Le scale sismologiche

Nella sezione:

– Hai domade o dubbi

e’ stata fatta una richiesta molto interessante che riguarda le scala sismologiche. In particolare, si chiedeva di illustrare nel blog la scala ESI 2007, ma credo che sia molto interessante parlare in generale di quali scale vengono utilizzate per classificare un sisma e quali sono le differenze tra queste.

Di principio, tutti conoscono la scala Mercalli e la scala Richter, che sono quelle apparentemente piu’ utilizzate e che sentiamo nominare in occasione di qualche sisma che avviene nel mondo. Ho detto “apparentemente” perche’ prima di tutto ci sono molte altre scale utilizzate soprattutto dai sismologi ed inoltre molte di queste riescono a classificare i terremoti in modo piu’ scientifico, basandosi proprio sulla natura fisica del fenomeno, piuttosto che, ad esempio, sui danni creati da un sisma.

Dal punto di vista storico, la prima scala basata su presupposti scientifici fu la Rossi-Forel a dieci gradi. Proprio da questa, il sismologo e vulcanologo Mercalli derivo’ una scala a 12 gradi basata sull’intensita’ di un sisma. Fate attenzione, per prima cosa, parlando di terremoti, e’ molto importante distinguere tra intensita’ e magnitudo, termini spesso confusi tra loro dai non addetti ai lavori. Per far capire questa differenza, su cui torneremo in seguito descrivendo i processi fisici, basti pensare che due terremoti di uguale magnitudo possono avere intensita’ diversa se, ad esempio, avvengono con ipocentri a profondita’ diversa tra loro.

Detto questo, la scala Mercalli e’ basata sugli effetti che un terremoto puo’ avere su persone, cose e manufatti. Alla luce di quanto detto, appare evidente che un terremoto di altissima magnitudo che avviene in una zona desertica non popolata, avra’ un grado Mercalli inferiore proprio per la mancanza di danni a cose e persone.

Per essere precisi, l’attuale scala utilizzata e’ detta Mercalli-Cancani-Siedberg ed e’ a 12 gradi. In origine, la scala Mercalli, cosi’come la Rossi-Forel, aveva solo 10 gradi. Fu proprio il sismologo Cancani ad esternderla a 12 gradi. Generalmente, i gradi piu’ bassi della scala vengono attribuiti in base alla percezione delle persone, mentre per i gradi piu’ alti ci si basa sugli effetti agli edifici e ai manufatti in generale.

Da quanto detto, appare evidente che la scala Mercalli non e’ basata su nessuna quantita’ fisica legata al terremoto, ma solo agli effetti del sisma. Se vogliamo, questo inizialmente potrebbe essere un vantaggio di questa scala dal momento che per l’attribuzione dell grado non e’ necessaria alcuna strumentazione specifica.

Proprio queste considerazioni hanno poi portato alla formulazione della scala Richter. Piccola premessa, il termine scala Richter, non e’ in realta’ molto utilizzato dalla comunita’ sismologica in quanto la scala viene detta “Magnitudo Locale”. Come e’ definita? Come anticipato, questa scala misura la magnitudo del sisma ed e’ direttamente legata all’energia rilasciata nel sottosuolo. Questo parametro viene stimato per il terremoto all’ipocentro ed e’ dunque non dipendente, come e’ evidente, dalle tecniche costruttive utilizzate in una determinata zona. A parte il particolare sismografo utilizzato per determinare il grado Richter, questa e’ una scala logaritmica in cui vengono definiti i decimi di magnitudo (M X.Y) ed in cui, ad esempio, una determinata magnitudo e’ circa 32 volte maggiore della successiva: M6=32M5, ecc.

Ora, date queste due scale, perche’ avremmo bisogno di altro? Come detto, la scala Mercalli e’ relativa ai danni del terremoto, la acala Richter invece e’ direttamente legata all’energia rilasciata dal sisma e dunque descrive la meccanica del fenomeno. In realta’, quest’ultima scala presenta dei problemi di saturazione per i gradi maggiori, dovuti al fatto che, sopra M8.5, terremoti di magnitudo diversa possono risultare nello stesso valore della scala.

Per risolvere questo problema, e’ stata poi introdotta la scala del “momento sismico”. Analogamente alla Richter, anche questa scala e’ di tipo logaritmico e si basa sulla stima dell’energia rilasciata nell’ipocentro. A differenza pero’ della prima, non presenta i problemi di saturazione.

