Scala Richter (ML della magnitudo locale)

La Scala Richter (o, piu' correttamente, la scala ML della magnitudo locale) e' un sistema usato per la valutazione dell'intensita' di un terremoto. A differenza della Scala Mercalli, la scala Richter non si basa su valutazioni empiriche e quindi su effetti provocati o sensazioni: essa non ha divisioni in gradi. La valutazione dell'energia liberata dal terremoto esaminato e' confrontata con un indice, chiamato magnitudo, calcolato rapportando il logaritmo in base dieci dell'ampiezza massima di una scossa e paragonato al logaritmo di una scossa campione. Lo zero della scala equivale ad una energia liberata pari a 1 chilogrammo di dinamite, o circa 4*106 J. In pratica la scala non fa altro che paragonare l'energia liberata dal sisma a un'equivalente ed ipotetica esplosione di dinamite nel sottosuolo.
Sviluppata nel 1935 da Charles Richter in collaborazione con Beno Gutemberg, entrambi del California Institute of Technology, la scala era stata fatta originariamente solo per essere usata in una particolare area della California, e solo su sismogrammi registrati da uno strumento particolare, il sismografo a torsione di Wood-Anderson. Richter uso' inizialmente valori arrotondati al piu' vicino quarto di magnitudine, ma in seguito si usarono i decimi di magnitudine. L'ispirazione per questa tecnica fu la scala delle magnitudini apparenti usata in astronomia per descrivere la luminosita' delle stelle e di altri oggetti celesti.
Richter scelse arbitrariamente una magnitudine zero per un terremoto che mostri uno spostamento massimo di un micrometro sul sismografo di Wood-Anderson, se posto a 100 km di distanza dall'epicentro del terremoto, cioe' piu' debole di quanto si potesse registrare all'epoca. Questa scelta permetteva di evitare i numeri negativi, perlomeno con gli strumenti dell'epoca. La scala Richter pero' non ha alcun limite inferiore o superiore, e i sismografi moderni, molto piu' sensibili, registrano normalmente terremoti con magnitudini negative.
Il problema maggiore della scala Richter e' che i valori sono solo debolmene correlati con le caratteristiche fisiche della causa dei terremoti. Inoltre, vi e' un effetto di saturazione verso le magnitudini 8,3-8,5, dovuto alla legge di scala dello spettro dei terremoti, a causa del quale i tradizionali metodi di magnitudine danno lo stesso valore per eventi che sono chiaramente differenti. All'inizio del 21° secolo, la maggior parte dei sismologi considera le tradizionali scale di magnitudini obsolete, e le ha rimpiazzate con una misura chiamata momento sismico, piu' direttamente relazionata con i parametri fisici del terremoto. Nel 1979 il sismologo Hiroo Kanamori, anch'egli del California Institute of Technology, propose la Moment Magnitude Scale (MW), grazie alla quale e' possibile esprimere il momento sismico in termini simili alle precedenti scale di magnitudo.
La magnitudo non va confusa con l'intensita'. Le scale di intensita', come la Rossi-Forel la scala Mercalli, sono usate per descrivere gli effetti del terremoto. L'intensita' dipende dalle condizioni locali (presenza e tipo di costruzioni, distanza dall'epicentro, etc.) e non e' una misura della grandezza di un terremoto. Per esempio, un terremoto di uguale magnitudo puo' avere intensita' diversa se avviene in pieno deserto (dove nessuno puo' avvertirlo), oppure in un centro abitato (dove puo' provocare danni e vittime).
Eventi con magnitudo di 4,5 o piu' grande sono abbastanza forti da essere registrati dai sismografi di tutto il mondo. I terremoti piu' grandi registrati sono di magnitudo 8 o 9 ed avvengono con frequenza di circa uno all'anno. Il piu' grande mai registrato avvenne il 22 maggio 1960 in Cile, ed ebbe una magnitudo (MW) di 9,5.

magnitudo # TNT equivalente! # Frequenza
0 # 1 chilogrammo # circa 8.000 al giorno
1 # 31,6 chilogrammi #
1,5 # 178 chilogrammi #
2 # 1 tonnellata # circa 1.000 al giorno
2,5 # 5,6 tonnellate #
3 # 31,6 tonnellate # circa 130 al giorno
3,5 # 178 tonnellate #
4 # 1000 tonnellate # circa 15 al giono
4,5 # 5600 tonnellate #
5 # 31600 tonnellate # 2-3 al giorno
5,5 # 178000 tonnellate #
6 # 1 milione di tonnellate # 120 all'anno
6,5 # 5,6 milioni di tonnellate #
7 # 31,6 milioni di tonnellate # 18 all'anno
7,5 # 178 milioni di tonnellate #
8 # 1 miliardo di tonnellate # 1 all'anno
8,5 # 5,6 miliardi di tonnellate #
9 # 31,6 miliardi di tonnellate # 1 ogni 20 anni
10 # 1 trilione di tonnellate #

Si calcola che un'oncia di TNT che esplode nel sottosuolo sviluppa un'energia pari a 640 milioni di erg di energia dell'onda sismica.

La seguente tabella descrive i tipici effetti di terremoti di varie magnitudini vicino all'epicentro. La tabella e' necessariamente approssimata, perche' gli effetti possono variare in base ad una gran quantita' di fattori, come la distanza dall'epicentro, il tipo di terreno che puo' smorzare o amplificare le scosse, e il tipo di costruzioni.

