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Luciana Cantore e Aldo ZolloDip. Scienze Fisiche, Università di Napoli Federico II

Antonella BobbioOsservatorio Vesuviano, INGV

Flora Di MartinoFondazione IDIS Città della Scienza

Maria SiminiIstituto Tecnico Industriale R. Elia, C.mare di Stabia, Napoli

PROGETTO PROGETTO

Un triennio di esperienze didattiche e divulgative in sismologiatriennio

EDUSEIS

Il progetto EduSeis: un triennio di esperienze didattichee divulgative in sismologia

Luciana Cantore e Aldo ZolloDip. Scienze Fisiche, Università di Napoli Federico II

Antonella BobbioOsservatorio Vesuviano, INGV

Flora Di MartinoFondazione IDIS Città della Scienza, Napoli

Maria SiminiIstituto Tecnico Industriale R. Elia, C.mare di Stabia, Napoli

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SOMMARIO

1 Didattica e divulgazione 7EduSeis:un sismografo didattico come strumento per la formazione e la sensibiliz-

zazione sul rischio sismico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7Studiamo il terremoto: idee per la costruzione di una unità didattica . . . . . . . . 7Le onde sismiche e le Slinky: impariamo divertendoci . . . . . . . . . . . . . . . . . 8L’ informazione e la didattica al SismaLab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9L’ insegnamento delle Scienze della Terra oggi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Concezioni relative alla geologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2 La rete EduSeis 13La rete EduSeis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13I sensori sismici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Un particolare evento sismico registrato da sensori diversi. Caratteristiche e differenze

nelle registrazioni sismiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Che cosa è una rete sismica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15La stazione sismica MSNI nell’area di riconversione dell’ex Ilva di Bagnoli (Napoli) 17Early-warning: nuovi sistemi di pre-allarme dei terremoti . . . . . . . . . . . . . . . 18Il terremoto di Parkfield del 28 settembre del 2004 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Il terremoto del 26/12/2004 in Indonesia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3 Approfondimenti scientifici 25La recente storia dello Stromboli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25Avreste mai immaginato di poter fare la TAC ad un vulcano? . . . . . . . . . . . . 25Le applicazioni comuni dell’ ingegneria sismica e della sismologia - Valutazione del

rischio sismico - Normativa antisismica italiana e il caso di San Giuliano diPuglia - Gli edifici scolastici campani e i progetti futuri . . . . . . . . . . . . . 26

Il terremoto di Bam del 26 dicembre del 2003, (SE Iran) . . . . . . . . . . . . . . . 27E’ possibile prevedere i terremoti? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Gli studenti di una scuola elementare di Pomeys (Lione-Francia) intervistano il prof.

Aldo Zollo sull’ attività vulcanica del Vesuvio . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Ascoltando il respiro del vulcano: il monitoraggio sismico di Stromboli . . . . . . . 31Lo Tsunami del 26 dicembre 2004 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4 Dalle scuole EduSeis 35L’ impatto del progetto EduSeis nella scuola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35E’ possibile utilizzare il sistema di acquisizione Eduseis come strumento didattico? . 36Le onde: un argomento di studio interdisciplinare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Una lezione interdisciplinare sulla Sismologia e l’Educazione al Rischio sismico . . . 38Il materiale didattico del Progetto EduSeis sperimentato con l’ambiente Alpi . . . . 38La Sismologia a scuola con FormaImpresa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41Dalla teoria all’interpretazione pratica dei fenomeni sismici . . . . . . . . . . . . . . 42

GLOSSARIO 43

RINGRAZIAMENTI 47

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PREMESSAEduSeis ( The Educational Seismology

Project ) è un progetto di ricerca e sperimen-tazione che coinvolge Istituti di Ricerca, Uni-versità, musei scientifici e scuole superiori diquattro differenti paesi Europei: Italia, Fran-cia, Germania e Portogallo. Il programmaItaliano nasce dalla cooperazione tra lo “Sci-ence Centre” di Città della Scienza di Napoli,l’Istituto GeoAzur di Nizza (Francia) e l’Uni-versità di Napoli con l’obiettivo principale disviluppare moderni e avanzati strumenti edu-cativi nell’ambito delle Scienze della Terra e inparticolare in sismologia ed in vulcanologia.In questo contesto in Italia meridionale una

rete di stazioni sismiche digitali progettata perfini educativi, è stata installata in scuole me-die superiori, in Istituti di Ricerca e nel “Sci-ence Centre” di Città della Scienza di Napoli.La rete sismica fornisce l’opportunità di in-trodurre nelle scuole strumenti di ricerca e dianalisi dei dati così da incrementare l’attenzio-ne sull’osservazione dei principali fenomeni na-turali. Inoltre, grazie alla creazione del sitoWeb didattico ( http://eduseis.na.infn.it ),scuole, visitatori del museo e pubblico gene-rico possono accedere sia ai dati della rete chealle attività multidisciplinari sviluppate da e-sperti di didattica e da insegnanti opportuna-mente formati.In una regione caratterizzata da una ele-

vata attività sismica e vulcanica, il progettoEduSeis rappresenta un valido strumento perl’informazione e la sensibilizzazione della popo-lazione sulle tematiche del rischio sismico evulcanico. Il progetto infatti svolge e pro-muove attività didattiche e di divulgazione chemirano ad accrescere la consapevolezza pressola collettività dei possibili effetti di terremotied eruzioni vulcaniche favorendo una più dif-fusa conoscenza delle strategie d’intervento ne-cessarie per ridurre i rischi ad essi connessi.In questo contesto sono stati sviluppati e spe-rimentati nuovi metodi di informazione e for-mazione attraverso l’utilizzo di strumenti in-novativi per l’apprendimento scientifico nel -campo della sismologia e del rischio sismico,

sia utilizzando le piattaforme di apprendimento(e-learning), sia con la realizzazione di un la-boratorio interattivo, il SismaLab.Un metodo innovativo nel campo dell’inse-

gnamento e dell’apprendimento che utilizza lepiattaforme “e-learning”, è stato sperimentatoall’ I.T.I.S. “Majorana” di Somma Vesuviana(Napoli), coinvolgendo dieci insegnanti di dif-ferenti discipline e cinquanta studenti. Questometodo basato sul Computer Supported Col-laborative Learning (CSCL), ha dato la pos-sibilità agli studenti di lavorare, sviluppandoil materiale didattico proposto dal progettoEduSeis, in piccolo gruppi (comunità) doveogni membro della comunità ha assunto tuttii ruoli passando da apprendista ad insegnanteper diventare finalmente “scienziato”. In que-sto modo è stato possibile verificare la pratica-bilità, il contesto e la validità didattica delmateriale EduSeis.Nelle esperienze di formazione e informa-

zione sul rischio sismico, importante è stata larealizzazione di un laboratorio interattivo, ilSismaLab, implementato nello “Science Cen-tre” di Città della Scienza. SismaLab è un la-boratorio di circa 30m2 con sei postazioni mul-timediali e rappresenta un punto di incontrodove docenti, studenti e visitatori del museopossono, sia sperimentare l’ analisi di dati si-smici reali, che incontrare esperti in sismologiae vulcanologia. Un carnet di attività didat-tiche sono state specificamente create per Si-smaLab, grazie al lavoro di un gruppo formatoda insegnanti di scuole, esperti di didattica delmuseo e ricercatori universitari.

