnitudo del terremoto.

La scala di magnitudo rappresenta l’energia logaritmicamente in base 32 circa. Per esempio, un terremoto di magnitudo 6.0 rilascia circa 32 volte più energia di un terremoto di magnitudo 5.0. Un terremoto di magnitudo 7.0 rilascia circa 32 × 32 = 1024 volte più energia di un terremoto di magnitudo 5.0. Un terremoto di magnitudo 9.0, che si verifica raramente, rilascia oltre un milione di volte più energia di un terremoto di magnitudo 5.0.

Classificazione dell’intensità dei terremoti

L’intensità dei terremoti è molto diversa dalla magnitudo dei terremoti. L’intensità del terremoto è una classifica basata sugli effetti osservati di un terremoto in ogni particolare luogo. Pertanto, ogni terremoto produce una gamma di valori di intensità, che vanno dal più alto nella zona dell’epicentro a zero ad una distanza dall’epicentro. La scala d’intensità dei terremoti più comunemente usata è la scala d’intensità dei terremoti Modified Mercalli. Fare riferimento alla pagina Modified Mercalli Intensity Scale sul sito web dell’US Geological Survey Earthquake Hazards Program per una versione abbreviata.

La tabella sottostante mostra approssimativamente quanti terremoti si verificano ogni anno in ogni intervallo di magnitudo e quale potrebbe essere l’intensità all’epicentro per ogni intervallo di magnitudo.

Magnitudo	Numero medio per anno	Intensità Mercalli modificata	Descrizione
0 – 1.9	>1 milione	–	micro – non sentito
2.0 – 2.9	>1 milione	I	minore – raramente sentito
3.0 – 3.9	circa 100.000	II – III	minore – notato da poche persone
4.0 – 4.9	circa 10.000	IV – V	leggero – sentito da molte persone, possibili danni minori
5.0 – 5.9	circa 1.000	VI – VII	moderato – sentito dalla maggior parte delle persone, possibili intonaci e camini rotti
6.0 – 6.9	circa 130	VII – IX	forte – danno variabile a seconda della costruzione dell’edificio e del substrato
7.0 – 7.9	circa 15	IX – X	grande – danni estesi, alcuni edifici distrutti
8.0 – 8.9	circa 1	X – XII	grande – danni estesi su ampie aree, molti edifici distrutti
9.0 e oltre	< 1	XI – XII	grande – danni estesi su vaste aree, la maggior parte degli edifici distrutti

Confronto magnitudo/intensità

La seguente tabella fornisce le intensità che sono tipicamente osservate in luoghi vicini all’epicentro di terremoti di diverse magnitudo.

Magnitudo	Massimo tipico Intensità Mercalli modificata
1.0 – 3.0	I
3.0 – 3.9	II – III
4.0 – 4.9	IV – V
5.0 – 5.9	VI – VII
6.0 – 6.9	VII – IX
7.0 e superiore	VIII o superiore

Scala d’intensità Mercalli abbreviata

1. Non avvertita se non da pochissimi in condizioni particolarmente favorevoli.
2. Attesa solo da poche persone a riposo, specialmente ai piani alti degli edifici.
3. Attesa in modo abbastanza evidente da persone al chiuso, specialmente ai piani alti degli edifici. Molte persone non lo riconoscono come un terremoto. Le automobili in piedi possono oscillare leggermente. Vibrazioni simili al passaggio di un camion. Durata stimata.
4. Sentito al chiuso da molti, all’aperto da pochi durante il giorno. Di notte, alcuni si svegliano. Piatti, finestre, porte disturbate; i muri fanno rumore di crepe. Sensazione come di un camion pesante che colpisce un edificio. Macchine a motore in piedi dondolano sensibilmente.
5. Provato da quasi tutti; molti svegliati. Alcuni piatti, finestre rotte. Oggetti instabili rovesciati. Gli orologi a pendolo possono fermarsi.
6. Provato da tutti, molti spaventati. Alcuni mobili pesanti spostati; alcuni casi di intonaco caduto. Danni lievi.
7. Danni trascurabili in edifici di buona progettazione e costruzione; da lievi a moderati in strutture ordinarie ben costruite; danni considerevoli in strutture mal costruite o mal progettate; alcuni camini rotti.
8. Danni lievi in strutture appositamente progettate; danni considerevoli in edifici ordinari sostanziali con crollo parziale. Danni ingenti in strutture mal costruite. Caduta di camini, ciminiere, colonne, monumenti, muri. Mobili pesanti rovesciati.
9. Danni considerevoli in strutture appositamente progettate; strutture a telaio ben progettate gettate fuori piombo. Danni ingenti in edifici sostanziali, con crolli parziali. Edifici spostati dalle fondamenta.
10. Alcune strutture in legno ben costruite distrutte; la maggior parte delle strutture in muratura e a telaio distrutte con le fondamenta. Rotaie piegate.
11. Poche, se non nessuna struttura (in muratura) rimane in piedi. Ponti distrutti. Rotaie molto piegate.
12. Danno totale. Linee di vista e livello sono distorte. Oggetti lanciati in aria.

Verifica la tua comprensione

Rispondi alla/e domanda/e qui sotto per vedere quanto bene hai capito gli argomenti trattati nella sezione precedente. Questo breve quiz non conta per il tuo voto in classe, e puoi ripeterlo un numero illimitato di volte.

Utilizza questo quiz per verificare la tua comprensione e decidere se (1) studiare ulteriormente la sezione precedente o (2) passare alla sezione successiva.