Scala Richter

Con l'attribuzione di un valore sullascala Richter,si esprime unamisuradella cosiddettamagnitudo,ovvero unastimadell'energiasprigionata da unterremotonel punto della frattura dellacrosta terrestre,cioè all'ipocentro,secondo i criteri indicati dal geofisico statunitenseCharles Richter.

Storia

Charles Francis Richter,c. 1970

Sviluppata nel1935daCharles Richterin collaborazione conBeno Gutenberg,entrambi delCalifornia Institute of Technology,la scala era stata originariamente studiata solo per essere usata in una particolare area dellaCaliforniae solo susismogrammiregistrati da un particolare modello disismografo,quello a torsione di Wood-Anderson.

Richter usò inizialmente valori arrotondati al più vicino quarto di magnitudo, ma in seguito si usarono i decimi di magnitudo. L'ispirazione per questa tecnica fu la scala delle magnitudini (apparenteeassoluta) usata inastronomiaper descrivere la luminosità delle stelle e di altri corpi celesti.

Descrizione

Definizione

Nella definizione data da Richter, la magnitudo di qualsiasi terremoto è data dallogaritmoin base dieci del massimo spostamento della traccia rispetto allo zero, espresso inmicrometri,in un sismografo a torsione di Wood-Anderson calibrato in manierastandard,se l'evento si fosse verificato a una distanza epicentrale di100km.

Richter scelse arbitrariamente una magnitudo zero per un terremoto che mostri uno spostamento massimo di unmicrometro(1/1000 di mm) sul sismografo di Wood-Anderson, se posto a100 kmdi distanza dall'epicentrodel terremoto, cioè più 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 però concettualmente non ha alcun limite inferiore o superiore e i sismografi moderni, più sensibili, registrano normalmente terremoti con magnitudo negative.

Il problema maggiore della scala Richter è che i valori sono solo debolmente correlati con le caratteristiche fisiche della causa dei terremoti. Inoltre, vi è un effetto di saturazione verso le magnitudini 8,3-8,5, dovuto allalegge 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 delXXI secolo,la maggior parte dei sismologi considera le tradizionali scale di magnitudini obsoletee le ha rimpiazzate con una misura chiamatamomento sismico,più direttamente relazionata con i parametri fisici del terremoto. Nel1979il sismologoHiroo Kanamori,anch'egli delCalifornia Institute of Technology,propose laMoment Magnitude Scale(M_W), grazie alla quale è possibile esprimere il momento sismico in termini simili alle precedenti scale di magnitudo.

Magnitudo e intensità

La magnitudo (detta anche magnitudine o livello) si definisce come il rapporto tra la grandezza in esame e una grandezza campione a essa omogenea, misurato suscala logaritmica.Si noti come nel rapporto, essendo le grandezze in questione omogenee, la loro unità di misura si elida e perda quindi importanza ai fini della misurazione stessa.Essa non va dunque confusa con l'intensità, ovvero il rapporto trapotenzaesuperficiedi applicazione, in quanto la magnitudo è espressa con unnumero puro (adimensionale),che non ha dunque nessunaunità di misura.

Le scale come laRossi-Forele laMercallisono usate invece per descrivere gli effetti del terremoto, osservabili sulla superficie terrestre, i quali dipendono dalle condizioni locali (presenza e tipo di costruzioni, distanza dall'epicentro, andamento del basamento roccioso, e natura e spessore della coltre superficiale su cui poggiano gli edifici, ecc.). Per esempio, un terremoto di uguale magnitudo può avere effetti diversi se avviene in pieno deserto (dove può non essere avvertito da nessuno), oppure in un centro abitato (dove può provocare danni e vittime).

Eventi con magnitudo di 4,5 o superiore sono abbastanza forti da essere registrati dai sismografi di tutto il mondo. I terremoti più potenti registrati sono di magnitudo 8 o 9 e avvengono con frequenza di circa uno all'anno. Il più grande mai registrato si verificò il22 maggio 1960 in Cileed ebbe una magnitudo di9,5 M_W.

L'energiarilasciata da un terremoto, a cui è strettamente correlato il suo potere distruttivo teorico, è proporzionale all'ampiezza di oscillazione elevata a$3/2$.Quindi, in termini di energia rilasciata, una differenza di magnitudo pari a 1,0 è equivalente a un fattore 31,6 ($=({10^{1,0}})^{(3/2)}$), mentre una differenza di magnitudo pari a 2,0 è equivalente a un fattore 1 000 ($=({10^{2,0}})^{(3/2)}$).Una magnitudo 4,0 è quindi pari a 1 000 volte quella di una magnitudo 2,0. Per inciso, una magnitudo 4,0 è analoga all'esplosione nel raggio di100 kmdi una piccolabomba atomica(1 000 tonnellate ditritolo), inferiore a quella della bomba diHiroshima(pari a circa 13 000 tonnellate diTNT,55TJ). Un raddoppio dell'energia rilasciata è rappresentato da un aumento di magnitudo pari a 0,2. Per verificarlo basta elevare 10 alla potenza delle due magnitudo da confrontare moltiplicate per 3/2. Ad esempio l'energia per la magnitudo 6,2 è circa il doppio di quella per la magnitudo 6,0; la verifica per questo esempio è${10^{6,2*3/2}}/{10^{6,0*3/2}}$= 1,995, ovvero circa 2.