Il SismaLab di Città della Scienza5

Sono state realizzate inoltre, due inizia-tive editoriali con lo scopo di diffondere leconoscenze sulle Scienze della Terra, in par-ticolare sulla sismologia e sulla vulcanologia:un booklet informativo intitolato “Terremoti- Come, dove, quando, perché. . . .”, e unaNewsletter elettronica.La Newsletter di SismaLab , è nata con lo

scopo di diffondere velocemente informazionisul progetto EduSeis, sulle attività svolte dallescuole EduSeis e sui recenti sviluppi della ricer-ca scientifica nell’ambito della sismologia e del-la vulcanologia. La rivista si presenta comeun prodotto educativo multimediale a cadenzabimestrale, costituito da quattro rubriche dicarattere formativo e divulgativo, curate daoperatori del mondo scientifico e del mondodella scuola: Didattica e divulgazione, La reteEduSeis, Approfondimenti Scientifici e Dallescuole EduSeis.(http://www.cittadellascienza.it/SismaLab)La Newsletter, nata nel luglio del 2003,

conta al momento sette pubblicazioni. E’ pos-sibile ricevere copia delle riviste, mandandoun mail di richiesta al caporedattore Flora DiMartino (dmartino@cittàdellascienza.it), speci-ficando nell’oggetto la seguente dicitura: ISCRI-ZIONE NEWSLETTER SismaLab.

Il booklet informativo e la Newsletter elettronica

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Capitolo 1 DIDATTICA EDIVULGAZIONE

EduSeis:un sismografo didatticocome strumento per la formazionee la sensibilizzazione sul rischio

sismico

EduSeis è un progetto di ricerca e sperimen-tazione finanziato dalla Protezione Civile at-traverso il Programma Quadro 2000/2002 delGruppo Nazionale per la Difesa dai Terremotidell’ Istituto Nazionale di Geofisica a Vulcano-logia, che coinvolge istituti di ricerca, univer-sità, musei scientifici e scuole superiori nel con-solidamento di un prototipo di rete sismografi-ca costituita da componenti ad alta tecnolo-gia e basso costo, che sono usati come unainfrastruttura permanente per la didattica, laformazione e l’informazione in campo geologi-co e scientifico e la sensibilizzazione al rischiosismico.Il progetto mira al pieno coinvolgimento

di scienziati e cittadini, promuovendo in talmodo il dibattito sul monitoraggio sismico, isuoi risultati e le possibilità future.Mediante sistemi computerizzati di archi-

vio, accesso, consultazione e diffusione dell’in-formazione (Internet), gli studenti, gli inse-gnanti, i visitatori del Museo e i cittadini ingenere possono utilizzare informazioni e datiin attività multidisciplinari e interattive svilup-pate dagli esperti di didattica e dagli inse-gnanti opportunamente formati. Le attivitàdidattiche e sociali, basate su metodologie in-novative e sull’uso delle nuove tecnologie, sonofinalizzate alla diffusione di conoscenze sui fe-nomeni sismici e sulla pericolosità sismica inparticolare.Inoltre, il coinvolgimento delle scuole supe-

riori nella gestione di un progetto di tipo scien-tifico permettere la creazione di una densarete di "osservatori" e presidi che contribuisceattivamente all’accrescimento della quantitàdi dati utilizzabili per la ricerca nel campo

delle Scienze della Terra e alla diffusione delleinformazioni relative al rischio sismico. In-fatti, con l’aggiornamento continuo del data-base sismico e l’omogeneizzazione dei dati aglistandard richiesti per la ricerca, è possibilecontribuire attivamente al monitoraggio sismi-co del territorio, che, per quanto riguarda gliobiettivi del progetto, ha ricaduta soprattuttosociale.In particolare nelle aree sismiche o vul-

caniche attive, il progetto rappresenta uno stru-mento efficace e capillare di informazione esensibilizzazione al rischio, sia grazie al coin-volgimento diretto della comunità scolastica,sia per la divulgazione al grande pubblico.Il materiale didattico/divulgativo elaborato

dal Progetto Eduseis è visibile sul sito Internet( http://eduseis.na.infn.it ).

Dalle stazioni sismiche al sito web

Studiamo il terremoto: idee per lacostruzione di una unità didattica

Lo studio dei grandi eventi naturali (eruzio-ni, terremoti, frane) permette la realizzazione

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di attività didattiche finalizzate al coinvolgi-mento delle scuole in programmi di difesa e diprevenzione. Una unità didattica, costituitada un ciclo di attività didattiche, potrebbeessere strutturata in più fasi che coinvolgonol’intera classe attraverso l’equilibrio tra diversemodalità di studio: l’analisi qualitativa e quan-titativa e l’interpretazione dei dati.Uno degli argomenti di difficile compren-

sione della dinamica terrestre è il terremoto,capire perché, dove e come avviene, risultaspesso difficile da insegnare e da apprendere.L’importanza di questo argomento risulta e-vidente se si pensa che i terremoti sono digran lunga le catastrofi naturali che mietonopiù vittime e causano più danni al mondo ecirca un terzo della popolazione del nostro pia-neta vive in zone considerate “a rischio”. Iterremoti si studiano da sempre, ma le loroconseguenze sembrano oggi più gravi. La piùelevata densità della popolazione, anche nellearee a rischio maggiore e la potenziale vul-nerabilità, in caso di sinistro, di alcune in-frastrutture industriali (gasdotti e oleodotti,dighe, stabilimenti chimici), rende sempre piùnecessaria una efficace educazione al rischiosismico.Di seguito sono elencati alcuni obiettivi

che una unità didattica sulle Scienze della Ter-ra, e in particolare sui terremoti, dovrebberaggiungere.• Promuovere un approccio sperimen-

tale alla didattica della scienza attraverso -l’acquisizione del metodo del “saper fare” (mi-surare, osservare, formulare ipotesi e verifi-carle, acquisire ed elaborare le informazioni,esprimere e confrontare le proprie idee conquelle degli altri).• Favorire processi di introduzione e di

uso delle nuove tecnologie nella didattica.• Rispettare la consequenzialità logica

degli argomenti trattati, non abbandonarsi-all’improvvisazione: la curiosità degli studenti,oltre ad essere stimolata, deve trovare nellarealizzazione didattica una risposta adeguata,corretta dal punto di vista scientifico, espostacon un linguaggio semplice e rigoroso, corre-data di quella esperienza maturata con l’attivi-tà di laboratorio e/o di campagna estrema-

mente utile per potenziare la capacità di os-servazione, per acquisire una sufficiente ma-nualità nell’uso degli strumenti, unita ad unariflessione sui dati acquisiti direttamente. Inol-tre la consequenzialità logica deve essere pre-sente anche all’interno dell’unità didattica, leattività proposte devono tener conto di qualisaperi lo studente deve appropriarsi, per poter-li assimilare e rielaborare personalmente ed es-sere così in grado di cogliere i significati degliargomenti trattati connessi al tema generale.• Tener conto degli eventuali collega-

menti con altre discipline. Infatti per superareun certo tipo di cultura assai diffusa, quellodella estrema settorialità, è necessario far ma-turare negli studenti la capacità di collegare,di far interagire tra loro le diverse discipline.Per ciò che riguarda gli argomenti da svilup-

pare nell’unità didattica, si può cominciareponendosi le seguenti domande: perché avven-gono i terremoti? Quali sono i meccanismiche li provocano? È possibile conoscere in an-ticipo quando si verificheranno? Domande an-tiche cui solo recentemente, grazie alla formu-lazione della teoria della tettonica a placche,si è potuta trovare una risposta adeguata. Ilmovimento relativo delle placche, in cui è fran-tumata la crosta terrestre e gli attriti che neconseguono, sono sicuramente la causa princi-pale dei terremoti.Per concludere è importante che gli stu-

denti sappiano collegare il tema “terremoti”con lo studio dell’interno della Terra, in par-ticolare, come già accennato in precedenza,alla teoria della tettonica a placche essendoquesta teoria il momento di sintesi di diversemanifestazioni dinamiche ed evolutive che, dalpunto di vista geologico, caratterizzano il no-stro pianeta.

