Istituto Nazionale di GeofisicaIstituto Nazionale di GeofisicaDiparDipar timento della Prtimento della Protezione Civileotezione Civile

CONOSCERE CONOSCERE IL TERREMOTOIL TERREMOTO

PR

O

TE ZI O N E C

I VIL

E

Questo opuscolo, indirizzato a un pubblico di“non addetti ai lavori”, è stato redatto percontribuire alla conoscenza del terremoto,

delle sue cause e dei suoi effetti. Si compone di untesto descrittivo sul fenomeno terremoto e di un glos-sario comprendente i più comuni termini usati nellasismologia moderna (evidenziati in rosso nel testo).I temi affrontati nell’opuscolo sintetizzano alcune trale principali attività di ricerca e monitoraggio stru-mentale svolte dall’Istituto Nazionale di Geofisica.Queste attività sono descritte in molteplici inizia-tive editoriali curate dall’Ente, diverse delle qualiespressamente concepite in funzione della divulga-zione e della didattica, e alle quali si rimandano i let-tori interessati per approfondimenti sui diversi temitrattati.

Istituto Nazionale di Geofisica

CONOSCERE CONOSCERE IL TERREMOTOIL TERREMOTO

a cura di Francesca Di Stefano e Daniela Riposaticoordinamento scientifico di Rodolfo Console e Gianluca Valensise

progetto e realizzazione grafica di Daniela Riposati

- eseguire studi e ricerche nel campo delle discipline geofisiche e delleloro applicazioni all'industria, all'agricoltura, alle comunicazioni e ailavori pubblici;

- provvedere al rilevamento sistematico in Italia dei fenomeni geofisici, a mezzo di appositi osservatori;

- concorrere al perfezionamento dei mezzi di studio e di rilevamento,alla formazione del personale scientifico e tecnico nel campo della geo-fisica, anche mediante il conferimento di borse di studio per concorsopubblico;

- curare pubblicazioni nel campo della geofisica, a scopo scientifico e didattico;

- svolgere ogni altra attività utile ai fini dello sviluppo degli studi e delle ricerche nel campo della geofisica.

L'Istituto Nazionale di Geofisica (ING)è stato fondato nel 1936 quale organodel Consiglio Nazionale delle Ricerche,allora diretto da Guglielmo Marconi,con il compito di svolgere specificata-mente misure e ricerche in campo geo-

fisico. Oggi l'ING opera autonoma-mente in qualità di Ente pubblico diRicerca sotto la supervisione delMinistero dell’Università e della RicercaScientifica e Tecnologica, svolgendo iseguenti compit i is t i tuzionali :

L'ISTITUTO NAZIONALE DIL'ISTITUTO NAZIONALE DIGEOFISICGEOFISICA...A...

Questi compiti vengono svoltinella Sede centrale di Roma e inaltre sedi distaccate attraverso lapromozione di ricerche di base e

applicate nel campo dellaSismologia, della Geodinamica, dellaGeodesia, del Geomagnetismo edella Aeronomia.

UNO SGUARDO ALLA TERRA...UNO SGUARDO ALLA TERRA...

La Geofisica studia il comportamentofisico della Terra nei suoi tre ambien-ti (solido, liquido e gassoso). La Sismologia è quella parte dellaGeofisica che studia i movimentiimprovvisi dell'interno della Terra,ovvero i terremoti.Un terremoto si manifesta come moto vibratorio del terreno che ha originein un punto più o meno profondo

della Terra (ipocentro o fuoco del ter-remoto) da cui si sprigionano ondesismiche o elastiche, e per questo puòessere definito anche scossa sismica.Tuttavia, spesso gli organi di informa-zione usano la parola “terremoto”per indicare non una singola scossa

ma il quadro complessivo delle scos-se e dei loro effetti sull’uomo e sul-l’ambiente (concetto definito daisismologi come periodo sismico osequenza sismica). Per esempio conl’espressione “Il Terremoto dell’Irpiniadel 1980”, si intende comunementenon solo la scossa principale che siverificò il 23 novembre di quell’anno,ma anche tutti gli eventi, naturali e

non, che l’hanno seguita, fino a com-prendere le attività per la ricostruzio-ne. L'intensità e la vastità degli effettidi un terremoto dipendono stretta-mente dalla profondità dell’ ipocentro,dall’energia liberata e dalle caratteri-stiche geologiche dell'area interessata.