Confronto con la Scala Mercalli

Mentre lascala Mercallivaluta l'intensità del sisma basandosi sui danni generati dal terremoto e su valutazioni soggettive, la magnitudo Richter tende a quantificare l'energiasprigionata dal fenomeno sismico su base puramente strumentale. La magnitudo Richter è stata definita per non dipendere dalle tecniche costruttive in uso nella regione colpita.

La scala di intensità Mercalli classifica solamente gli effetti degli effetti di un terremoto, danni o risentimento da parte delle persone, dal valore minimo di I grado fino alla distruzione totale di XII grado. La scala Richter invece misura la magnitudo locale, ottenuta dall'ampiezza massima delle oscillazioni registrate da un sismometro standard, il Woods-Anderson. La scala Richter risulta inefficace per magnitudo superiore a 9 perché si emettono frequenze più basse rispetto a0,8 Hz.

Ambedue le scale hanno limiti superiori: la scala Mercalli ha un limite assoluto nel livello XII, scosse sismiche di potenza superiore a quelle in grado di generare danni maggiori a quelle del livello XII non sarebbero misurabili in quanto mancherebbero indicatori adeguati (indicatori di origine umana totalmente distrutti già al livello XII), la scala Richter ha, di fatto, un livello superiore, solo stimato in quanto mai osservato, tra l'11 ed la 13 magnitudine, questa stima deriva dal fatto che la crosta terrestre non è in grado di resistere a sollecitazioni energetiche superiori e si fessurerebbe entro tali livelli scaricando energia.

Equivalenza magnitudo e TNT

Scala Richter

Magnitudo	TNTequivalente	Energia	Frequenza	Esempio
0	15 grammi	63 kJ	Circa 8 000 al giorno
1	0,48 chilogrammi	2 MJ
1,5	2,7 chilogrammi	11 MJ		Impatto sismico della tipica piccola esplosione utilizzata nelle costruzioni
2	15 chilogrammi	63 MJ	Circa 1 000 al giorno	Esplosione della West Fertilizer Company
2,5	85 chilogrammi	355 MJ
3	477 chilogrammi	2,0 GJ	Circa 130 al giorno	Attentato di Oklahoma City,1995
3,5	2,7 tonnellate	11 GJ		Disastro di PEPCON,1988
4	15 tonnellate	63 GJ	Circa 15 al giorno	GBU-43 Massive Ordnance Air Blast bomb
4,5	85 tonnellate	355 GJ
5	477 tonnellate	2 TJ	2-3 al giorno
5,5	2 682 tonnellate	11 TJ		Terremoto del Centro Italia del 2016 e del 2017
6	15 000 tonnellate	63 TJ	120 all'anno	Bomba atomicaLittle Boysganciata suHiroshima(~16 kt)
6,5	85 000 tonnellate	354 TJ		Terremoto del Centro Italia del 2016 e del 2017
7	477 000 tonnellate	2 PJ	18 all'anno	Terremoto dell'Egeo del 2020
≈ 7,25	1 000 000 tonnellate	4,184 PJ		1megatone
7,5	2,7 milioni di tonnellate	11 PJ		Terremoto delMessicodel2014
8	15 milioni di tonnellate	63 PJ	1 all'anno	Evento di Tunguska
8,35	50,5 milioni di tonnellate	211 PJ		Bomba Zar- l'arma termonuclearepiù grande mai testata. La maggior parte dell'energia è stata dissipata nell'atmosfera. La scossa sismica è stata stimata in 5,0-5,2
8,5	85 milioni di tonnellate	355 PJ
9	477 milioni di tonnellate	2 EJ	1 ogni 20 anni	Terremoto e maremoto del Tōhoku,2011
9,15	800 milioni di tonnellate	3,35 EJ	Sconosciuta	Catastrofe di Toba75 000 anni fa; il più grande evento vulcanico noto
9,5	2,7 miliardi di tonnellate	11 EJ		Terremoto del Ciledel1960
10	15 miliardi di tonnellate	63 EJ
13	476 880 miliardi di tonnellate	2 YJ		Impatto dellaPenisola dello YucataninMessico(Cratere di Chicxulub) 65 milioni di anni fa

Bibliografia

• Charles F. Richter,An instrumental earthquake magnitude scale,Bulletin of the Seismological Society of America; January 1935; v. 25; numero 1; pagine 1-32OnlineArchiviatoil 15 luglio 2009 inInternet Archive.

Voci correlate

• Magnitudo (geologia)
• Scala di magnitudo del momento sismico
• Scala sismica
• Charles Francis Richter

Collegamenti esterni

• (EN) John P. Rafferty,Richter scale,suEnciclopedia Britannica,Encyclopædia Britannica, Inc.