Le onde sismiche e le Slinky:impariamo divertendoci

In questo articolo è proposta una attività di-dattica da svolgere con studenti di scuole me-die inferiori e superiori.

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Obiettivo dell’attività è comprendere comesi propagano le onde sismiche nell’interno dellaTerra. Le onde sismiche sono delle pertur-bazioni che si propagano all’interno della Ter-ra, provocando le oscillazioni delle particellecostituenti il materiale attraversato. Il tipodi oscillazioni rilevate in superficie permettedi risalire al tipo di onda che ha attraversatol’interno della Terra. Nello specifico, se le o-scillazioni rilevate sono parallele alla direzionedi propagazione, l’onda si definisce di tipo P,se le oscillazioni sono perpendicolari alla di-rezione di propagazione, l’onda si definisce ditipo S.La modalità di propagazione delle onde P e

S può essere riprodotta utilizzando delle mollechiamate Slinky. L’esperienza può essere ef-fettuata da gruppi di studenti forniti di unamolla e di un cronometro: due studenti ten-dono l’estremità della molla, fino a tre o quat-tro metri di lunghezza. Se con le dita si com-primono tre o quattro spire della molla, il ri-lascio improvviso produrrà un movimento dicompressione e dilatazione che si propagheràlungo tutta la molla. Ogni volta che vieneraggiunta l’estremità della molla, l’onda cosìprodotta viene riflessa e percorrerà più voltel’intera lunghezza della molla. L’ oscillazionedelle spire, indotta dall’impulso di compres-sione, è parallela alla direzione di spostamentodell’impulso stesso. Questa modalità di propa-gazione è analoga a quella di un’onda P o lon-gitudinale.Se si pizzica una spira secondo una direzione

perpendicolare alla lunghezza della molla e sela si lascia improvvisamente, si genera un im-pulso che si propaga trasversalmente alla suadirezione di spostamento. Questa modalitàdi propagazione è analoga a quella di un’on-da S o trasversale. Con del nastro coloratoapplicato ad una spira, si potrà notare che èl’onda a propagarsi e non le spire a spostarsilungo la molla. Utilizzando il cronometro sipuò inoltre verificare che la velocità di sposta-mento degli impulsi lungo la molla è sensibil-mente più grande per gli impulsi longitudinalirispetto a quelli trasversali.Infine, se si lega alla estremità di una slinky

una piccola base di legno sulla quale si in-

colla una struttura di carta (cornici quadratedi carta, incollate le une sulle altre, che si-mulano i piani di un palazzo), e se si tende lamolla fino ad una lunghezza di tre o quattrometri, si imprime alla stessa, uno degli im-pulsi descritti in precedenza. La vibrazione,poco dopo dopo, determinerà l’oscillazione delpalazzo. Con questo piccolo esperimento simette in evidenza che l’ energia che si propagalungo la slinky, viene trasmessa al blocco dilegno che inizia a vibrare dando così un’ideadi quello che succede quando le onde sismicheraggiungono la superficie della Terra.

L’ informazione e la didattica alSismaLab

In un’area esposta di sovente ai rischi derivatida fenomeni sismici e vulcanici anche deva-stanti, il tema della consapevolezza dei citta-dini all’uso del territorio, al comportamentocorretto in caso di eventi dannosi, non può es-sere affrontato solo a seguito di situazioni diemergenza ma deve rappresentare una prioritàcontinua.Per fare ciò occorre stabilire un circuito

virtuoso di scambio e di collegamento fra le re-altà scientifiche e della ricerca con le strutturee le competenze che si occupano di educazionee informazione.Partendo da questa necessità la Città della

Scienza e l’ Università di Napoli, da tempocollaborano ad un progetto di ricerca, di di-vulgazione ed educazione al rischio sismico,inserito organicamente in reti nazionali e in-ternazionali.A marzo 2003, presso Città della Scienza,

è stata inaugurata una piccola area espositiva,un “laboratorio aperto”, SismaLab, che da al-lora ha visto coinvolti migliaia di studenti epubblico generico in attività educative, infor-mative e formative.I terremoti sono la manifestazione di forze

naturali non prevedibili, e pertanto, per ridur-ne i danni sia fisici che materiali, è possibilesolo cercare di conoscerli e comprendere per-ché, dove e come avvengono. Le attività didat-

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tiche, proposte al SismaLab, hanno l’obiettivodi diffondere le conoscenze attuali di sismolo-gia. Il SismaLab, costituito da 6 postazionimultimediali in rete e da oggetti ed elementiespositivi, è uno spazio interattivo, un boxinformativo, dove le scolaresche e i visitatorisi documentano e approfondiscono argomentidi sismologia. Questo spazio rappresenta unafinestra aperta sulla rete EduSeis dove le scuolein visita, operano su una vera stazione sismica(MSNI), connessa alla rete EduSeis

( http://eduseis.na.infn.it/rete/mappe.htm).

SismaLab è concepito come uno spazio la-boratorio dove si può:• consultare la banca dati dei terre-

moti• osservare, misurare ed analizzare i

segnali sismici registrati dalle stazioni dellarete Eduseis• conoscere l’origine e gli effetti dei ter-

remoti• osservare la sismicità e l’attività vul-

canica del pianetaTutte le attività proposte sono progettate

per i diversi livelli scolastici. Oltre ai cicli diattività didattiche, è stato costruito un pic-colo percorso espositivo che guida il visitatoregenerico alla comprensione del perché e delcome avvengono i terremoti e su cosa si puòfare per ridurre i danni. Inoltre, una voltaa settimana gli insegnanti possono incontrarsicon esperti delle Università e degli Enti diRicerca Campani e di Città della Scienza, perorganizzare e preparare le attività didattichedel museo, e di come inserirle nell’ambito deiprogrammi scolastici. Agli inesganti in vistaviene distribuito un booklet informativo inti-tolato: Terremoti: Come, dove, quando, per-chè. Il SismaLab, realizzato seguendo i prin-cipali obiettivi del progetto EduSeis, rappre-senta uno strumento efficace e capillare di in-formazione e sensibilizzazione al rischio, attra-verso:• la sperimentazione di nuove tecnolo-

gie nella progettazione di interventi didattici;• l’apertura della scuola al territorio

attraverso la sensibilizzazione al problema del

rischio e la partecipazione al monitoraggio delterritorio;• la realizzazione di un’occasione di-

scambio tra studenti, visitatori e protagonistidella ricerca scientifica attraverso l’organizza-zione di incontri e seminari;• l’uso di materiali didattici utili da in-