onde sismiche

onde sismiche

onde sismiche

onde sismiche

onde s

ismiche

ipocentro

crosta terrestre

epicentro

mantello

1

Oltre a produrre effetti sull’uomo esull’ambiente, le onde elastiche gene-rate dai terremoti (ma anche dalleesplosioni artificiali) costituiscono laprincipale fonte di informazione uti-lizzabile per lo studio dell'internodella Terra, così come i raggi X si uti-lizzano per l'esame degli organiinterni del corpo umano. A partiredall'inizio del secolo, il progrediredelle osservazioni sismografiche edelle metodologie di interpretazioneha consentito di rivelare la strutturaprofonda della Terra e di evidenziare la

sua suddivisione in crosta, mantelloe nucleo. Tale suddivisione corri-sponde a variazioni nella velocitàdi propagazione delle onde sismi-che all’interno della Terra (disconti-nuità sismiche). I raggi sismicicambiano direzione al passaggioda un mezzo più lento a uno piùveloce. Inoltre, dato che la velocitàdel le onde sismiche aumentaall’aumentare della profondità,all’interno di ogni singolo strato iraggi sismici non percorrono traiet-

torie rettilinee bensì conca-ve verso l’alto.

2

onde di superficie

ondedisuperficie

mantello superiore

mantelloinferiore

nucleo esterno

nucleointerno

ipocentrocrosta

raggi sis

micisismografo

3

Le rocce che formano la crosta e ilmantello sono sottoposte a sforzi,detti sforzi tettonici, che sono il risul-tato dei movimenti reciproci dellegrandi placche in cui è suddivisa laporzione più superficiale della Terra.Tali sforzi sono massimi nelle regioniposte in prossimità dei confini tra leplacche, come l’Italia ed in generaletutta l’area Mediterranea, e minimiall’interno delle placche stesse, comenel Canada e nell’Africa centrale.

Quando tali sforzi raggiungono illimite della resistenza offerta dallerocce che formano la crosta, siforma una frattura e si genera unterremoto. Talvolta, ma non sem-pre, tale frattura si manifesta inmaniera visibile anche sulla super-ficie terrestre, formando scalini(scarpate di faglia) e/o disconti-nuità topografiche che rappresen-tano l’effetto in superficie del pro-cesso che si è svolto in profondità.

ipocentro

epicentro

scarpatadi faglia

faglia

faglia

posizione originale:senza deformazione

accumulo di energia:progressivadeformazione

4

rottura con rilascio di energia: terremotoe spostamentopermanente

Le onde sismiche o elastiche si suddi-vidono in P (primae - longitudinali) eS (secundae - trasversali). Le onde Psono caratterizzate da un moto

vibratorio del

materiale elastico nelladirezione in cui si propa-gano, cioè viaggianoattraverso il materialeroccioso determinando inesso una successione di com-pressioni e dilatazioni; le onde Spresentano, invece, un moto vibrato-

rio del materiale elastico in direzioneperpendicolare alla direzione di pro-pagazione. Le onde P viaggiano auna velocità che è circa 1,7 voltesuperiore a quella delle onde S; per-tanto esse precedono queste ultimenelle registrazioni sismografiche (da

cui le definizioni primae esecundae).

magnimagnitudo = 3.2tudo = 3.2intint ensiensità stimatà stimatta: iv mcsa: iv mcs

LE ONDE SISMICHELE ONDE SISMICHE

onde SS

onde PP

8.5 secondiLa differenzatra il tempo diarrivo delle onde Se delle onde P consente di stimare chel’epicentro si trova a circa 60 km dallastazione stessa. Ripetendo lo stesso procedimen-to per tre o più stazioni, si possono calcolare lecoordinate assolute dell’epicentro. 5

onde PP onde SS

eventevento sismico registro sismico registraatto alle ore 01:03 del 7 febbro alle ore 01:03 del 7 febbraio 1998 dallaio 1998 dall aaststaazione sismogrzione sismografafica di arcevia (an) e loica di arcevia (an) e localizzacalizzatto o

nellnell a za zona di colfona di colfioriioritto (pg) o (pg)