Da quanto detto, appare evidente come queste scale siano completamente scorrelate tra loro, trattando un sisma sotto aspetti diversi. Se ci pensiamo bene, entrambi i parametri utilizzati potrebbero essere utili per una valutazione e per una comparazione, ad esempio, per sismi successivi avvenuti nello stesso luogo. Sulla base di questo, e’ stata sviluppata la “Scala Macrosismica Europea”, o EMS-98. In questa definizione, si distingue un sisma in base alla forza degli effetti di un terremoto in un luogo specifico. In questo senso, entra ovviamente l’energia del sisma, ma anche i danni provocati dal fenomeno in un determinato luogo, caratterizzato da specifiche tecniche costruttive e densita’ abitative. Anche la EMS-98 presenta 12 gradi e, passando dai livelli piu’ bassi a quelli piu’ alti, di volta in volta la percezione umana del sisma lascia spazio ai danni agli oggetti provocati dal fenomeno. Per quanto piu’ precisa e meglio utilizzabile, anche questa scala presenta delle limitazioni simili a quelle dei suoi predecessori: confusione nell’attribuzione di un livello alto, influenze soggettive nella valutazione dei danni agli edifici.

Per evitare queste problematiche, nel 2007 e’ stata sviluppata una nuova scala detta “Environmental Seismic Intensity Scale”, o ESI-2007. Come suggerisce il nome stesso, questa scala si basa sugli effetti ambientali che un sisma puo’ avere in un determinato luogo. Fate attenzione, stiamo parlando di ambiente in generale, non solo di antropizzazione. In tal senso, questa scala va proprio a valutare la fagliazione provocata nel terreno, fenomeni di subsidenza, liquefazione, frattura, ecc. Come visto in diversi articoli, questi sono tutti effetti seguenti ad un sisma e che possono essere utilizzati per descrivere il fenomeno partendo proprio dalle sue conseguenze sull’ambiente.

Qual e’ il vantaggio di questa tecnica? Come sappiamo, molto spesso un terremoto tende a ripetersi in zone in cui e’ gia’ avvenuto. Valutare, e dunque raccontare, il sisma basandosi proprio sui suoi effetti sull’ambiente, puo’ aiutarci a prevenire i danni del terremoto. In che modo? Parlare di case distrutte, non e’ di per se un parametro utilie, ad esempio, per confrontarci con fenomeni avvenuti decenni prima. Questo e’ evidente se si pensa alle diverse tecniche costruttive, ma anche al grado di antropizzazione di un determinato luogo. Parlando invece di conseguenze sull’ambiente, e’ possibile prima di tutto confrontarci con gli eventi passati, ma soprattutto ci permette di predisporre piani di emergenza mirati, conoscendo le eventuali problematiche che potrebbero verificarsi in concomitanza con un sisma di alta intensita’.

Ultima considerazione che vi sara’ venuta in mente: perche’ parliamo di nuova scala se il nome e’ qualcosa-2007? Semplicemente perche’ nel 2007 e’ stta presentata questa divisione, ma prima di poter essere utilizzata, sono richiesti 5 anni di sperimentazione, cosi’ come avvenuto.

Concludendo, esistono diverse scale sismologiche per poter valutare e distinguere tra loro i diversi terremoti. Cme visto pero’, queste presentano alcune limitazioni specifiche dovute alla stima dei danni o alla caratteristica fisica presa in considerazione. Distinzione molto importante e’ quella tra magnitudo e intensita’ che, come visto, sono due termini spesso confusi ma che in realta’ caratterizzano cose completamente diverse tra loro. La nuova scala ESI-2007, consente di valutare gli effetti provocati da un sisma sull’ambiente, determiando cosi’ un confronto diretto e sempre possibile in un luogo specifico. Come potete facilmente immaginare, per poter definire esattamente il grado ESI di un sisma, i sismologi devono recarsi sul luogo per poter stimare al meglio gli effetti ambientali lasciati. Oltre a quelle viste, vi sono poi altre scale, spesso simili alle altre, ma il cui utilizzo e’, ad esempio, specifico di un determinato luogo per motivi storici o culturali.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

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2012? No, volevamo dire 2116 …

Partiamo da quello che sappiamo e che tutti i giorni TV, internet e giornali ci ricordano, il 21 Dicembre 2012 ci sara’ la fine del mondo o, se preferite, un grande cambiamento per l’umanita’, l’inizio della eta’ dell’oro, la rivelazione, ecc ecc. Sappiamo anche che questa data indica la fine del Lungo Computo Maya. Del perche’ questa data abbia assunto un significato cosi’ nefasto ci siamo gia’ occupati in questo post:

– Perche’ il mondo dovrebbe finire?