tegrare nella discipline curricolari.La metodologia didattica è centrata sull’

integrazione tra sapere e saper fare, sull’ inse-gnamento e l’ apprendimento cooperativo, par-tendo dalle competenze multidisciplinari pro-pedeutiche all’ uso della stazione sismica (nuo-ve tecnologie, matematica, fisica, scienze dellaterra. . . ), fino alle abilità necessarie per l’ ana-lisi dei sismogrammi. L’ originalità di questospazio espositivo risiede nel coinvolgere i vi-sitatori, in tema di sensibilizzazione al rischiosismico, attraverso la conoscenza delle originie degli effetti del fenomeno, non limitandosiad elencare le norme di comportamento pre-viste in caso di terremoto. Per concludere,le attività proposte al SismaLab sono un ten-tativo di risposta alla sempre più crescentedomanda di informazione sui terremoti, nellaconvinzione che una corretta opera di divul-gazione ed educazione al rischio sismico, possafornire gli strumenti adeguati per fronteggiaregli eventuali effetti catastrofici. Si ritiene, i-noltre, che l’azione culturale e formativa, trovinella scuola il principale interlocutore rappre-sentando essa stessa una rapida ed efficace viadi diffusione dell’informazione.

Attività al SismaLab

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L’ insegnamento delle Scienzedella Terra oggi

La geologia è la disciplina che studia la com-posizione,la struttura e la forma della Terrae i fenomeni che vi si svolgono, in particolarealla superficie, là dove l’ accesso è più immedi-ato. Essa è in parte una scienza fisica che, stu-diando le vicende ed i mutamenti della Terra,ne ricerca le cause e le correlazioni nell’intentodi pervenire a leggi generali; ed è anche sto-rica, in quanto cerca, partendo dall’osservazio-ne del presente,cerca di costruire l’evoluzionedella Terra nel tempo sino alla sua forma at-tuale. La geologia studia soprattutto fenomeniirreversibili avvenuti in epoche passate a par-tire dal presente e pertanto, può essere parago-nata ad un grande romanzo giallo in cui daindizi sparsi, si deve risalire alla ricostruzionelogica e coerente dell’ intera vicenda. La sper-imentazione può essere utilizzata solo per ana-logia, a ben precise condizioni. La verifica nonpuò che essere indiretta. Il ruolo della teoria,anche se carente e limitato, è tuttavia fonda-mentale per lo sviluppo di una scienza. Lastoria ricorda volentieri gli autori delle teorie,molto meno gli sperimentatori, che pure svol-gono un lavoro indispensabile accumulando da-ti. Una teoria infatti è innanzitutto unificante,in quanto dà una interpretazione generale deidati e delle osservazioni; poi vuole e deve es-sere predittiva ed euristica, stimolare cioè l’indagine.

La scienza infatti vuole essere, ed è, unadescrizione razionale della realtà; essa suscitainterrogativi, pone problemi, ma non pretendedi trovare né può dischiudere il senso della vitae dell’ universo.

Finalmente, oggi, le Scienze della Terrahanno visto riconosciuto il loro valore forma-tivo, ovvero quello di formare cittadini capacidi interpretare la complessità della realtà na-turale, al fine di operare scelte consapevoli.

Tra i vari aspetti della geologia, si è consol-idato in questo secolo, quello dei rischi ambi-entali. I principi basilari delle scienze dellaTerra dovrebbero naturalmente essere asso-ciati ad un’adeguata informazione sui delicati

equilibri che regolano il nostro pianeta e suglieffetti dell’impatto dell’uomo, in modo che glistudenti divenuti cittadini, siano messi in gradodi assumere in modo corretto oculate decisionisia personali che civiche che riguardano l’ am-biente e che vanno dalla gestione del suoloall’energia, all’acqua e alle altre risorse vitali.Gli studenti dovrebbero essere consci della li-mitazione delle risorse naturali, in modo checome cittadini, siano indotti a favorire unaeconomia più attenta al risparmio, al riutilizzoe al riciclaggio delle risorse. Occorre inoltreevidenziare l’importanza del fattore tempo ingeologia. Per rappresentare correttamente ledinamiche interne ed esterne della Terra, oc-corre che gli studenti si abituino a muoversimentalmente nelle differenti scale temporali,dai millisecondi ai miliardi di anni, durante iquali si sviluppano i processi geologici.Per insegnare, e per comprendere, le Scien-

ze della Terra non si devono conoscere soloargomenti, concetti, teorie, leggi, principi pro-pri delle scienze della Terra ma si deve esserepadroni degli strumenti di lettura, di interpre-tazione, di correlazione dei fenomeni geologici,in particolare della dinamica della Terra.Le Scienze della Terra si configurano quali

scienze non facilmente riproducibili in labo-ratorio, ed il tempo dedicato al loro insegna-mento è generalmente compreso in due soleore di lezione settimanali, nelle scuole superio-ri. Tutto ciò rende questa disciplina difficileda insegnare e da comprendere.

Concezioni relative alla geologia

In geologia, nella comprensione dei processigeologici sono particolarmente segnalati comeostacolo:1. Gli archi temporali in cui si svolgono

i processi, sono troppo lontani dall’ esperienzadiretta.2. Una difficoltà di fondo è quella di

mettere in rapporto reciproco termini e cate-gorie della lingua e degli usi quotidiani conquelli disciplinari.3. Generalizzata è la confusione riguar-

do ai significati delle parole "sasso", "pietra"

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e "roccia", specie gli uni in relazione con glialtri. C’è la tendenza, infatti, a pensare chei sassi e le pietre si distinguano per le dimen-sioni ridotte, che siano sassi solo gli esemplaricon forme arrotondate, e che le rocce debbanoavere grandi dimensioni. Spesso i ragazzi ri-corrono a conoscenze tratte dalla vita praticaper classificare o individuare campioni di roc-cia trattati a livello scientifico.4. Generalizzata risulta la confusione

tra roccia e minerali.5. Difficile è comprendere la distinzione

tra magma e lava, considerati da tutti sinoni-mi.6. Per le rocce vulcaniche (intrusive ed

effusive) ed il movimento del magma, le diffi-coltà di apprendimento possono essere impu-tate alla mancanza della consapevolezza degliordini di grandezza comparativi tra lo spes-sore medio della crosta terrestre e quello deglistrati fluidi.7. Parlando della sedimentazione, i ra-

gazzi associano al termine "detriti" l’idea discarti dell’attività umana, provocando qualcheconfusione tra geomorfismo naturale e trasfor-mazioni antropiche dellambiente: "i detriti pos-sono anche essere trasportati dall’ uomo".8. Si ritiene che il metamorfismo sia

dovuto esclusivamente ad agenti esogeni ed al-cuni credono che la temperatura nel metamor-fismo di contatto sia provocata dal sole.9. Uno dei limiti cognitivi largamente

diffuso tra i ragazzi è la concezione appiat-tita del tempo. La lentezza dei processi dierosione, invocata da alcuni per giustificare lapermanenza dei rilievi, sembra misurata suitempi umani. Infatti i ragazzi propongono, adesempio, di esporre alle intemperie, di innaffia-re o di mettere nell’acqua dei sassi per misu-rare in quanto tempo si corrodono e si arro-tondano immaginando di riprodurre l’azionedei fiumi e le trasformazioni esogene. Quindii ragazzi non riescono assolutamente a ren-dersi conto della differenza dei tempi geologicirispetto a quelli accessibili all’esperienza di-retta.La conoscenza comune insieme alle diffi-

