Come si formano i terremoti e come viene misurata la loro magnitudo

I terremoti sono un argomento di ricerca di routine a livello mondiale, e l'interesse aumenta ogni volta che un tremore notevole fa notizia. Due domande ricorrono più spesso: cosa fisicamente causa la scossa del terreno, e cosa significa veramente il numero di magnitudo riportato dopo. Entrambe le risposte provengono da decenni di sismologia documentata da agenzie come l'U.S. Geological Survey (USGS) e consorzi di ricerca come IRIS, l'Incorporated Research Institutions for Seismology.

Cosa causa un terremoto

Secondo l'USGS, un terremoto è causato da uno scorrimento improvviso su una faglia. La crosta terrestre è divisa in grandi placche tettoniche che si muovono costantemente, anche se lentamente. Dove le placche si incontrano, l'attrito causa i loro bordi a stare insieme anche mentre le placche continuano a spingere. L'USGS cita le placche del Pacifico e nordamericane della California come esempio: si sfregano l'una contro l'altra a circa cinque centimetri all'anno lungo la faglia di San Andrea, un confine che si estende per più di 1.050 chilometri e oltre 16 chilometri di profondità.

Mentre i bordi di una faglia rimangono bloccati, le placche continuano a muoversi, il che piega e mette sotto stress la roccia su entrambi i lati. Questa energia immagazzinata si accumula finché non supera infine l'attrito che tiene insieme la faglia. Quando la faglia "si sblocca", la roccia bloccata rimbalza in una posizione meno stressata in uno scorrimento improvviso, e l'energia che era stata immagazzinata si irradia verso l'esterno in onde sismiche, descritte dall'USGS come che si diffondono "come increspature su uno stagno".

Non tutte le faglie si comportano allo stesso modo nel corso del tempo. L'USGS nota che in alcune aree le faglie si muovono attraverso un creep quasi costante, rilasciando piccole quantità di stress in frequenti lievi scosse. Dove il creep non è costante, lo stress può accumularsi per decenni o secoli prima di rilasciare tutto in una volta, producendo un terremoto più grande.

Fuoco, epicentro e onde sismiche

Il punto sotto la superficie dove un terremoto inizia è chiamato ipocentro o fuoco; il punto sulla superficie direttamente sopra è l'epicentro, secondo l'USGS. Dall'ipocentro, due tipi principali di onde si propagano verso l'esterno: le onde P, che comprimono e stirano la roccia nella direzione in cui si propagano e arrivano per prime alle stazioni di monitoraggio, e le onde S, che muovono il terreno di lato e arrivano dopo le onde P. L'USGS spiega che lo spazio temporale tra l'arrivo di questi due tipi di onde a diverse stazioni sismografiche consente agli scienziati di calcolare a quale distanza si è verificato un terremoto.

Come viene misurata la magnitudo oggi

La magnitudo descrive le dimensioni del terremoto alla sua fonte; un terremoto ha un singolo valore di magnitudo, secondo l'USGS. Questo è diverso dall'intensità, che misura la gravità della scossa in una posizione specifica e può variare notevolmente a seconda della distanza dall'epicentro, della profondità e delle condizioni geologiche locali – l'IRIS confronta la magnitudo con la potenza di una lampadina e l'intensità con la luminosità percepita a diverse distanze da quella lampadina.

La scala più familiare al pubblico, la scala Richter, è stata sviluppata dal sismografo Charles F. Richter nel 1934, secondo la Michigan Technological University. Ha calcolato la magnitudo dall'ampiezza dell'onda più grande registrata su un tipo di sismometro specifico, corretta per la distanza dal terremoto. L'USGS afferma che questo approccio non misura accuratamente i terremoti molto grandi: alcuni eventi vengono sottovalutati, altri sopravalutati.

I sismografi ora utilizzano principalmente la scala di magnitudo del momento (Mw), che l'USGS e Michigan Tech descrivono come preferita perché funziona accuratamente su tutta la gamma delle dimensioni dei terremoti ed è applicabile a livello globale. La magnitudo del momento è derivata da una quantità fisica chiamata momento sismico, calcolato come la rigidità della roccia moltiplicata per l'area della faglia che è scollata moltiplicata per la distanza che la faglia si è mossa. Quel valore di momento, stimato dai dati del sismogramma e dalle misurazioni geologiche, viene quindi convertito nel numero di magnitudo riportato pubblicamente.

Perché ogni numero intero è così importante

Le scale di magnitudo sono logaritmiche. L'USGS e Michigan Tech affermano entrambi che ogni aumento di un numero intero corrisponde a un aumento di dieci volte nell'ampiezza del movimento del terreno registrato dagli strumenti sismici, e approssimativamente a un aumento di 32 volte nell'energia rilasciata. Michigan Tech fornisce confronti energetici illustrativi: un terremoto di magnitudo 1 rilascia energia approssimativamente equivalente a 170 grammi di TNT, mentre un terremoto di magnitudo 8 rilascia energia equivalente a circa 6 milioni di tonnellate di TNT.

Magnitudo versus intensità

Poiché la magnitudo è un singolo numero che descrive l'energia rilasciata alla fonte, non descrive da sola quanto fortemente una particolare città o un edificio particolare ha tremato. La gravità della scossa in posizioni specifiche è invece descritta utilizzando scale di intensità come la Scala di Intensità Mercalli Modificata, che l'USGS dice è espressa in numeri romani e dipende da fattori che includono la distanza dall'epicentro, la profondità del terremoto e la geologia locale.