Per indicare quanto sia stato forteun terremoto vengono utilizzate duedefinizioni differenti: la magnitudoe l'intensità.La magnitudo è stata definita nel1935 dal famoso sismologo C.F.Richter come misura oggettiva dellaquantità di energia elastica emessadurante un terremoto. La magnitudoviene calcolata a partire dall'ampiez-za delle onde sismiche registratedai sismografi, ed è espressaattraverso una scala che, in

omaggio a C.F. Richter,è detta "scala Richter".Ogni incremento di unaunità di magnitudo corrispon-de ad un incremento di trenta voltedell’energia emessa. I terremoti piùpiccoli percettibili dall’uomo hannouna magnitudo intorno a 2,5, mentre

quelli che possono provocaredanni alle abitazioni e vittimehanno generalmenteuna magnitudosuperiore a 5,5.

STIMIAMO LA “STIMIAMO LA “GRANDEZZA”GRANDEZZA”DI UN TERREMOTO...DI UN TERREMOTO...

6

mmaaggnniittuuddoo mmaaggnniittuuddoo 4444

mmaaggnniittuuddoo mmaaggnniittuuddoo 2222

mmaaggnniittuuddoo mmaaggnniittuuddoo 1111

L'intensità di un terremoto quantifi-ca e classifica esclusivamente glieffetti provocati sull’ambiente, sullecose e sull’uomo. Pertanto, a diffe-renza della magnitudo, per unostesso terremoto essa assume valo-ri diversi in luoghi diversi. Questoderiva dal fatto che gli effetti ten-dono di norma a divenire piùdeboli con l'aumentare delladistanza dall'epicentro. L'intensitàdi un terremoto viene espressatramite la scala MCS Mercalli-

Cancani-Sieberg (più nota comescala Mercalli, dal nome del sismo-logo italiano dell'inizio del secoloche per primo ha proposto unascala basata sugli effetti dei terre-moti) che si compone di dodicigradi. In genere l’uomo avverte ter-remoti a partire dal III grado, dalVI all’VIII si verificano danni alleabitazioni, mentre a partire dal IX,si possono avere crolli totali e stra-volgimenti del paesaggio (frane,alterazioni del regime idrico).

I: imperceI: imperce tt tibiletibileII: molII: moltto lego leggerogero

III: legIII: leggerogeroIV: moderIV: moderaattoo

V: abbastV: abbastanza fortanza fort eeVI: fortVI: fort ee

VII: molVII: moltto forto fort eeVIII: rovinosoVIII: rovinoso

IX: distrutIX: distrut tivtivooX: tX: toottalalmentment e distrute distrut tivtivoo

XI: caXI: cattastrofastroficoicoXII: grXII: grandementandement ee

cacattastrofastroficoico

LA SCLA SCALA MERCALA MERCALLI ALLI

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L’ INTENSITL’ INTENSITA’ MACRA’ MACROSISMICOSISMICAA

La macrosismica è quella parte dellasismologia che si interessa degli effet-ti dei terremoti sul territorio. Attraverso lo studio dei ter-remoti di oggi, que-sta disciplina consente didefinire cor-rettamentegli effetti deit e r r e m o t idel passatoe quindi valutar-ne le dimensioni el’impatto sul territorio.Dopo un terremotoper cui si hannonotizie di danni,squadre tecniches p e c i a l i z z a t ecompiono ricogni-zioni nella zona

interessata e raccolgono dati utiliz-zabili per la realizzazione di mappein cui le diverse località colpite sono

raggruppate in funzione del-l’intensità osservata.

legendalegenda

≤ VIVIIVIIIX

≥ X

ccaarrttaa ddeellllaa mmaassssiimmaa iinntteennssiittaa’’ mmaaccrroossiissmmiiccaaosservata tra il 1000 e il 1990. La carta è stata elaborata dall’Istituto Nazionale diGeofisica (ING), dal Gruppo Nazionale Difesa dai Terremoti (GNDT) e dal ServizioSismico Nazionale (SSN).