coltà di apprendimento, sviluppa nell’indivi-duo concezioni che divergono da quelle "ac-

creditate", specialmente in campo scientifico.Concezioni divergenti da quelle "accreditate",sono state registrate in diversi domini, in par-ticolare con riferimento alla chimica e alle scien-ze della terra. Queste considerazione fatte fi-nora possono essere considerate delle barrierecognitive che sono di ostacolo alla compren-sione e alla assimilazione del sapere scientifico.Un esempio può essere la difficoltà di conside-rare sia cristallo che minerale il sale da cucina.Spesso ci si rende conto che la comprensione diconcetti scientifici è difficile perché mancanonozioni elementari di base, necessarie comeprerequisiti, che invece spesso nelle spiegazionisi danno come scontate o di facile compren-sione. Anche le parole traggono in inganno,non sapendo distinguere tra abitudini lingui-stiche generiche e linguaggio scientifico. Larappresentazione mentale della struttura delsottosuolo, sia su piccola che su grandi scale,è una delle più vaghe ed estranee ai modi dipensare dei ragazzi e dei profani, e ciò valeparticolarmente per la presenza dell’acqua eper il suo ruolo nei processi chimici e morfoge-netici delle rocce. Di fronte al complesso degliesempi riportati, dovrebbe apparire manifestoche limitarsi ad esporre le nozioni formali nonpuò produrre cambiamenti cognitivi consisten-ti, e comunque si scontra con l’invadenza diuna gran quantità di idee e di modi di pensareche travisano continuamente in larga misura ilsignificato dell’insegnamento svolto. Questapromiscuità, tocca le strutture e i processi piùprofondi del pensiero, per cui non sono soloi singoli contenuti specifici trattati ad esserneinvestiti, ma lo è l’ intero modo di interpretarlie di collegarli o meno alla restante conoscenzapersonale.

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Capitolo 2 LA RETE EDUSEIS

La rete EduSeis

La rete sismica EduSeis è costituita da com-ponenti ad alta tecnologia e basso costo.Attualmente è formata da nove stazioni

sismiche che registrano terremoti locali, re-gionali e telesismici, di cui quattro sono equi-paggiate con sensori PMD (20 s-20 Hz) a trecomponenti, tre con sensori Mark L-28LB (4.5Hz) e due con sensori Mark L4C-3D (1 Hz)sempre a tre componentiL’ enorme quantità di dati sismici regi-

strati dalle stazioni della rete, costituisce l’ ar-chivio dei dati sismici EduSeis facilmente ac-cessibile dagli insegnanti, studenti e pubblicoin generale, dal sitoWeb del progetto alla voceData Base (http://eduseis.na.infn.it).Questoarchivio-dati fornisce le registrazioni sismicheutilizzate nelle attività educative sulla sismolo-gia e sul rischio sismico.Le tracce degli eventi registrati e disponi-

bili sul sito web, possono essere visualizzate eanalizzate in maniera interattiva con un Ap-plet Java chiamato SeiSgram, sviluppato daA. Lomax dell’ Istituto Geoazur di Nizza. Que-sto applicativo consente agli studenti e agli in-segnanti di aumentare la scala dei segnali si-smici registrati, individuare il tempo di arrivodelle fasi principali ed inoltre per migliorarel’analisi, sono disponibili differenti filtri band-pass.Ogni stazione sismografica è composta da

un PC per la visualizzazione grafica del se-gnale registrato, da un sensore sismico (sismo-metro), da un apparato di registrazione (a-cquisitore sismico) e da un’antenna GPS perla sincronizzazione del tempo. Durante il pri-mo anno di sperimentazione, per il trasferi-mento dei dati dalle singole stazioni al ServerCentrale, dove sono analizzati da esperti ope-ratori, è stata utilizzata una connessione stan-dard telefonica, via modem.Tra i tutti dati recuperati dal Server Cen-

trale sono selezionati quelli di buona qualità,archiviati e resi disponibili on-line sul sito web

EduSeis.Dall’ inizio del 2002 una nuova generazione

di sistemi sismici di acquisizione (sistema hard-ware compatto da connettere ad un computer)e di trasferimento dati, è stato sviluppato incollaborazione con la French Agecodagis Com-pany Sarl (http://perso.wanadoo.fr/ageco). Intutte le stazioni della rete stiamo provvedendoad installare il sistema IRAE (Internet Re-mote Acquisition System) che permette il tra-sferimento di informazioni e dati velocementee in sicurezza, anche da stazioni molto lon-tane.La trasmissione dei dati al Server Centrale

e il collegamento tra i diversi PC delle stazionisismiche, avviene con l’utilizzo della rete In-ternet (protocollo TCP/IP). Il software IRAE,completamente scritto in Java, può essere in-stallato su sistemi che supportano la piattafor-ma Java: Linux, Windows per esempio. Con-trariamente al sistema tradizionale di acqui-sizione, tutti i dati registrati possono essere es-tratti dalle singole stazioni e trasferiti via FTPsul Server Centrale (FTP Server). La comu-nicazione giornaliera tra le stazioni e il ServerFTP è più economica, le stazioni sismiche pos-sono essere installate anche in zone molto lon-tane dai Centri di Ricerca ed inoltre questosistema basato su internet, facilita l’estensionedella rete sismica in tutto il territorio italiano.

Controllo remoto delle stazioni e sistema di acquisizione da

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I sensori sismici

E’ consuetudine, negli istanti successivi all’avvertimento di una scossa sismica, osservarei lampadari appesi al soffitto di casa. Perché?Il lampadario è, in effetti, una massa "relati-vamente" svincolata rispetto al suolo e, per-tanto, rimane in oscillazione anche dopo il ter-remoto. Se dopo aver avvertito una vibrazioneosserviamo che il lampadario è rimasto fermo,comprendiamo che a provocarla non è statoun terremoto. Il passaggio nei paraggi di unautomezzo pesante, per esempio, è in gradodi far vibrare il suolo con frequenze molto alteche non riescono ad innescare l’oscillazione dellampadario. Possiamo quindi dire che il lam-padario altro non è che un "sismoscopio", unostrumento per "vedere" le vibrazioni sismiche.Il principio di funzionamento di un sensore si-smico è simile a quello di un pendolo semplice:una massa pesante sospesa ad una molla mec-canica, tende a rimanere nella sua posizioned’equilibrio quando il suolo, e quindi la basee la struttura cui è sospesa, si muovono pereffetto del terremoto. In sismologia l’effettivomovimento del suolo, è ricavato individuandoil tipo di oscillazione nelle tre dimensioni dellospazio.Per questo motivo esistono sensori specia-

lizzati per la rilevazione del movimento verti-cale del suolo e altri specifici per il movimentoorizzontale.Sia i sensori sensibili ai movimenti verti-

cali che quelli sensibili ai movimenti orizzon-tali, sono costruiti e utilizzati in base al loro"periodo naturale". Per “periodo naturale” siintende il tempo impiegato da un pendolo percompiere un’oscillazione completa (e al qualecorrisponde naturalmente una “frequenza na-turale” di oscillazione).Il periodo naturale dei sensori può essere

"lungo" o "corto": lungo per i sensori sensi-bili alle basse frequenze, "corto" per i sensorisensibili alle frequenze più elevate.Se pensiamo ai sensori come ad antenne

accordate su determinate frequenze, essi saran-no più sensibili alle frequenze vicine alla pro-pria frequenza di risonanza, o al loro "periodonaturale".

