Quando viene applicata una pressione su un oggetto, esso può deformarsi elasticamente o plasticamente. La pressione esercitata modifica la forma dell'oggetto: se la sollecitazione viene esercitata lentamente, l'oggetto si deforma in maniera elastica. Esso è pronto a riprendere la forma originaria se la sollecitazione non viene mantenuta.
Le rocce ad esempio si deformano in maniera elastica quando vengono sottoposte a sforzi di tipo tettonico. Esse possono anche deformarsi in maniera plastica in presenza di determinate condizioni (temperatura e pressione): in questo caso conservano la nuova forma anche in assenza di sollecitazioni, un po' come fa lo stucco.
In presenza di altre condizioni le rocce sottoposte a stress elastico si rompono, avendo esse raggiunto il cosiddetto limite di rottura o limite di elasticità. La frattura che si è originata viene detta faglia e l'energia accumulata precedentemente durante la deformazione viene ora rilasciata improvvisamente sotto forma di vibrazioni che si propagano in tutte le direzioni: si è verificato quindi un terremoto o sisma. É quello che succede quando pieghiamo un bastoncino di legno secco: la sollecitazione dapprima è di tipo elastico ma, raggiunto il limite di rottura, esso si rompe e noi siamo in grado di sentire le vibrazioni propagarsi lungo le braccia. Il modello qui utilizzato viene detto modello del rimbalzo elastico.
I terremoti possono originarsi anche in seguito allo scorrimento delle rocce lungo una faglia preesistente. Le placche tettoniche in cui è suddivisa la crosta terrestre sono in continuo movimento; esse si muovono a bassa velocità (da un centimetro all'anno fino a sedici centimetri all'anno) perchè sono frenate da forti attriti. Proprio queste resistenze permettono alle rocce presenti lungo le faglie di accumulare energia che successivamente viene rilasciata, provocando dei sismi.
Nel disegno vengono indicati l'ipocentro, l'epicentro e le onde sismiche che si propagano da questi due punti
Un terremoto produce onde sismiche di tipo diverso: le onde profonde si dipartono da un punto detto ipocentro. Direttamente sopra di esso, sulla superficie terrestre, c'è l'epicentro, da cui si irradiano le onde superficiali. Le onde profonde, a loro volta, vengono suddivise a seconda della loro modalità di propagazione. Se le particelle di cui è costituito il materiale attraversato dalle vibrazioni oscillano longitudinalmente, nella direzione della propagazione, si tratta di onde P (prime); se invece le particelle vibrano lungo piani perpendicolari alla direzione di propagazione, si tratta di onde S (seconde).
Modello sulla modalità di propagazione delle onde P: esse sono onde di compressione, come quelle in una molla. Le componenti della molla si muovono parallelamente alla direzione di propagazione dell'onda.
Le onde P hanno una velocità compresa tra 4000 e 7000 m/s e si propagano sia nei solidi che nei fluidi (liquidi e gas); si chiamano così perchè sono le prime a raggiungere il sismografo, lo strumento preposto alla registrazione delle onde sismiche. Per avere un'idea della loro velocità basta fare dei confronti: la velocità media di una vibrazione propagata nell'aria (suono) è circa 340 m/s, mentre quella raggiunta da un caccia militare è circa 850 m/s.
Le onde S sono più lente (velocità comprese tra 3000 e 4000 m/s): esse raggiungono il sismografo dopo le onde P e si propagano solo nei solidi. Maggiore è la densità del materiale attraversato dalle onde profonde, maggiore sarà la velocità raggiunta dalle onde profonde.
Le onde superficiali, sono molto più lente delle onde profonde: si dividono in onde di Rayleigh (onde R) e onde di Love (onde L). Le prime sono all'origine di moti sussultori, mentre le seconde imprimono alla superficie terrestre un moto ondulatorio. Le onde superficiali sono quelle responsabili dei maggiori danni provocati da un terremoto.
Il tempo che intercorre tra l'arrivo delle onde P e quello delle onde S ci fornisce la distanza dall'epicentro: i dati incrociati di diverse stazioni sismografiche permettono anche di determinare la posizione geografica dell'epicentro e la profondità dell'ipocentro.
La magnitudo misura l'energia (M = log10 A) dove A è l'ampiezza del segnale (espressa in millimetri) registrato da uno strumento standard; nella formula bisogna tener conto anche di alcune variabili quali la profondità del sisma, la struttura geologica del terreno, ecc.).