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LA SISMICITLA SISMICITA’ IN ITA’ IN ITALIAALIA

La registrazione e l’analisi della sismi-cità consentono di mettere in relazio-ne cause ed effetti dei terremoti e difornire valutazioni utili in materia diprevenzione dai disastri. I terremoti siverificano generalmentein zone, dettearee sismo-genetiche,nelle qualisi sono giàveri f icat iterremotinel passa-to. La par-ticolarità diqueste aree èquella di rappre-sentare zone dicerniera, e quin-di di accumulo dideformazione,nell’ambito delgrande meccanismo di motorelativo delle placche in cui èsuddiviso il guscio esterno dellaTerra. I più forti terremoti italiani simanifestano lungo gli Appennini cen-tro-meridionali, dall’Abruzzo allaCalabria, in Sicilia e nelle Alpi orien-

tali, una tendenza confermata anchedalla sismicità degli ultimi venti anni(vedi figura). Sismicità di rilievo siregistra anche nell’Appennino centro-settentrionale e nelle Alpi Marittime.

Terremoti non forti possonoraramente verificarsi anche

in zone dove storicamen-te non si è riscontrata

una sismicità di rilie-vo. A conferma delcarattere ripetitivodella sismicità sinoti che la distri-buzione dei ter-remoti recenti

ricalca moltoda vicino ladistribuzione

dei mas-s i m i

valori diintensità

o s s e r v a t inel passato

(vedi figura dellapagina precedente).

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principali terremoti e distribuzionedella sismicità minore in italia tra

il 1975 e il 1997

friuli 1976

parma 1983

norcia 1979

gubbio 1984

valcomino 1984

carlentini 1990

irpinia 1980

potenza 1990

umbria-marche1997

L’OSSERVAZIONE DELL’OSSERVAZIONE DELTERRITORIO...TERRITORIO...

L'esperienza maturata con i terremoticatastrofici che si sono verificati inItalia e all'estero ha insegnato chel'informazione rapida e precisa èuno strumento indispensabile agliOrgani di Protezione Civilenell'organizzare iprimi inter-

venti di soccorso nelle zone colpite daun terremoto. Per assicurare tale ser-vizio, l’Istituto Nazionale di Geofisicaha installato circa 100 stazionisismometriche distribuite su tutto

il territorio nazionale a costituire la Rete Sismica NazionaleCentralizzata (RSNC).

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ING

stazioni della rsncnodi di smistamento deisegnali sismici

La sala operativa dell’IstitutoNazionale di Geofisica svolge ilcontrollo dell’attività sismica che simanifesta su tutto il territorio nazio-nale e nelle regioni limitrofe. Tale ser-vizio di sorveglianza sismica è effet-tuato 24 ore su 24, 365 giorni l’an-no, da personale tecnico specializza-to e da ricercatori sismologi sullabase dei dati trasmessi in “temporeale” dalle stazioni della RNSC.Questo garantisce un’attenta edaccurata analisi del fenomeno terre-moto ed una pronta comunica-zione alla Protezione Civile dei

dati ipocentrali, della lista delle loca-lità interessate e degli effetti aspettatisu cose e persone in base adopportuni modelli teorici della pro-pagazione delle onde sismiche.

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iinntteennssiittàà:: mmaaggnniittuuddoo::

III-IV 2.8-3.1

IV 3.2-3.4

IV-V 3.5-3.7

V 3.7-3.9

V-VI 4.0-4.1

VI 4.2-4.4

VI-VII 4.5-4.6

VII 4.7-4.9

VII-VIII 5.0-5.1

VIII 5.2-5.6

IX 5.7-6.1

X, XI ≥6.2

Sala Operativa - ING, Roma

Un terremoto non può essere evitatoanche se ne fosse possibile la previ-sione. Tuttavia i danni provocati daiterremoti possono esse-re contenutiado t t an -do appo-site misu-re di pre-venzione.La prima,e più ovvia,consiste nelcostruire edificiin grado di resi-stere alle massi-me sollecitazio-ni che possono

ragionevolmente essere causate daiterremoti più intensi attesi in una datazona. A tale scopo tutti i comuni ita-

liani sono classificati per legge inbase alla probabilità che inognuno di essi si raggiunga unasoglia di scuotimento superiorea un certo livello prefissato, siacome effetto di un forte terremo-to distante o di un terremotomoderato ma più vicino. Taleclassificazione si basa princi-

palmente sull’analisidei terremoti chesono avvenuti

nel passa-to inItalia.

