LE FORZE DELLA NATURA: TERREMOTI & TSUNAMI

Il nostro caro pianeta, la Terra, è sicuramente quello che si trova nella cosiddetta "fascia della vita" del Sistema Solare, dove sono presenti numerosissime forme di vita, compresi gli uomini, gli esseri dotati di un pensiero razionale, il quale ha dato avvio a quella grande disciplina chiamata "scienza".
Purtroppo, anche se le particolari condizioni presenti sulla Terra hanno garantito lo sviluppo delle forme di vita, il nostro pianeta è anche incredibilmente irrequieto e violento.
Infatti, è continuamente scosso da fenomeni naturali devastanti.
Sicuramente i più conosciuti e temuti sono 2 ( i quali sono anche strettamente collegati ): i terremoti e gli tsunami.
Tutti quanti abbiamo in mente l'immagine dello tsunami originatosi al largo dell'isola di Sumatra ( Indonesia ) il 26 dicembre del 2004, provocato da uno dei sismi più forti mai registrati, di magnitudo stimata tra 9 e 9.3, che ha tolto la vita a circa 220.000 persone.
Di recente, le immagini di questi disastri sono rivenute immediatamente alla mente, dopo i terremoti che hanno colpito e devastato Haiti, il Cile e l'Aquila.
Quindi notiamo che i meccanismi che regolano il pianeta Terra creano sì condizioni favorevoli per la vita, ma molte volte distruggono quest'ultima.
Ma passiamo a spiegare cosa siano realmente questi 2 fenomeni geofisici:

TERREMOTI:
Un terremoto ( dal latino terrae motu = movimento della terra ) o sisma avviene generalmente quando 2 placche litosferiche si scontrano e producono quindi una fortissima onda d'urto.
Per capire bene i meccanismi che producono i terremoti bisogna considerare la struttura della crosta terrestre, che secondo la teoria della tettonica a placche o zolle, è costituita da queste placche che si muovono e si scontrano con il passare del tempo, modificando quindi l'aspetto della superficie terrestre.
Questa teoria prende spunto da un'altra teoria precedente, che è quella della Deriva dei continenti, ideata dal meteorologo e geologo Alfred Wegener, la quale afferma che i continenti che oggi vediamo, in passato erano riuniti tutti insieme in un unico gigantesco continente denominato Pangea, circondato da un unico immenso oceano: la Panthalassa.
La Pangea, con il passare del tempo si è staccata e divisa nei vari continenti, che poi hanno assunto la conformazione odierna.






Dunque, da queste 2 teorie si può capire che la superficie terrestre è in continuo movimento, provocato dai moti convettivi generati nel mantello terrestre.
Queste zolle si spostano generalmente l'una sotto l'altra, tramite il fenomeno detto subduzione e questo determina un forte accumulo di energia che si libera poi proprio tramite un sisma.
Inoltre, proprio i terremoti ci hanno permesso di studiare meglio la struttura della Terra, in quanto le onde sismiche rallentano o accelerano a seconda dei diversi materiali che attraversano.
Dunque, gli scienziati, sfruttando questa particolare proprietà, hanno scoperto che la Terra è suddivisa in vari strati e che questi ultimi sono separati da diverse superfici di discontinuità:

1) crosta: si divide in:

• crosta continentale;
• crosta oceanica;

La crosta continentale è separata da quella oceanica per mezzo della discontinuità di Conrad;

2) Mantello: si suddivide in:

• mantello superiore: ha una temperatura di circa 1.000 °C;
• mantello inferiore: ha una temperatura che può superare anche 2800 °C;

Il mantello e la crosta sono separati dalla discontinuità di Mohorovičić o Moho, mentre il mantello superiore è separato da quello inferiore tramite la discontinuità di Dahn;

3) Nucleo: si divide in:

• nucleo esterno: possiede una temperatura che può superare 3500 °C. E' composto da ferro, silicio e nichel;
• nucleo interno o nocciolo: può raggiungere i 5000 °C di temperatura ed è formato da ferro e nichel.

Il nucleo e il mantello sono separati dalla discontinuità di Gutemberg, mentre il nucleo esterno è separato da quello interno per mezzo della discontinuità di Lehmann.