L'intensità misura gli effetti del sisma, cioè l'entità dello scuotimento del terreno ed i danni provocati.
Nel primo caso si utilizza la scala Richter, più attendibile perché utilizza un metodo scientifico e quindi permette la comparazione dei dati. La scala Richter permette di calcolare l'energia sprigionata dal sisma, mettendo in relazione l'ampiezza massima delle onde registrate durante un sisma con l'ampiezza delle onde di un terremoto di riferimento.
Nel secondo caso si utilizza la scala Mercalli, che tiene conto degli effetti sulla popolazione e sui manufatti; è ancora utile per il suo valore storico, dato che permette ancora di valutare indirettamente l'energia sprigionata da sismi quando ancora non erano stati inventati i sismografi.
Scala Mercalli
| Grado | Effetti |
| I | Non percepito dalle persone. |
| II | Percepito da persone a riposo, nei piani elevati o in posizione favorevole. |
| III | Percepito nelle case. Oscillazione di oggetti appesi. Talora non riconosciuto come terremoto. |
| IV | Oscillazione di oggetti appesi. Oscillazione di automezzi fermi. Movimento di porte e finestre. Tintinnio di vetri. Vibrazione di vasellami. |
| V | Risentito all'esterno. Sveglia le persone dormienti. Movimento della superficie dei liquidi. Spostamento o rovesciamento di piccoli oggetti instabili. Oscillazione di porte che si aprono e si chiudono. |
| VI | Sentito da tutti. Spavento e fuga all'esterno. Barcollare di persone in movimento. Rottura di vetrine, piatti, vetrerie. Spostamento o rotazione di mobili. Suono di campane (di chiese, di scuola). Stormire di alberi e cespugli. |
| VII | Difficile stare in piedi. Risentito dai guidatori di automezzi. Tremolio di oggetti sospesi. Rottura di mobili. Rotture di comignoli deboli situati sul colmo dei tetti. Caduta di intonaci, mattoni, pietre, tegole, cornicioni. Piccoli smottamenti e scavernamenti in depositi di sabbia e ghiaia. Forte suono di campane. |
| VIII | Risentito nella guida di automezzi. Danni a murature di tipo C(*), crolli parziali. Alcuni danni a murature di tipo B(*), non di tipo A(*). Caduta di stucchi e di alcune pareti in muratura. Rotazione e caduta di camini, monumenti, torri, serbatoi elevati. Rottura di rami di alberi. Variazioni di portata o temperatura di sorgenti e pozzi. Crepacci nel terreno e su pendii ripidi. |
| IX | Panico generale. Distruzione di murature di tipo D(*), gravi danni a murature di tipo C(*), talvolta con crollo completo; seri danni a murature di tipo B(*). Gravi danni ai serbatoi. Rottura di tubazioni sotterranee. Rilevanti crepacci nel terreno. |
| X | Distruzione di gran parte delle murature e delle strutture in legno, con le loro fondamenta. Gravi danni a dighe, briglie, argini. Grandi frane. Disalveamento delle acque di canali, fiumi, laghi, ecc. Rotaie debolmente deviate. |
| XI | Rotaie fortemente deviate. Tubazioni sotterranee completamente fuori servizio. |
| XII | Distruzione pressoché totale. Spostamento di grandi masse rocciose. Linee di riferimento deformate. Oggetti lanciati in aria. |
A = Buon manufatto, legato assieme con ferri, calcestruzzo, ecc., progettato per resistere a forze laterali.
B = Buon manufatto con malta; rinforzato, ma non destinato in particolare a resistere a forze laterali.
C = Manufatto ordinario con malta, senza tiranti agli angoli né rinforzi.
D = Materiali deboli, come mattoni cotti al sole; malte povere; manufatto di bassa qualità, debole orizzontalmente.
(Tabella ricavata da Explorer di F. Calvino e M. Resta - Bruno Mondadori)
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Bibliografia
Thompson & Turk - Introduction to physical geology - Sounders College Publishing - 1998 (ISBN 0-03-024348-3)
Fabio Calvino - Margherita Resta - Explorer: lezioni e immagini di Scienze della Terra - Edizioni Scolastiche Bruno Mondadori - 2004 (ISBN 88-424-4067-1)
F.Fantini - C. Menotta - S.Monesi - S.Piazzini - La Terra - Una introduzione allo studio del pianeta - Italo Bovolenta Editore - 1994 (ISBN 88-08-10392-7)