PREVPREVENZIONE E PREVISIONE...ENZIONE E PREVISIONE...

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aattttuuaallee ccllaassssiiffiiccaazziioonnee ssiissmmiiccaa ddeell tteerrrriittoorriioo nnaazziioonnaalleein base ai Decreti Ministeriali emanati tra il 1980 ed il 1984.

legendalegenda

non classificatoiii categoriaii categoriai categoria

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I comuni classificati come sismici sonosoggetti a particolari norme cheregolamentano la progettazione dellenuove costruzioni. La classificazionesismica v igen te in Italia, ma anchein molti altri paesi, è basata sull’assun-zione che ogni area sismogeneticapossa gene-rare terre-moti simili aquelli delpassato in unqua l unqueistante ditempo, cioèprescinden-do da qual-siasi consi-d e r a z i o n esu l l ’ i s tan te e s a t t o d iaccadimen-to . È ev i -den t e che

le misure di prevenzione sarebberomolto più efficaci se fosse possibilestabilire in anticipo non solo il “dove”e il “quanto forte”, ma anche il“quando” di un certo terremoto,ovvero se quel terremoto fosse pre-vedibile. Purtroppo, a dispetto degli

innumerevo-li tentativieffettuati dais i s m o l o g idi tutt i iPaesi e ditutte le epo-che, non èancora statamessa a puntouna tecnicaattendibile,e perciò utiliz-zabile a finipratici, checonsenta simi-li previsioni.

ccaarrlleennttiinnii ((ssiirraaccuussaa)) -- ddiicceemmbbrree 11999900

Dati tratti dal “Catalogo dei Forti Terremoti in Italia dal 461 a.C. al 1990” ING-SGA (Storia Geofisica Ambiente), 1997

I FORTI TERREMOTI ITALIANI DI QUESTO SECOLOI FORTI TERREMOTI ITALIANI DI QUESTO SECOLO

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8 settembre 1905

28 dicembre 1908

13 gennaio 1915

26 aprile 1917

29 giugno 1919

7 settembre 1920

23 luglio 1930

21 agosto 1962

15 gennaio 1968

6 maggio 1976

19 settembre 1979

23 novembre 1980

7 maggio 1984

13 dicembre 1990

26 settembre 1997

X

XI

XI

IX-X

IX

X

X

IX

X

X

VIII-IX

X

VIII

VII

VIII-IX

6.8

7.1

6.9

6.0

6.0

6.4

6.7

6.2

6.4

6.6

5.9

6.8

5.9

5.5

5.8

Calabria

Calabro-Messinese

Avezzano

Val Tiberina

Mugello

Garfagnana

Irpinia

Irpinia

Belice

Friuli

Valnerina

Irpinia-Basilicata

Valcomino

Carlentini

Umbria-Marche

557 vittime, circa300.000 senzatetto

circa 80.000 vittime

circa 33.000 vittime

circa 20 vittime

oltre 100 vittime, 400feriti

171 vittime, 650 feriti

1.404 vittime, circa100.000 senzatetto

17 vittime

231 vittime, 623 feriti

965 vittime, 2.400 feriti

5 vittime

circa 3.000 vittime, oltre10.000 feriti

61 feriti, circa 7.800senzatetto

12 vittime, 300 feriti

12 vittime, 133 feriti

Data MagnitudoIntensità(scala MCS)

Regione Note

Area sismogenetica:zona dove l'attivitàsismica si manifesta con maggiore frequenza.

Crosta terrestre:involucro più esterno dellaparte solida della terra.

Dati macrosismici: insieme di informazioniraccolte sul territorio interessato da unterremoto al fine di catalogare le diverse loca-lità in funzione dell’intensità osservata.

Discontinuità sismiche: superfici o strati sotti-li posti all’interno della Terra attraverso i qualisi verificano nette variazioni di velocità delleonde sismiche.

Epicentro: punto sulla superficie terrestredirettamente al di sopra del punto in cui ha ori-gine il terremoto (vediipocentroo fuoco).

Faglia: frattura o zona di fratture della crostaterrestre lungo la quale può verificarsi un terre-moto.

Intensità:misura degli effetti di un terremotosu cose e persone. Fornisce una stima dello scuo-timento del suolo ricavata dai fenomeni e dai

danni subiti dalle strutture costruite dall’uomo,dalle eventuali modificazioni dell’ambiente natu-rale e dalle testimonianze dirette (sensazioni per-cepite dall’uomo).

