Nella zona di origine di un terremoto si generano due tipi di onde elastiche: longitudinali e trasversali. Le onde longitudinali (onde P) si propagano con le particelle di materia che oscillano parallelamente alla direzione di propagazione dell’onda, come avviene se si percuote una molla nella direzione longitudinale. Il materiale attraversato dall’onda è soggetto a compressione e rarefazione. La velocità di propagazione dell’onda dipende dalle proprietà meccaniche del materiale attraversato.Le onde trasversali (onde S) si propagano attraverso un’oscillazione delle particelle di materia nel senso perpendicolare alla direzione di propagazione, analogamente a quanto succede se si fa oscillare una corda tesa, come quella di una chitarra. Le onde trasversali non si propagano nei mezzi liquidi e sono fortemente attenuate nei materiali poco rigidi. Le velocità delle onde P è maggiore di quella delle onde S. Di conseguenza, misurando la differenza fra i tempi di arrivo in una stazione di rilevamento di questi due tipi di onde, si ottiene un’indicazione della distanza del terremoto dalla stazione.
Le onde superficiali
Vi sono altri tipi di onde, definite superficiali o di Love e Raleigh, che si generano alle superfici di discontinuità tra i vari strati della terra e alla discontinuità terra-aria a causa della differenza di propagazione delle onde elastiche negli strati. Le oscillazioni Love (L) si generano quando le onde elastiche si propagano più velocemente nello strato inferiore che in quello superiore e avvengono lungo il piano stesso di discontinuità. Nelle onde Raleigh, invece, le oscillazioni delle particelle avvengono perpendicolarmente a questo piano.
Le oscillazioni libere
Terremoti di elevata magnitudo possono causare la vibrazione di tutta la Terra per settimane (oscillazioni libere). L’oscillazione libera detta sferoidale, ad esempio, (che è quella di frequenza più bassa) impiega 53 minuti per eseguire una sola vibrazione . Durante queste vibrazioni il globo terrestre si deforma assumendo la forma di un pallone da rugby. Il modo di oscillazione radiale (espansione e contrazione radiale) ha un periodo di 20 minuti, mentre quello di torsione ha un periodo di 44 minuti.
Le discontinuità planetarie
Lo studio sulla propagazione delle onde sismiche ha permesso di ipotizzare la natura interna del nostro pianeta e, soprattutto, di riconoscere la presenza di superfici di discontinuità, evidenziate da una variazione nella velocità di propagazione delle onde. Le principali superfici di discontinuità sono quella (detta di Mohorovicic) che separa la crosta dal mantello e quelle fra mantello, nucleo esterno liquido e nucleo interno solido.
IL TERREMOTO SECONDO GLI ANTICHI STUDIOSI
Dal mondo antico greco e latino a quello medievale non c’è filosofo naturale che non abbia affrontato il problema dell’origine del terremoto. Per quasi duemila anni, la teoria dominante fu quella formulata da Aristotele. A questa se ne affiancarono altre, in un pluralismo di idee che oggi può sembrare incomprensibile.
Talete di Mileto (circa 600 a.C.) sostiene che i terremoti sono scuotimenti della Terra che galleggia sull’acqua, come un enorme nave.
Lo dimostra il fatto che dopo ogni terremoto nascono nuove fonti, che sono appunto affioramenti dell’acqua sottostante.
Democrito (460 – 371) aggiunge alla teoria di Talete l’idea che i terremoti sono causati dalle piogge particolarmente forti.
Anassagora (500 – 428) ne attribuisce la causa all’etere che attraversa la Terra. La Terra sferica e costituita à materiale poroso, ha il suo emisfero meridionale, disabitato, adagiato sull’etere. L’etere, il più leggero degli elementi, si muove costantemente verso l’alto, attraverso i pori della Terra. Se i pori si ostruiscono, allora l’etere esce forzatamente, creando
Aristotele (384 – 322 a.C.) individua la causa dei terremoti negli spostamenti violenti di aria tra il sottosuolo e l’atmosfera, collegando così i terremoti anche agli eventi atmosferici. Dopo di lui, ogni trattato di meteorologia, fino al Medioevo, ha contenuto anche una spiegazione della causa dei sismi.
Alberto Magno (1206 – 1280), il più famoso scienziato della sua epoca, fonde le teorie di Anassagora e Aristotele: i terremoti sono per lui causati da vapori creati dal calore del Sole nelle viscere della Terra.
Tommaso d’Aquino (1225 -1274), discepolo di Alberto Magno, attribuisce a Dio la causa prima dei terremoti, che solo secondariamente sono dovuti a movimenti di vapori o aria.
Leonardo Da Vinci (1425 – 1519) considera i terremoti assestamenti della Terra dovuti a un cambiamento nella distribuzione delle masse intorno al centro di gravità. Quando
una montagna si forma, perché l’aria contenuta nelle caverne rompe la superficie, allora la Terra si assesta per riequilibrare la massa.
Giordano Bruno (1548 -1600) considera i corpi celesti (non solo la Terra) come esseri viventi. Rocce, laghi, fiumi, mari… corrispondono alle ossa, agli intestini, alle vene…, e gli eventi meteorologici e geologici dei pianeti corrispondono alle malattie e ai disagi fisici degli esseri viventi (tosse, raffreddore, infiammazioni…).
Athanasius Kircker (1601 – 1680) è il più celebre sostenitore della teoria fuochista: attribuisce terremoti ed eruzioni vulcaniche a movimenti dei fuochi sotteranei della Terra.
Nikolaus Sterno (1638 – 1687) aggiunge all’idea di Kircher lo studio matematico degli strati geologici del terreno, concludendo che la formazione delle montagne è dovuta a terribili terremoti che hanno devastato la regolare stratificazione per sedimenti.
Gottfried Leibniz (1646 – 1716) ipotizza che la Terra fosse in origine un corpo incandescente, come il Sole, e che poi raffreddandosi si sia formata la crosta solida, lasciando però all’interno un nucleo incandescente. I terremoti e le eruzioni vulcaniche sono quindi sfoghi locali del nucleo incandescente che inonda le caverne sotterranee.