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ChangHeng inventò il primo sismoscopio chiamato Dragon Jar

Nella storia delle innovazioni che circondano lo studio dei terremoti, dobbiamo guardare due cose: i dispositivi che registravano l’attività sismica e i sistemi di misurazione scritti per interpretare quei dati. Ricordate che la scala Richter non è un dispositivo fisico, ma una formula matematica.

Scale di intensità e magnitudo
La magnitudo misura l’energia rilasciata alla fonte del terremoto. La magnitudo di un terremoto è determinata dal logaritmo dell’ampiezza delle onde registrate su un sismogramma a un certo periodo. L’intensità misura la forza dello scuotimento prodotto dal terremoto in un certo luogo. L’intensità è determinata dagli effetti sulle persone, sulle strutture umane e sull’ambiente naturale. L’intensità non ha una base matematica; la determinazione dell’intensità si basa sugli effetti osservati.

Il primo uso riportato di qualsiasi misura dell’intensità del terremoto è stato attribuito all’italiano Schiantarelli, che registrò l’intensità del terremoto del 1783 avvenuto in Calabria.

Il merito delle prime scale di intensità moderne va congiuntamente all’italiano Michele de Rossi (1874) e allo svizzero Francois Forelo (1881), che hanno entrambi pubblicato indipendentemente scale di intensità simili. Rossi e Forel più tardi collaborarono e produssero la Scala Rossi-Forel nel 1883. La scala Rossi-Forel utilizzava dieci gradi di intensità e divenne la prima scala ad essere ampiamente utilizzata a livello internazionale. Nel 1902, il vulcanologo italiano Giuseppe Mercalli creò una scala di intensità di dodici gradi.

Anche se numerose scale di intensità sono state sviluppate negli ultimi secoli per valutare gli effetti dei terremoti, quella attualmente utilizzata negli Stati Uniti è la Scala di Intensità Mercalli Modificata (MM). Fu sviluppata nel 1931 dai sismologi americani Harry Wood e Frank Neumann. Questa scala, composta da 12 livelli crescenti di intensità che vanno da scosse impercettibili a distruzioni catastrofiche, è designata da numeri romani. Non ha una base matematica; invece, è una classifica arbitraria basata sugli effetti osservati.

La scala di magnitudo Richter fu sviluppata nel 1935 da Charles F. Richter del California Institute of Technology. Sulla scala Richter, la magnitudo è espressa in numeri interi e frazioni decimali. Per esempio, una magnitudo 5.3 potrebbe essere calcolata per un terremoto moderato, e un forte terremoto potrebbe essere valutato come magnitudo 6.3. A causa della base logaritmica della scala, ogni aumento di numero intero nella magnitudo rappresenta un aumento di dieci volte dell’ampiezza misurata; come stima dell’energia, ogni passo di numero intero nella scala della magnitudo corrisponde al rilascio di circa 31 volte più energia della quantità associata al precedente valore di numero intero.

All’inizio, la scala Richter poteva essere applicata solo alle registrazioni di strumenti di identica fabbricazione.Ora, gli strumenti sono accuratamente calibrati l’uno rispetto all’altro. Così, la magnitudo può essere calcolata dal record di qualsiasi sismografo calibrato.

Sismologia strumentale
Le onde sismiche sono le vibrazioni dei terremoti che viaggiano attraverso la Terra; sono registrate su strumenti chiamati sismografi. I sismografi registrano una traccia a zig zag che mostra l’ampiezza variabile delle oscillazioni del terreno sotto lo strumento. I sismografi sensibili, che ingrandiscono enormemente questi movimenti del terreno, possono rilevare terremoti di tipo “strongearthquakes” da fonti in qualsiasi parte del mondo. Il tempo, il luogo e la magnitudo di un terremoto possono essere determinati dai dati registrati dalle stazioni sismografiche.

Intorno al 132 d.C., lo scienziato cinese Chang Heng inventò il primo sismoscopio, uno strumento che poteva registrare il verificarsi di un terremoto. L’invenzione di Heng si chiamava Dragonjar (vedi foto sopra). La giara del drago era una giara cilindrica con otto teste di drago disposte intorno all’orlo; ogni drago aveva una palla in bocca; intorno al piede della giara c’erano otto rane, ognuna direttamente sotto una testa di drago; quando avveniva un terremoto, una palla cadeva dalla bocca di un drago e veniva presa dalla bocca della rana. Nel 1855, l’italiano Luigi Palmieri progettò un sismometro a mercurio. Il sismometro di Palmieri aveva tubi a forma di U riempiti di mercurio e disposti lungo i punti cardinali. Quando si verificava un terremoto, il mercurio si muoveva e creava un contatto elettrico che fermava un orologio e avviava un tamburo di registrazione sul quale veniva registrato il movimento di un galleggiante sulla superficie del mercurio. Questo fu il primo dispositivo che registrava il tempo del terremoto e l’intensità e la durata di ogni movimento.

Sismografo moderno
John Milne fu il sismologo e geologo inglese che inventò il primo sismografo moderno e promosse la costruzione di stazioni sismologiche.Nel 1880, Sir James Alfred Ewing, ThomasGray e John Milne, tutti scienziati inglesi che lavoravano in Giappone, iniziarono a studiare i terremoti. Fondarono la Società Sismologica del Giappone e la società finanziò l’invenzione dei sismografi. Milne inventò il sismografo a pendolo orizzontale nel 1880.

Il sismografo a pendolo orizzontale fu migliorato dopo la seconda guerra mondiale con il sismografo Press-Ewing, sviluppato negli Stati Uniti per registrare le onde di lungo periodo. Oggi è ampiamente utilizzato in tutto il mondo. Il sismografo Press-Ewing usa un pendolo Milne, ma il perno che sostiene il pendolo è sostituito da un filo elastico per evitare l’attrito.

La storia antica della sismometria
Questa è un’eccellente storia completa del sismografo.

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