Ipocentro (o fuoco):punto in cui la fratturadelle rocce che genera il terremoto ha inizio;esso è posto a profondità variabile da pochi adalcune centinaia di chilometri

Magnitudo: misura dell'energia meccanicaliberata sotto forma di onde sismiche duranteun terremoto.

Mantello: parte della terra solida, compresatra la crosta e il nucleo, che si estende fino acirca 2.900 chilometri di profondità.

Nucleo:parte centrale della terra al di sotto di2.900 chilometri di profondità; a sua volta sud-diviso in nucleo esterno (fuso) e nucleo interno(solido).

Onde sismiche:rappresentano il modello fisi-co di propagazione dell’energia elastica libera-ta da un terremoto e si dividono in onde P (pri-mae), onde S (secundae) e onde di superficie.

Onde P:sono onde longitudinali in quantovibrano parallelamente alla direzione di propa-gazione dell'onda, implicando variazioni divolume nel mezzo.

Onde S:sono onde trasversali o di taglio inquanto vibrano perpendicolarmente alla dire-zione di propagazione dell'onda con conse-guenti variazioni di forma nel mezzo; non sipropagano nei mezzi liquidi.

Onde di superficie: onde sismiche che si pro-pagano solo lungo la superficie terrestre, convelocità inferiore a quella delle onde S. Sono didue tipi: le onde di Rayleigh e le onde di Love.

IL TERREMOTO DALLA “A” ALLA “Z”IL TERREMOTO DALLA “A” ALLA “Z”GLGLOSSARIOOSSARIO

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Istituto Nazionale diGeofisica

Periodo sismico o sequenza sismica:serie diterremoti localizzati nella stessa area, in undefinito intervallo temporale, che seguono ocontengono un evento di magnitudo maggioredetto “scossa principale” (vedi).

Prevenzione sismica:complesso di azioni chela comunità intraprende per mitigare i danni difuturi terremoti, prima fra tutte l’adozione dimisure per la costruzione di edifici antisismici.

Previsione:definizione del luogo, del tempo edell’intensità di un terremoto con anticipo e pre-cisione sufficienti per disporre misure precau-zionali per la popolazione.

Raggio sismico:linea immaginaria lungo laquale si propaga l’energia trasportata dalleonde sismiche.

Repliche:scosse secondarie che seguono lascossa principale in una sequenza sismica; illoro numero è in genere proporzionale allagrandezza della principale e sono caratterizzateda un’energia minore. Nel gergo dei media,esse vengono comunemente chiamate scosse diassestamento, risultando concentrate in unristretto volume crostale circostante l’ipocentrodell’evento principale.

Scala Mercalli Cancani Sieberg (MCS):stimadell’intensità di un terremoto basata su valorinumerici discreti (vediintensità).

Scala Richter:espressione comunemente uti-lizzata come sinonimo di magnitudo.

Scarpata di faglia: dirupo o ripido pendio pro-dotto dallo spostamento della superficie delsuolo, eventualmente in seguito ad un terremoto.

Scossa principale: la scossa più forte nell’am-bito di un periodo sismico.

Sciame sismico:serie di scosse localizzatenella stessa area tra le quali non se ne riscontrauna di entità nettamente superiore rispetto allealtre.

Sismogramma:registrazione dei movimentidel terreno generati dal terremoto realizzata tra-mite il sismometro (su carta, digitale, etc.).

Sismologia:scienza che studia i terremoti, lesorgenti sismiche e la propagazione delle ondeattraverso la Terra.

Sismometro:strumento che registra, in funzio-ne del tempo, le oscillazioni del terreno causa-te dai terremoti, cioè i movimenti della superfi-cie terrestre dovuti alla propagazione delleonde sismiche.

Stazione sismometrica:sito che ospita uninsieme di strumenti atti a rilevare i movimentidel terreno (sensori o sismometri).

Terremoto: vibrazione della terra causata dalpassaggio di onde sismiche irradiate da una sor-gente di energia elastica.

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Si ringraziano Barbara Angioni e Anna Nardi per la collaborazione ei preziosi suggerimenti.

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