Tabella di gravita' del terremoto

Magnitudo Richter # Effetti sisma
0 - 1.9 # puo essere registrato solo mediante adeguati apparecchi.
2 - 2.9 # solo coloro, che si trovano in posizione supina, lo avvertono; il pendolo si muove.
3 - 3.9 # poca gente lo avverte come un passaggio di un camion; vibrazione di un bicchiere
4 - 4.9 # normalmente viene avvertito; il pendolo si muove notevolmente; bicchieri e piatti scrocchiano; piccoli danni.
5 - 5.9 # tutti lo avvertono scioccante; possibili fessurazioni sulle mura; i mobili si spostano; alcuni feriti.
6 - 6.9 # Tutti lo percepiscono; eventualmente panico; crollo delle case; spesso feriti; pericolo di vita; onde alte.
7 - 7.9 # panico; pericolo di vita negli edifici; solo alcune costruzioni rimangono illese; morti e feriti.
8 - 8.9 # ovunque pericolo di vita; edifici inagibili; onde alte sino a 40 metri.
9 e piu' # catastrofe; eventualmente un grande spostamento della superfice terrestre.

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Scala Mercalli

La scala Mercalli e' una scala che misura gli effetti di un terremoto sulle persone o sulle cose. Deriva dal nome di Giuseppe Mercalli, sismologo e vulcanologo famoso in tutto il mondo, che nel 1902 espose alla comunita' scientifica la sua prima scala formata pero' da 10 gradi. Successivamente due sismologi americani (Wood e Neumann) modificarono la scala Mercalli aggiungendo 2 gradi.
La scala Mercalli misura l'intensita' di un terremoto, cioe' i suoi effetti sui manufatti. Due terremoti di magnitudo diversa possono avere lo stessa intensita', se per esempio hanno ipocentri posti a differenti profondita',oppure si verificano in zone con una diversa antropizzazione. L'esempio classico e' quello del terremoto di altissima magnitudo che pero' avviene in mezzo al deserto, dove non ci sono costruzioni e che potra' avere intensita' minore (quindi un Grado Mercalli inferiore) rispetto ad un altro, di magnitudo inferiore che pero' avviene in una zona rurale densamente abitata, dove le costruzioni non sono antisismiche.
La magnitudo di un terremoto e' misurata dalla scala Richter.

Grado # Scossa # Descrizione
I # strumentale # non avvertito.
II # leggerissima # avvertito solo da poche persone in quiete, gli oggetti sospesi esilmente possono oscillare.
III # leggera # avvertito notevolmente da persone al chiuso, specie ai piani alti degli edifici; automobili ferme possono oscillare lievemente.
IV # mediocre # avvertito da molti all'interno di un edificio in ore diurne, all'aperto da pochi; di notte alcuni vengono destati; automobili ferme oscillano notevolmente.
V # forte # avvertito praticamente da tutti, molti destati nel sonno; crepe nei rivestimenti, oggetti rovesciati; a volte scuotimento di alberi e pali.
VI # molto forte # avvertito da tutti, molti spaventati corrono all'aperto; spostamento di mobili pesanti, caduta di intonaco e danni ai comignoli; danni lievi.
VII # fortissima # tutti fuggono all'aperto; danni trascurabili a edifici di buona progettazione e costruzione, da lievi a moderati per strutture ordinarie ben costruite; avvertito da persone alla guida di automobili.
VIII # rovinosa # danni lievi a strutture antisismiche; crolli parziali in edifici ordinari; caduta di ciminiere, monumenti, colonne; ribaltamento di mobili pesanti; variazioni dell'acqua dei pozzi.
IX # disastrosa # danni a strutture antisismiche; perdita di verticalita' a strutture portanti ben progettate; edifici spostati rispetto alle fondazioni; fessurazione del suolo; rottura di cavi sotterranei.
X # disastrosissima # distruzione della maggior parte delle strutture in muratura; notevole fessurazione del suolo; rotaie piegate; frane notevoli in argini fluviali o ripidi pendii.
XI # catastrofica # poche strutture in muratura rimangono in piedi; distruzione di ponti; ampie fessure nel terreno; condutture sotterranee fuori uso; sprofondamenti e slittamenti del terreno in suoli molli.
XII # grande catastrofe # danneggiamento totale; onde sulla superfice del suolo; distorsione delle linee di vista e di livello; oggetti lanciati in aria.

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Confronto tra la scala Richter e la scala Mercalli

Ecco di seguito la scala Richter e la scala Mercalli confrontate.

magnitudo Richter # energia (J) # grado Mercalli
< 3,5 # < 1,6 * 10⁷ # I
3,5 # 1,6 * 10⁷ # II
4,2 # 7,5 * 10⁸ # III
4,5 # 4 * 10⁹ # IV
4,8 # 2,1 * 10¹⁰ # V
5,4 # 5,7 * 10¹¹ # VI
6,1 # 2,8 * 10¹³ # VII
6,5 # 2,5 * 10¹⁴ # VIII
6,9 # 2,3 * 10¹⁵ # IX
7,3 # 2,1 * 10¹⁶ # X
8,1 # > 1,7 * 10¹⁸ # XI
> 8,1 # - # XII