Questa appena illustrata è quindi la struttura geologica o litosfera della Terra.
Ma il nostro pianeta, può essere visto anche secondo una prospettiva meteorologica/climatologica, idrologica e biologica: infatti, oltre alla litosfera ( sfera della pietra, dal greco lithos ) bisogna considerare anche l'atmosfera ( sfera del vapore, dal greco atmos ), l'idrosfera ( sfera dell'acqua, dal greco hydros ) e la biosfera ( sfera della vita, dal greco bios ).

ATMOSFERA:
L'atmosfera è un involucro di sostanze gassose che ricopre la Terra e regola il funzionamento del tempo e del clima.
E' composta principalmente da:

• azoto: 78%;
• ossigeno: 21%;
• altri gas ( anidride carbonica, argon, neon, elio, ecc. ): 1%.

L'atmosfera, come la struttura interna della Terra, è divisa in sfere, separate da superfici di discontinuità dette "pause":

• troposfera: si estende fino a 7 km di altezza sui Poli e 18 km sull'equatore. Rappresenta la sede della maggior parte dei fenomeni meteorologici;
• tropopausa: separa la troposfera dalla stratosfera;
• stratosfera: si estende fino a circa 50 km di altezza sopra la superficie terrestre. Inoltre, presenta una strato di ozono (O3), detto ozonosfera, che ci protegge dalle radiazioni solari;
• stratopausa: separa la stratosfera dalla mesosfera;
• mesosfera: si estende da 30-60 km a 80-100 km;
• mesopausa: separa la mesosfera dalla termosfera;
• termosfera: si estende da 80-100 km a circa 1000 km di altezza. Inoltre, come si può ben capire dal nome, in questa sfera sussiste un brusco aumento della temperatura;
• termopausa: separa la termosfera dall'esosfera. Inoltre, è proprio qui che i satelliti artificiali orbitano intorno al nostro pianeta;
• esosfera: si estende sopra la termosfera. A partire da 1000 km essa comprende quel poco d'aria che c'è ancora nello spazio interstellare.

Poi, questi diversi strati possono essere riuniti in maniera generale in altre 2 sfere:

• omosfera ( dal greco homos = uguale ): alta 100 km e con composizione simile a quella rilevata sul suolo;
• eterosfera ( dal greco heteros = diverso ): comprende l'aria oltre i 100 km, con composizioni diverse.

IDROSFERA:
L'idrosfera è la parte del pianeta occupata da acqua liquida ( oceani, mari, laghi, fiumi, falde sotterranee ) e solida ( calotte polari, ghiacciai, banchise ): pertanto è una sfera che si estende da circa 8 km di altezza ( la cima del monte Everest, la montagna più alta del mondo ) a circa 11 km di profondità ( la fossa delle Marianne ).
L'acqua che forma l'idrosfera è in continuo ed incessante movimento: correnti, onde, maree agitano mari, laghi, fiumi.
Dunque, l'idrosfera modella la litosfera, erodendola, trasportando detriti e accumulandoli fino a formare nuove strutture geologiche.
Bisogna affermare che, in particolare, mari e oceani vengono suddivisi a seconda della profondità in zone con caratteristiche relativamente omogenee:

• zona eufotica ( dal greco eu = bene, e fotos = luce ): comprende il primo strato, poco profondo, dove riesce ad arrivare la luce solare. Qui vivono moltissime piante e pertanto il livello di ossigenazione è massimo. A seconda della profondità si divide a sua volta in:

- zona emipelagica ( 0-50 m di profondità );
- zona mesopelagica ( 50-200 m );

• zona afotica ( cioè senza luce ): comprende tutto lo strato d'acqua rimanente. Qui è il buio totale. A seconda della profondità si suddivide a sua volta in:

- zona infrapelagica ( 200-600 m di profondità );
- zona batipelagica ( 600-2.500 m ): comprende la maggior parte delle acque;
- zona abissopelagica ( 2.500-11.000 m ): è una zona quasi desertica.