In genere i sensori più utilizzati per il mo-nitoraggio di aree sismiche, sono quelli conun periodo naturale di circa 1Hz. I sensori"a lungo periodo" invece, sono utilizzati perrilevare le lente deformazioni della crosta ter-restre.Se interessa captare terremoti lontani, i

telesismi, che contengono principalmente bassefrequenze, occorre dotarsi di sensori a lungoperiodo. Se invece interessa la sismicità lo-cale, occorre dotarsi di sensori a corto periodocapaci di captare frequenze più alte.Ci sono inoltre dei sensori che sono stati

costruiti con accorgimenti tecnici così parti-colari da poter rilevare ogni tipo di frequenzatra zero e centinaia di Hertz. Questi sensorisono chiamati: sensori a larga banda, o Broad-band sensors.

I sensori della rete EduSeis

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Un particolare evento sismicoregistrato da sensori diversi.

Caratteristiche e differenze nelleregistrazioni sismiche

La funzione di un sensore sismico è quella ditrasformare le sollecitazioni meccaniche del mo-to del suolo in un segnale elettrico. I sensoriutilizzati in sismologia sono dei trasduttori inspostamento, in velocità e in accelerazione aseconda che la tensione prodotta in uscita èproporzionale allo spostamento, alla velocitào all’accelerazione del moto del suolo.

I trasduttori in velocità sono destinati allaregistrazione di eventi deboli o lontani e sonodedicati allo studio della struttura interna del-la Terra. Gli accelerometri sono in genereimpiegati nella registrazione dei forti movi-menti del suolo, negli studi di dettaglio sullasorgente sismica e sugli effetti dei terremotisulle strutture. Un’ulteriore classificazione deisensori è fatta sulla base dell’ intervallo di fre-quenza in cui lo strumento riproduce fedel-mente il segnale in ingresso.

I sensori “corto periodo”, caratterizzati dauna frequenza propria di 1-2 Hz, sono più sen-sibili alle alte frequenze, mentre i “lungo peri-odo” sono sensori sensibili alle basse frequenze.I “larga banda” o “Broad-band sensors, sonoinvece dei sensori costruiti con particolari ac-corgimenti tecnici così da poter rilevare ognitipo di frequenza tra zero e alcune centinaiadi Hertz.

Le registrazioni di un evento registrato asensori diversi saranno differenti a causa dellediverse caratteristiche tecniche degli strumenti.Le stazioni sismiche della rete EduSeis sonoequipaggiate con diversi tipi di sensori, questoconsente di fare un confronto della risposta edelle caratteristiche tecniche dei sensori. Inparticolare in figura è riportata la registrazionedella componente orizzontale del moto del suo-lo per il terremoto avvenuto nelle isole Sakhalin(Russia) il 4 agosto del 2000. L’ evento è statoregistrato da quattro stazioni sismiche: ISMIe NAPI sono dotate di un velocimetro a largabanda ( PMD Scientific, 20s-20Hz ), VESI è

equipaggiata con un velocimetro a corto peri-odo (Mark Products, 1-25 Hz) e BENI, situatapresso l’Università del Sannio, possiede un ac-celerometro ( EPISENSOR-Kinemetrics, 10s-100 Hz ). Le tracce sismiche della figura sonostate filtrate con un filtro passa-banda 0.05-0.5 Hz.Come si può vedere le registrazioni sono

molto diverse sia per il valore di ampiezzamassima che per il contenuto in frequenza.Sulle registrazioni di ISMI, NAPI e BENI sonoben evidenti le onde di superficie, riconoscibilisul sismogramma per l’ampiezza maggiore e ilcontenuto di più bassa frequenza rispetto alleonde di volume. La stazione di VESI dotatainvece di un sensore corto periodo, non ripro-duce bene i segnali a bassa frequenza e quindile ampiezze delle onde di volume dominano laregistrazione giustificando così la diversa scalausata per l’ asse delle ordinate. Si noti inoltreche il comportamento di un larga banda in ve-locità è molto simile ad un accelerometro, maquest’ultimo essendo sensibile ai piccoli movi-menti del suolo, presenta sulla traccia dell’evento di Sakhalin le onde P più evidenti chesulle altre tracce.

Il terremoto di Sakhalin registrato dalle stazioni EduSeis

Che cosa è una rete sismica

L’ insieme di stazioni sismiche distribuite su diuna determinata area, collegate in tempo realeattraverso sistemi di teletrasmissione dei datiad un unico centro di raccolta, costituisce una

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rete sismica. Molteplici sono gli scopi di unarete sismica: dalla localizzazione dei terremotiallo studio dell’evoluzione della sismicità intermini di distribuzione spazio-temporale, dalmonitoraggio e sorveglianza di aree tettonichesismo/vulcaniche attive all’approfondimentodei processi geodinamici e all’individuazione ecaratterizzazione di strutture sismogenetiche.In base alla distanza tra stazioni contigue

e alla copertura del territorio, si definisconoquattro tipologie di reti: rete sismica mon-diale, rete sismica nazionale, rete sismica re-gionale e rete sismica locale. Nella proget-tazione di una rete sismica il numero delle sin-gole stazioni e la loro distribuzione spaziale,sono stabilite in funzione della tipologia dellarete tenendo conto inoltre, dei vincoli postidalla morfologia del territorio e dall’accessoai siti. Attraverso l’analisi dei dati registratidalle stazioni della rete sismica, è possibile lo-calizzare i terremoti in maniera tanto migliorequanto più è garantita una copertura azimu-tale e in distanza del territorio, il più possibileomogenea. Saranno preferiti quei siti ubicatiin luoghi sia di facile accesso così da agevolarele operazioni di manutenzione della strumen-tazione, sia lontani da attività antropiche eda sorgenti di rumore così da assicurare unasituazione di basso rumore di fondo. Di normasarebbe opportuno eseguire uno studio di det-taglio della geologia del sito, in modo da e-scludere quei luoghi per i quali le caratteri-stiche meccaniche dei terreni superficiali, pos-sano modificare sensibilmente il segnale sismi-co.La sorveglianza sismica del territorio ita-

liano è affidata da molti anni dall’ IstitutoNazionale di Geofisica e Vulcanologia. La ReteSismica Nazionale Centralizzata, (RSNC), ècostituita da 90 stazioni sismiche di cui quat-tro tridirezionali dotate di sensori verticali acorto periodo (S13 Teledyne Geotech). I se-gnali acquisiti dalle singole stazioni sono in-viati in tempo reale mediante linee telefonichededicate, al centro d’acquisizione dati di Romapresso la sede dell’ INGV. Il servizio di sorve-glianza è attivo 24 ore su 24, 365 giorni l’annoe permette di registrare sia gli eventi che avven-gono sul territorio nazionale che quelli che av-

vengono in altri punti della Terra. La RSNCha un duplice scopo: quello della comunicazio-ne tempestiva agli organi della Protezione Civi-le dei dati di localizzazione e grandezza deiterremoti che colpiscono il territorio nazionalee quello di produrre e diffondere le informazioniscientifiche di base (localizzazione ipocentrale,meccanismo focale, magnitudo) per migliorarela conoscenza delle caratteristiche spazio-tem-porali della sismicità sul territorio nazionalecon particolare attenzione alla comprensionedei processi sismogenetici.La Global Seismo-graphic Network del consorzio IRIS, sviluppae controlla la rete sismica mondiale.

