Le onde sismiche

Gli effetti distruttivi dei terremoti sono dovuti alla propagazione delle onde sismiche, che si originano sia dall'ipocentro, sia dall'epicentro.

Le onde sismiche sono onde elastiche (attraverso le quali, cioè, l'energia elastica può essere trasportata lontano dal punto in cui si è originata), che hanno bisogno di un mezzo attraverso cui propagarsi; la propagazione avviene attraverso un meccanismo di deformazione delle rocce e di "forze di richiamo" che si oppongono a tali deformazioni.

Si possono individuare due tipi principali di deformazioni: la compressione pura, che provoca variazioni di volume nelle rocce, ma non di forma, e lo sforzo di taglio, che causa, invece, variazioni di forma, ma non di volume, delle rocce. A causa della coesione esistente fra le particelle costituenti, nelle rocce, durante la compressione e lo sforzo di taglio a cui sono sottoposte, si generano "forze di richiamo", che tendono a opporsi alle deformazioni stesse e a riportare il volume e la forma della massa rocciosa alla situazione iniziale.

I tipi di onde sismiche

Le onde sismiche si differenziano in diversi tipi per il modo e per la velocità di propagazione: onde longitudinali, onde trasversali e onde superficiali (fig. 15.2).

Le onde longitudinali sono onde di compressione, che si originano dall'ipocentro e si propagano entro il volume delle rocce per successive compressioni e dilatazioni delle rocce stesse, di cui causano variazioni di volume. Sono chiamate onde longitudinali perché le oscillazioni degli infiniti piani in cui si può immaginare di dividere il corpo roccioso avvengono nella stessa direzione di propagazione dell'onda. Sono anche dette onde P (primarie), perché sono le prime a giungere in superficie e a essere registrate dai sismografi, propagandosi a una velocità compresa tra 6,2 e 8,2 km/sec, a seconda della densità dei materiali che attraversano; possono propagarsi sia attraverso la roccia solida, sia attraverso un materiale liquido (magma o acqua).

Le onde trasversali si propagano dall'ipocentro, sono generate da forze di taglio e provocano nelle rocce variazioni di forma, ma non di volume; sono dette trasversali perché provocano oscillazioni delle particelle delle rocce dal basso verso l'alto e viceversa, perpendicolarmente alla direzione di propagazione. Vengono anche chiamate onde S (secondarie) perché, essendo più lente delle onde P (3,6-4,7 km/sec) giungono in superficie per seconde. Le onde S non si propagano nei liquidi e questa circostanza ha permesso di ipotizzare la presenza all'interno della Terra di un nucleo esterno liquido.

Le onde superficiali si originano nell'epicentro quando le onde sismiche longitudinali e trasversali (chiamate nel loro insieme anche onde di volume, o interne), giunte sulla superficie terrestre, interagiscono con essa. Le onde superficiali si propagano appunto in superficie e sono responsabili dei danni maggiori; possono essere distinte in due tipi:

• onde L (di Love), la cui propagazione provoca oscillazioni delle particelle delle rocce, trasversali alla direzione di propagazione, ma solo nel piano orizzontale, parallelo alla superficie terrestre;
• onde R (di Rayleigh), che provocano un moto ellittico delle particelle delle rocce, in un piano verticale alla direzione di propagazione delle onde.

Le onde superficiali possono compiere lunghe distanze prima di estinguersi, viaggiando più lentamente delle onde P e S: la velocità di propagazione delle onde L è di circa 3 km/s, di poco inferiore a quella delle onde R (circa 2,7 km/s).