Con l'aumento della profondità, la pressione aumenta di circa 1.000 hPa ogni 10 m: quindi, già a 200 m sotto il livello del mare, su ogni centimetro quadrato di superficie gravano circa 20,46 kg.

BIOSFERA:
La biosfera e l'idrosfera sono strettamente collegate: l'acqua è l'elemento fondamentale per la vita e la stessa distribuzione dell'acqua condiziona in modo diretto la distribuzione degli organismi viventi.
Il termine "biosfera" indica l'insieme delle zone della Terra nelle quali è presente la vita.
Esso si riferisce, perciò, a quella ristretta fascia di circa 20 km di spessore compresa fra le cime montuose più elevate e i fondali oceanici più profondi: solo qui, infatti, si trovano le condizioni di temperatura, pressione, umidità idonee alla sopravvivenza delle forme di vita.
Però se per biosfera intendiamo la zona in cui si distribuisce la vita, ma anche quella parte inorganica che per la vita è indispensabile, dobbiamo far rientrare in questo concetto anche l'atmosfera, senza il cui scudo alle radiazioni energetiche provenienti dallo spazio, nessuna forma di vita potrebbe esistere, e anche l'intera crosta terrestre e il mantello superiore, senza le quali non ci sarebbe alcuna attività vulcanica in grado di arricchire di nuove sostanze minerali la superficie del nostro mondo.
La biosfera è dunque un ecosistema grande quanto la Terra stessa.

LA FORZA DEI TERREMOTI:
I terremoti possono essere misurati principalmente con 2 diverse scale:

1) scala Mercalli: stima i danni che il sisma provoca con valori che vanno da 1 a 12;
2) scala Richter: misura l'energia liberata dal terremoto ( magnitudo ).

Matematicamente, la magnitudo M, è definita così: M = log A/A0 = log A - log A0, dove A indica la massima ampiezza delle onde registrate da un sismogramma di un sisma sconosciuto mentre A0 l'ampiezza massima delle onde generate da un terremoto scelto come riferimento ( terremoto standard, cioè un sisma che, su un sismografo posto a 100 km dall'epicentro, produce un sismogramma con ampiezza massima delle onde pari a 0,001 mm ).
La scala Richter quindi non è suddivisa in gradi e non ha limiti nè inferiori ( se non quelli legati alla capacità di percezione dei sismografi ) nè superiori.
Inoltre, nota la magnitudo di un sisma, si può determinare l'energia ( in erg ), che esso ha liberato secondo la formula: log E = 12 + 1,5 M, dove M è la magnitudo.
Da questa formula si deduce che l'aumento di 1 unità della magnitudo corrisponde ad una energia circa 30 volte maggiore.
Bisogna definire ipocentro o fuoco il luogo all'interno della Terra dove inizia a propagarsi l'onda sismica, mentre l'epicentro è il luogo della superficie terrestre esattamente posto in verticale rispetto all'ipocentro.




Le onde sismiche possono essere di 4 tipi principali:

1) onde p o primarie: sono quelle più veloci, che viaggiano su linee rette, comprimendo ed allungando i solidi e i liquidi che attraversano;
2) onde s o secondarie: sono meno veloci delle onde primarie e non possono attraversare i fluidi, però, a causa della loro minore frequenza, hanno un maggiore impatto sui solidi e quindi sono molto più distruttive;
3) onde di Rayleigh: si diffondono con un moto sussulturio e provocano fratture perpendicolari al loro percorso dilatando il terreno;
4) onde di Love: sono lente e provocano spaccature parallele alla loro direzione.

Però, anche se i terremoti in genere provocano tutti i tipi di onde, alcune tipologie di onde possono essere prevalenti.
Per questo motivo è possibile classifificare i terremoti a seconda della prevalenza di vibrazioni verticali o orizzontali in:

• sussultori: situati vicino all'epicentro. La componente verticale del movimento è superiore a quella orizzontale;
• ondulatori o oscillatori: quando un'onda raggiunge il terreno morbido, il movimento orizzontale viene amplificato e si crea un sisma ondulatorio.

