Onde sismiche: quali sono e come si propagano

//Onde sismiche: quali sono e come si propagano

Un terremoto è dovuto ad una frattura della crosta terrestre che si verifica a diversi chilometri di profondità, nel momento in cui avviene la frattura si generano le onde sismiche che propagandosi provocano lo scuotimento di ogni cosa che incontrano sul loro cammino.

Le onde sismiche si divino in due grandi categorie:

  • Di volume o di corpo a cui appartengono le onde S e le onde P
  • Di superficie a cui appartengono le onde di Rayleigh e le onde di Love

Le Onde P sono onde di compressione, dette anche onde longitudinali o onde primarie, si propagano come le onde sonore nell’aria. Viaggiano ad 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). Al loro passaggio, le rocce si comprimono e si dilatano continuamente. Sono le onde più veloci.

Onde sismiche - P

Le Onde S sono dette onde trasversali o secondarie, sono onde che provocano nel materiale attraversato oscillazioni perpendicolari alla loro direzione di propagazione e si possono immaginare  come le onde che si propagano lungo una corda di lunghezza finita che viene fatta oscillare muovendone le due estremità. Viaggiano ad un velocità inferiore alle onde P compresa tra 3,6 e 4,7 km/sec. A differenza delle Onde P, le Onde S non causano variazioni di volume al loro passaggio e non si propagano nei fluidi.

Onde sismiche - S

Sia le onde P che le onde S prendono origine nell’ipocentro del terremoto, ed arrivano in superficie (epicentro) in tempi diversi vista la loro differente velocità di propagazione, il loro nome Primarie e Secondarie deriva infatti proprio dai tempi di arrivo in superficie. Un sismografo rileva infatti sempre prima le onde P e poi le onde S.

Quando le onde di Volume (P e S) giungono in superfice incontrano una discontinuità fisica ovvero il passaggio dalla crosta terrestre all’atmosfera e si generano le onde di Rayleigh e le onde di Love che sono responsabili dei danni maggiori.

Le Onde di Rayleigh somigliano a quelle che si propagano quando un sasso viene lanciato in uno specchio d’acqua, fanno vibrare il terreno secondo orbite ellittiche e retrograde rispetto alla direzione di propagazione dell’onda.

Onde sismiche - Rayleigh

Le Onde di Love invece fanno vibrare il terreno sul piano orizzontale in direzione ortogonale rispetto alla direzione di propagazione dell’onda.

Onde sismiche - Love

Le onde di superficie 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 che è circa 2,7 km/s.

Velocità e attenuazione delle onde sismiche

Per concludere evidenziamo due nozioni importanti sulla velocità e l’attenuazione delle onde sismiche. Come abbiamo già visto la velocità di propagazione dipende sia dal tipo di onda che dal mezzo di propagazione, ma risulta comunque sempre massima per le Onde P. Ad esempio, nel granito la velocità di propagazione delle Onde P è di circa 5,5 km/s, quella delle Onde S è 3,0 km/s, mentre nell’acqua la velocità delle onde P è circa di 1,5 km/s. Le onde S non si possono invece propagare nei mezzi fluidi.

Questo comporta che il rapporto Vp/Vs è costante e caratteristico per ogni tipo di materiale. La velocità varia dunque al variare del materiale attraversato.

L’attenuazione, come la velocità, è dovuta all’assorbimento del mezzo di propagazione interessato. Terreni rocciosi  assorbono di più certe frequenze del sisma rispetto a terreni incoerenti che invece tendono ad amplificare per risonanza il movimento tellurico. Di questi effetti di sito occorre tener conto in sede di progettazione degli edifici tramite accurata analisi geotecnica del terreno di fondazione e studi di microzonazione sismica.

 

Osservatorio GEA – Ricerche e osservazioni sperimentali in ambito meterologico e geofisico

By | 2018-01-10T17:18:16+00:00 10 gennaio 2018|Fisica del terremoto|0 Comments

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