La rete sismica Nazionale centralizzata

La Global Seismographic Network

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La stazione sismica MSNInell’area di riconversione dell’ex

Ilva di Bagnoli (Napoli)

La stazione sismica MSNI della rete EduSeis,collocata nello Science Centre di Città dellaScienza, si trova nel quartiere di Bagnoli, un’a-rea ex-industriale in fase di riconversione carat-terizzata da ciminiere e radure desertiche dovesi ergeva l’ Italsider. Si tratta di un grandedistretto industriale, sorto nel 1904 sulla basedei primi insediamenti litoranei ottocenteschiprogressivamente espanso nell’entroterra. Oggile fumiganti ciminiere dell’acciaieria sono statedefinitivamente spente e dal 1994 una deli-bera del CIPE ha predisposto un piano di re-cupero ambientale, per il monitoraggio e labonifica dell’area industriale. Nell’ambito diquesto piano, spesso capita di udire tre sirenedi avvertimento accompagnate da una forteesplosione, che annunciano l’abbattimento del-le torri caldaie dell’ ex Italsider. La presenzadi una stazione sismica in questa area di ricon-versione, ha permesso di registrare un’esplosio-ne e quindi la caduta di pezzi di storia dell’exIlva di Bagnoli.

Counts

(unità

arbitrarie)

Tempo (s)

Abbattimento delle torri dell’ex-Italsider di Bagnoli (Na)16/03/2004, 16:20:00.0 UTC

Registrazione dell’abbattimento delle torri

Come i terremoti, le sorgenti artificiali, e-splosioni chimiche o nucleari, generano segnalisismici (onde elastiche) che viaggiano nella Ter-ra. Le stazioni di una rete sismica possonoregistrare anche i più piccoli movimenti delsuolo determinati sia da un evento sismico cheda un’esplosione. L’ analisi dei sismogrammi,inoltre, consente non solo di stimare la loca-

lizzazione della sorgente, ma anche di discrimi-nare il tipo di sorgente. Un’esplosione puòessere schematizzata come l’improvvisa appli-cazione di un impulso di pressione all’internodi una piccola cavità con simmetria sferica.Si tratta quindi di una sorgente isotropa, tipi-camente impulsiva, concentrata nello spazio,che emette energia elastica con treni d’onda dibreve durata generati da successive compres-sioni e rarefazioni del mezzo (onde longitudi-nali). Le onde si propagano allontanandosidalla sorgente, con uguale ampiezza, lungo di-rezioni radiali e secondo fronti d’onda sferici.

Schema di una sorgente esplosivaSchema di una sorgente esplosiva

Piccola cavità o

superficie sferica

Piccola cavità o

superficie sferica

Propagazione verso l’esterno

delle onde P

Propagazione verso l’esterno

delle onde P

La sorgente dei terremoti è una sorgentecomplessa tipicamente associata a fenomenidi rottura lungo superfici chiamate faglie. Inconseguenza della fatturazione, i comparti diroccia ai lati della faglia, dislocano relativa-mente l’uno rispetto all’altro; il modello chemeglio rappresenta la dislocazione sul pianodi faglia, è il modello a doppia coppia di unsistema di forze. Il repentino rilascio di ener-gia elastica che accompagna la fatturazione divolumi di roccia della crosta terrestre, generaonde sismiche differenti che si propagano intutte le direzioni. Le onde irradiate dalla sor-gente sono onde di volume (P e S). Le onde Psono onde longitudinali, mentre le onde S sonoonde trasversali generate da sforzi di taglio.

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Schema di una sorgente naturale

La discriminazione tra sorgente naturalee sorgente artificiale, è generalmente basatasull’analisi delle forme d’onda caratteristicheche permettono di distinguere un terremotoda un’esplosione. In teoria, una sorgente es-plosiva all’interno di una Terra a simmetriasferica, non produce deformazioni di taglio allasorgente, pertanto onde trasversali non pos-sono essere direttamente generate o eccitateda un’esplosione. Dal 1963, le reti sismichehanno assunto un ruolo sempre più impor-tante nell’ambito dei programmi di riduzione econtrollo delle esplosioni sotterranee. I segnalisismici generati da sorgenti artificiali, infatti,possono essere osservati in tutto il mondo sola-mente con metodi sismologici. Nel 1996 nascel’ IMS un sistema internazionale di monitorag-gio su scala mondiale (assistito da un Centrointernazionale per la raccolta e l’ elaborazionedei dati) costituito da 321 stazioni di rileva-mento, distribuite in tutto il mondo, di cui170 stazioni sismiche (50 primarie e 120 ausi-liarie), 80 radionuclidiche, 11 idroacustiche e60 infrasoniche. Obiettivo del sistema è quellodi monitorare l’ambiente atmosferico, marinoe sotterraneo al fine di identificare e localiz-zare eventuali segnali ed operare una discri-minazione tra eventi naturali (ad esempio ter-remoti) ed eventi sospetti (possibili esplosioninucleari). Tale sistema consente di rilevareeventi sismici di magnitudo 4,2 (pari ad unaesplosione nucleare di 1 kilotone) e di localiz-zarli entro un’area di 1.000 chilometri quadrati.I dati registrati dalle stazioni sismiche, sono

utilizzati anche nell’ambito di ricerche sismo-logiche atte a migliorare la conoscenza scien-tifica della struttura interna della Terra e nellamitigazione del rischio sismico.

Early-warning: nuovi sistemi dipre-allarme dei terremoti

Negli ultimi tempi sono stati compiuti note-voli progressi nella ricerca scientifica per lariduzione del rischio sismico, grazie soprat-tutto allo sviluppo di reti di monitoraggio si-smico sempre più dense e tecnologicamenteavanzate, che permettono di raccogliere un grannumero di dati.I progressi tecnologici nella strumentazione

sismica, i sistemi di comunicazione digitali ela crescente velocità nell’analisi dei dati, con-sentono l’implementazione di sistemi di moni-toraggio in tempo reale per i terremoti. Trai metodi sviluppati notevole, interesse susci-tano i sistemi di pre-allarme detti sistemi diearly-warning. I sistemi di early-warning sonosistemi di preavviso che svolgono un’attenta econtinua operazione di sorveglianza, capaci diannunciare l’arrivo d’onde sismiche potenzial-mente distruttive prodotte da un terremotodistante, prima che queste siano avvertite dallapopolazione. Un sistema d’early-warning ècostituito da una rete sismica che è in grado digarantire una copertura particolarmente densasoprattutto in corrispondenza della regione sor-gente dei terremoti a forte potenziale distrut-tivo (M>4). In questa zona, la distanza trale stazioni sismiche è generalmente di 25 km.Una così fitta copertura è fondamentale nellafase d’individuazione di un segnale “utile”(le-gato al superamento di una data soglia di uncerto parametro del moto del suolo) e nell’accu-ratezza della stima della localizzazione e dellamagnitudo del terremoto. I primi secondi diregistrazione acquisiti dalle singole stazioni,sono inviati, tramite un rapido sistema di tele-metria, ad un sistema centrale che ne esegue