TSUNAMI:





Uno tsunami ( termine giapponese che significa "onda di porto" ) è una catastrofica onda anomala provocata generalmente da un forte terremoto ( almeno di magnitudo 7 ) con epicentro nei fondali marini, che li scuote così violentemente da formare gigantesche onde.
La velocità dell'onda ( che può raggiungere anche i 1.000 km/h ) di uno tsunami è uguale a:, dove g = accelerazione di gravità sulla Terra ( 9,8 N/kg o m/s² ) e h = profondità dell'acqua.
Inoltre, la perdita di energia dell'onda nel tempo ΔE/Δt è inversamente proporzionale alla lunghezza d'onda λ dello tsunami.
Per queste ragioni, quando uno tsunami viene generato molto lontano dalle coste, in punti in cui le profondità marine sono abissali, esso viaggia ad altissime velocità, e, a causa della grande lunghezza d'onda di oltre 500 km, percorre distanze transoceaniche con limitate perdite di energia.
Quando uno tsunami lascia l'acqua profonda del mare aperto e si avvicina alle acque meno profonde in prossimità della costa, va incontro alla diminuizione della sua velocità, quindi dell'energia cinetica ( Ec = 1/2 mv² ) posseduta.
Poichè l'energia totale del sistema si conserva per il principio di conservazione dell'energia, ciò deve causare l'aumento dell'energia potenziale ( Ep = mgh ) dell'onda, il cui effetto è un innalzamento esponenziale dell'elevazione del mare.
Proprio per questa ragione, uno tsunami la cui altezza risulta quasi impercettibile in acque profonde può crescere in prossimità delle coste di parecchi metri in altezza.
Ma bisogna dire che i più violenti tsunami non sono originati dalle scosse sismiche, ma dalle frane o landslides di isole, in particolare di isole vulcaniche.
Infatti, quando un'isola crolla, scaricando nell'oceano o nel mare, quantità impressionanti di materiali rocciosi, il risultato è un'onda così devastante che prende il nome di "megatsunami".
Questi ultimi possono raggiungere altezze di oltre 600 m!
A dimostrazione di ciò, possiamo affermare che il 9 giugno 1958, nella baia di Lituya, in Alaska è avvenuta un'immane frana, causata a sua volta da un terremoto di magnitudo 7.5, che ha generato un megatsunami alto 524 m!
Certamente, si verificherebbe uno tsunami ancora più alto e devastante con l'impatto di un asteroide su un oceano: in questo caso le onde potrebbero superare anche i 1000 m di altezza!

CONCLUSIONE:
Tutte le considerazioni fatte ci permettono di capire che la forza e l'energia di fenomeni come terremoti e tsunami è così vasta che l'uomo, anche con l'utilizzo di armi atomiche, non è mai riuscito a sprigionare una tale quantità di energia.
La natura rimane sempre la forza più devastante e distruttrice che esiste, ma è allo stesso tempo affascinante.
Comunque, questi fenomeni estremi avvengono perché fanno parte del ciclo di eventi che regolano il funzionamento della Terra e che hanno permesso la nascita della vita e quindi di tutta la biosfera.
Lo sforzo che si dovrebbe compiere per cercare di evitare che questi fenomeni estremi, in particolare i terremoti, procurino danni e vittime, come nel caso dell'Aquila, dopo il sisma di magnitudo 5.8 del 6 aprile 2009 ( circa 300 morti ), è quello di impegnarsi nello costruzione di abitazioni antisismiche, che riescano a smorzare la forza delle onde sismiche.
Con tali procedimenti le migliaia di vittime che ogni anno si registrano per forti terremoti sarebbero forse non annullate, ma sicuramente ridotte esponenzialmente, poiché il fenomeno sisma non crea tanti danni derivanti da se stesso ma, più che altro, dalla cattiva costruzione degli edifici dove vivono le persone.
Comunque, per collegarsi anche alla musica, aggiungo il video della canzone che grandi cantanti del calibro di Celine Dion, Barbra Streisand, Natalie Cole, insieme a moltissimi altri, hanno riprodotto per portare un po' di aiuto alle popolazioni di Haiti: la riedizione dopo 25 anni della canzone scritta da Michael Jackson e Lionel Richie: We are the World