Nell’ultimo anno poi, diversi nuovi ritrovamenti Maya ci hanno fatto prima ricredere sulla fine del calendario e poi nuovamente confermare questa data:

– Scoperto in Guatemala il piu’ antico calendario Maya

– Nuova conferma Maya al 2012

– Nuovo ritrovamento conferma il 21 Dicembre

Della struttura del calendario, della sua conclusione e di cosa questa data significasse per i Maya ne abbiamo discusso in dettaglio nel libro “Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.

Perche’ stiamo tornando su questi argomenti? In questi ultimi giorni si e’ tornati abbondantemente a parlare della data conclusiva del Lungo Computo a causa di una nuova sensazionale notizia. Stando a quanto si legge, soprattutto su web, un nuovo studio metterebbe in discussione la data del 21 Dicembre 2012 come giorno conclusivo del calendario Maya. Lo studio sarebbe stato realizzato da due fratelli, Bohumil e Vladimir Bohm, rispettivamente un matematico ed un docente di storia a cultura Maya, e pubblicato sulla rivista scientifica Astronomische Nachrichten.

Lo studio condotto dai fratelli Bohm riguarda direttamente il problema della correlazione, cioe’ come convertire le date dal Lungo Computo nel nostro calendario gregoriano. Secondo l’articolo, l’associazione che porta al 21 Dicembre 2012 non sarebbe in realta’ corretta. Nel precedente calcolo, condotto dall’archeologo John Eric Sidney Thompson, non sarebbe stato considerato un lungo periodo di guerra che blocco’ il conteggio dei giorni nel sistema Maya. Se si corregge l’errore riaggiornando il conteggio, ci si accorge che la data conclusiva del Lungo Computo viene spostata in avanti e precisamente al 2116, cioe’ ben 114 anni piu’ tardi.

Cominciamo subito col dire che l’articolo e’ vero e gli autori sono veramente esperti come riportato nella notizia che circola in queste ore. Quello che invece e’ completamente falso e’ che si tratta di una notizia dell’ultim’ora. Questo studio e’ stato pubblicato nel 2008, cioe’ ben 4 anni fa. La rivista in questione e’ a pagamento, ma a dimostrazione di quanto affermato, vi riporto il link dove potete vedere la prima pagina dell’articolo:

– Articolo fratelli Bohm

Raffigurazione dei fratelli Bohm

Dunque tutto rimandato al 2116? Diciamo si e no. Come detto sopra, la corretta conversione tra le date espresse nel sistema del Lungo Computo e il nostro attuale calendario Gregoriano e’ affetta dal problema della correlazione. Di questo se ne parla in dettaglio nel libro “Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.

Cerchiamo di capire meglio questo problema. Esistono diversi ritrovamenti Maya che indicano eventi specifici e riportano l’indicazione temporale espressa nel Lungo Computo. Di questi, gli eventi utili per definire la conversione sono quelli astronomici. Se ad esempio troviamo una raffigurazione di un’eclissi solare possiamo tornare indietro e vedere quando sono avvenute le eclissi solari. Ora pero’, quasi tutti gli eventi astronomici sono caratterizzati da una certa ciclicita’. Questo significa che con questo metodo possiamo avere piu’ soluzioni possibili per la conversione delle date. Allo stesso modo dunque, non esiste una relazione univoca tra la fine del lungo computo e il nostro calendario.

La data del 21 Dicembre 2012 non e’ affatto univoca. Esistono moltissime altre ipotesi di data per la fine del lungo computo, anche molto diverse tra loro. Per darvi un’idea, sono state fatte ipotesi diverse anche di migliaia di anni. La soluzione proposta dai fratelli Bohm e’ solo una di queste.

Cosa significa questo? In primis che la notizia che stiamo analizzando e’ uscita fuori in questi giorni per qualche motivo, ma non e’ affatto una novita’. Inoltre, la soluzione del 2116 e’ solo una delle tante proposte fatte per la fine del Lungo Computo Maya. Come abbiamo visto, non esiste una data unica conclusiva per il conteggio, e dunque anche il 2012 e’ solo una delle ipotesi tra le tante fatte.

Per capire come era strutturato il sistema di calendari Maya e soprattutto per affrontare in dettaglio il problema della correlazione, vedendo anche le varie ipotesi fatte nel corso degli anni da archeologi, matematici e studiosi in generale, non perdete in libreria “Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.