Metodi per ridurre i pericoli del terremoto

Tomografia sismologica

I dati sismologici sulla struttura profonda della Terra provengono da diverse fonti. Questi includono le onde P e S nei terremoti e nelle esplosioni nucleari, la dispersione delle onde superficiali da terremoti lontani e le vibrazioni di tutta la Terra da grandi terremoti.

Uno dei principali obiettivi della sismologia è quello di dedurre l’insieme minimo di proprietà dell’interno della Terra che spiegherà in dettaglio i treni di onde sismiche registrati. Nonostante gli enormi progressi compiuti nell’esplorazione della struttura profonda della Terra durante la prima metà del 20 ° secolo, la realizzazione di questo obiettivo fu fortemente limitata fino agli 1960 a causa del laborioso sforzo richiesto per valutare i modelli teorici e per elaborare le grandi quantità di dati sismici registrati. L’applicazione di computer ad alta velocità con le loro enormi capacità di archiviazione e di recupero rapido ha aperto la strada a importanti progressi sia nel lavoro teorico che nella gestione dei dati.

Dalla metà degli anni 1970, i ricercatori hanno studiato modelli realistici della struttura terrestre che includono confini continentali e oceanici, montagne e valli fluviali piuttosto che semplici strutture come quelle che coinvolgono la variazione solo con la profondità. Inoltre, vari sviluppi tecnici hanno beneficiato sismologia osservazionale. Ad esempio, le implicazioni delle tecniche esplorative sismiche sviluppate dall’industria petrolifera (come la riflessione sismica) sono state riconosciute e le procedure adottate. Altrettanto significativa è stata l’applicazione di metodi di imaging tridimensionale all’esplorazione della struttura profonda della Terra. Ciò è stato reso possibile dallo sviluppo di microprocessori e computer molto veloci con apparecchiature di visualizzazione periferiche.

Il metodo principale per determinare la struttura dell’interno profondo della Terra è l’analisi dettagliata dei sismogrammi delle onde sismiche. (Tali letture del terremoto forniscono anche stime della velocità delle onde, della densità e dei parametri elastici e anelastici nella Terra.) La procedura principale consiste nel misurare i tempi di percorrenza di vari tipi di onde, come P e S, dalla loro sorgente al sismografo di registrazione. In primo luogo, tuttavia, l’identificazione di ogni tipo di onda con il suo percorso del raggio attraverso la Terra deve essere fatta.

I raggi sismici per molti percorsi di onde P e S che lasciano il fuoco sismico F sono mostrati in figura. I raggi corrispondenti alle onde che sono state riflesse sulla superficie esterna della Terra (o possibilmente su una delle superfici interne di discontinuità) sono indicati come PP, PS, SP, PSS e così via. Ad esempio, PS corrisponde a un’onda di tipo P prima della riflessione superficiale e di tipo S dopo. Inoltre, ci sono raggi come pPP, sPP e sPS, i simboli p e s corrispondenti ad una salita iniziale alla superficie esterna come onde P o S, rispettivamente, da una messa a fuoco profonda.

illustrazione dei tipi di raggi sismici all'interno della Terra's interior
illustrazione dei tipi di raggi sismici all’interno della Terra

Tipi di raggi sismici all’interno della Terra da un terremoto a F.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Una classe particolarmente importante di raggi è associata ad una superficie di discontinuità che separa il nucleo centrale della Terra dal mantello ad una profondità di circa 2.900 km (1.800 miglia) sotto la superficie esterna. Il simbolo c è usato per indicare una riflessione verso l’alto a questa discontinuità. Quindi, se un’onda P viaggia verso il basso da una messa a fuoco alla superficie di discontinuità in questione, la riflessione verso l’alto in un’onda S viene registrata in una stazione di osservazione come raggio PC e in modo simile con PcP, ScS e ScP. Il simbolo K è usato per indicare la parte (di tipo P) del percorso di un’onda che passa attraverso il nucleo centrale liquido. Quindi, il raggio SKS corrisponde a un’onda che inizia come un’onda S, viene rifratta nel nucleo centrale come un’onda P e viene rifratta nel mantello, in cui emerge infine come un’onda S. Tali raggi come SKK corrispondono a onde che hanno subito una riflessione interna al confine del nucleo centrale.

La scoperta dell’esistenza di un nucleo interno nel 1936 da parte del sismologo danese Inge Lehmann rese necessario introdurre ulteriori simboli di base. Per i percorsi delle onde all’interno del nucleo centrale, i simboli i e I sono usati in modo analogo a c e K per l’intera Terra; quindi, i indica la riflessione verso l’alto al confine tra le parti esterne e interne del nucleo centrale, e I corrisponde alla parte (di tipo P) del percorso di un’onda che si trova all’interno Così, per esempio, la discriminazione deve essere fatta tra i raggi PKP, PKiKP, e PKIKP. La prima di queste corrisponde a un’onda che è entrata nella parte esterna del nucleo centrale ma non ha raggiunto il nucleo interno, la seconda a quella che è stata riflessa verso l’alto al limite del nucleo interno e la terza a quella che è penetrata nella porzione interna.

Combinando i simboli p, s, P, S, c, K, i e I in vari modi, la notazione viene sviluppata per tutti i principali raggi associati alle onde sismiche del corpo. Il simbolo J è stato introdotto per corrispondere alle onde S nel nucleo interno, dovrebbe mai essere trovato prove per tali onde.

Infine, l’uso dei tempi di viaggio lungo i raggi per dedurre la struttura nascosta è analogo all’uso dei raggi X nella tomografia medica. Il metodo consiste nel ricostruire un’immagine di anomalie interne da misurazioni effettuate sulla superficie esterna. Al giorno d’oggi, centinaia di migliaia di tempi di percorrenza delle onde P e S sono disponibili nei cataloghi dei terremoti per l’imaging tomografico dell’interno della Terra e la mappatura della struttura interna.

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