Sismografo e sismometro

Sismografo e sismometro Strumenti che rilevano le onde sismiche generate nel terreno da terremoti o esplosioni (vedi Sismologia). In senso stretto, il sismometro rileva semplicemente le onde, mentre il sismografo ne effettua anche la registrazione; l'uso dei termini, però, non è molto rigoroso, anche perché ci si riferisce quasi sempre allo strumento registratore.

Esistono diversi tipi di sismografo, la maggior parte dei quali è basata sul principio del pendolo. Nel tipo più semplice, per la registrazione delle onde orizzontali, una pesante massa dotata di una punta tracciante è sospesa, mediante un filo inestensibile, a un telaio saldamente ancorato al suolo. La punta è in contatto con un tamburo rotante fissato al telaio. Quando un'onda sismica raggiunge lo strumento, il suolo, il telaio e il tamburo iniziano a oscillare, mentre la massa sospesa tende a rimanere ferma a causa dell'inerzia: la sua punta tracciante può perciò registrare sulla carta millimetrata, avvolta sul tamburo, l'andamento delle oscillazioni.

Nei sismografi per la registrazione dei movimenti verticali il filo è sostituito da una molla. Quando il suolo, il telaio e il tamburo si mettono a oscillare verticalmente per effetto delle onde sismiche, la massa sospesa tende ancora a restare ferma, cosicché sul tamburo rotante viene tracciata una linea ondulata. In entrambi i tipi di sismografo la penna può essere sostituita da uno specchio, che riflette un fascio luminoso su carta fotosensibile.

Di solito le onde sismiche fanno vibrare il terreno sia orizzontalmente sia verticalmente, e dunque le stazioni sismiche usano tre sismografi per rilevare tutti i movimenti: uno per registrare i movimenti verticali e due per registrare i movimenti orizzontali lungo due direzioni ortogonali (generalmente nord-sud ed est-ovest).

Per quanto ancora basati sul principio pendolo, i sismografi moderni sono dotati di strumentazione complessa, che li rende assai più sofisticati di quanto la descrizione data sopra lasci immaginare. In alcuni, ad esempio, la punta o lo specchio sono sostituiti da una bobina elettrica, posta all'interno di un cilindro magnetico fissato al telaio. Quando il cilindro si muove, insieme al telaio, durante un terremoto, mentre la bobina sospesa resta ferma, il movimento relativo tra bobina e magnete induce una corrente elettrica nella bobina (vedi Induzione elettromagnetica), che può venire registrata in forma digitale o su nastro magnetico. I segnali registrati possono essere inviati direttamente a un computer per venire analizzati, oppure essere usati per far muovere una punta tracciante, come avviene nel sismografo semplice.

Attualmente sono più di 1000 gli osservatori sismici sparsi nel mondo che effettuano ininterrottamente registrazioni, ma non tutti sono stazioni sismiche isolate. Negli anni Sessanta, infatti, si ebbe un importante progresso in sismologia, con la realizzazione delle reti sismiche: grandi gruppi di stazioni sismiche disposte secondo precisi schemi geometrici (di solito in circolo o a forma di L), che non solo consentono determinazioni più accurate delle caratteristiche dei terremoti (ad esempio il punto di origine), ma permettono anche di raccogliere numerose informazioni supplementari sulle modalità di trasmissione delle onde sismiche.

Le tracce ondulate prodotte dai sismografi sono dette sismogrammi, e servono a determinare il punto di origine e l'intensità del terremoto. Molti sismogrammi sono assai complessi, e la loro interpretazione richiede competenza ed esperienza, ma in generale i più semplici non sono difficili da leggere. Le onde che arrivano per prime sono le onde P (onde longitudinali o primarie), che si propagano con maggiore rapidità, e provocano vibrazioni nella loro stessa direzione di propagazione; successivamente giungono le onde S (onde trasversali o secondarie), più lente, che provocano vibrazioni perpendicolari; le onde di superficie arrivano per ultime.

Non tutti i sismografi sono del tipo a pendolo: il sismografo a deformazione, ad esempio, è costituito da una barra rigida orizzontale a sezione cilindrica, in genere di quarzo fuso, lunga da 20 a 50 m, vincolata da un lato a un pilone saldamente infisso nel suolo, mentre l'altra estremità si estende fino quasi a toccare un secondo pilone. Quando un'onda sismica percorre il terreno, i due piloni si muovono uno relativamente all'altro, facendo variare lo spazio che intercorre fra l'estremità della barra e il secondo pilone. Il rilevamento e la registrazione delle oscillazioni avviene per mezzo di un dispositivo elettrico, collocato nello spazio di separazione fra barra e pilone. Vedi anche Scala Mercalli; Scala Richter.