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l’analisi. L’efficienza del metodo può essere in-crementata progettando un sistema in cui ognisingola stazione è una sorgente d’informazioneche, dopo aver eseguito una prima analisi delleforme d’onda, invia i parametri d’interesse alsistema centrale. Questo ultimo raccoglie idati, li confronta e stabilisce se “dare l’allarme”o meno. Con un anticipo di 10 o 20 secondi, infunzione della distanza tra l’epicentro del ter-remoto e la struttura o le strutture che devonoessere “allertate”, il sistema di pre-allarme in-via l’informazione circa la possibile ampiezzae durata del moto del suolo prodotto da ter-remoti distanti. Ciò permette di rallentare otemporaneamente arrestare il trasporto pub-blico, chiudere i gasdotti, disattivare le ap-parecchiature soggette a danni per vibrazioni,avviare i generatori d’emergenza, allertare ivigili del fuoco, archiviare i dati, ecc. Uneventuale ritardo nella trasmissione delle in-formazioni dalle stazioni della rete sismica alsistema centrale, si traduce in un ritardo nelladiffusione del pre-allarme (warning).

L’unità “RISSC” (Ricerca in SismologiaSperimentale e Computazionale) del Diparti-mento di Fisica dell’ Università di Napoli “Fe-derico II” e l’Osservatorio Vesuviano (IstitutoNazionale di Geofisica e Vulcanologia), nell’am-bito di un progetto scientifico per la riduzionedel rischio sismico, sta procedendo all’imple-mentazione di un’avanzata rete sismica multi-componente nella regione sorgente del terre-moto dell’Irpinia del 1980 (Mw 6.9). La zonadella faglia dell’Irpinia può essere consideratacome un laboratorio naturale dove investigarei dettagli a piccola e a grande scala della frat-tura sismica (da poche centinaia di metri a di-versi km). La rete sarà costituita da circa 30sismografi digitali a sei componenti, dispiegatisu di un’area di 100x80 km2 intorno all’areaepicentrale dell’evento sismico, con una distan-za tra le stazioni minore di 15 km. Ogni stazio-ne sismografica sarà equipaggiata con un acce-lerometro tri-assiale e un sismometro a cortoperiodo, con l’eccezione di 5 stazioni che avran-no un sensore a larga banda al posto del cortoperiodo. L’apparecchiatura sismica e la geome-tria della rete, sono state progettate per regi-strare anche i più piccoli movimenti del suolo

prodotti da terremoti con magnitudo intornoa 2. La comunicazione tra le stazioni dellarete e il centro d’elaborazione dei dati sismicia Napoli, avviene grazie all’ esistenza di duesottoreti. La prima consente la trasmissionedei dati provenienti da gruppi di stazioni adun server centrale (HUB) attraverso ponti ra-dio. La seconda permette la trasmissione at-traverso la linea digitale ADSL, delle infor-mazioni raccolte dal server centrale al cen-tro raccolta dati di Napoli. La rete sismicadell’Irpinia, per la sua struttura e per le suefinalità, può rappresentare un prototipo di si-stema di early-warning per la regione Campa-nia. A titolo di esempio proviamo a calcolareil tempo di pre-allarme alla città di Napolinel caso del terremoto dell’ Irpinia del 1980.In figura è mostrata la distribuzione di alcunestazioni della rete tra la zona epicentrale e lacittà di Napoli.

Epicentro del terremoto del23 novembre 1980, M =6.9w

Legenda

Stazioni sismiche

Epicentro

Principali stazioni della rete nei pressi dell’epicentro

Il tempo d’early-warning è dato da:TW=TS-Tr dove TS è il tempo d’arrivo

della prima onda S alla città di Napoli, men-tre Tr è uguale alla somma tra il tempo ne-cessario al sistema per riconoscere il segnale“utile” (Td) e il tempo necessario per ana-lizzare le forme d’onda acquisite (Tpr). Si noticome il tempo di preavviso cresce con la di-stanza dall’epicentro. Affinché il sistema sia ingrado di “allertare”, al sito sensibile TW deveessere maggiore di zero. Assumiamo cometempo d’inizio dell’evento sismico il tempo delprimo arrivo dell’onda P alla stazione più vi-cina all’epicentro (20 km di distanza epicen-trale). Dalla figura che segue, che mostra una

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simulazione del terremoto dell’Irpinia, si evinceche per una stazione posta a 35 km di distanzaepicentrale l’arrivo della prima onda S variatra 7-9 sec, mentre a 95 km di distanza, ovveroalla stazione sismica localizzata a Napoli, variatra 22-25 sec. Quindi in base al tempo di ar-rivo dell’onda sismica distruttiva, è possibilecalcolare il tempo di pre-allarme che è stimatoessere inferiore ai 5 sec per un terremoto dimagnitudo 6.

STA01-R =20 Kmepi

STA01-R =35 Kmepi

STA01-R =50 Kmepi

STA01-R =75 Kmepi

STA01-R =100 Kmepi

P S

P S

P S

P S

PS

2.5s

4.5s

6.0s

7.5s

11.5s

Accelerogrammi simulati

Il terremoto di Parkfield del 28settembre del 2004

PremessaL’articolo è stato scritto sulla base dei la-

vori pubblicati sui seguenti siti web:http://quake.usgs.gov/research/parkfield/-

index.htmlhttp://www.cisn.org/special/evt.04.09.28/http://www.cisn.org/special/evt.04.09.28/-

parkfield.htmlSi ringrazia, inoltre, il professore Alberto

Nichelini dell’Istituto Nazionale di Geofisica eVulcanologia di Roma, per l’immediata dispo-nibilità a fornire informaziomi utili alla stesu-ra dell’articolo

IL 28 settembre 2004 alle 17:15:24.0 UTC(10:17:00.0 ora locale), un forte terremoto dimagnitudo Mw 6.0 ha avuto luogo sulla fagliadi San Andreas (California centrale). L’eventoprincipale, localizzato ad 11 km di distanza

dalla città di Parkfield, ad una profondità dicirca 8 km, è stato seguito da un forte after-shock di magnitudo 5.0 all’incirca 4 minutidopo. Gli studi preliminari, condotti dall’Uni-ted States Geological Survey e dall’UC di Ber-keley, hanno indicato che il terremoto ha avutoun meccanismo di rottura di tipo strike-slip epropagazione della rottura in direzione nord-ovest e sud-est. Durante il terremoto di Park-field, un totale di 56 sensori tre componenti,installati fra i 20 e i 10 chilometri di distanzadalla faglia, hanno registrato le accelerazionidel suolo. Le analisi delle misure relative allestazioni sismiche più vicine alla faglia, hannofornito valori di accelerazione del suolo com-prese tra 0.13g e 2.5g. I valori maggiori delleaccelerazioni sono concentrati in aree a nord-ovest e a sud-est dell’epicentro e risultano con-sistenti con un meccanismo di rottura bila-terale.

La faglia di San Andreas è una fratturanella crosta terrestre che separa la placca Nord-Americana da quella Pacifica. E’ lunga circa1300 km, ha un andamento approssimativa-mente verticale che, dall’Oceano Pacifico convarie diramazioni, penetra nel continente ame-ricano all’altezza dal Golfo della California -(Mar di Cortez) e prosegue fino Capo Men-docino nel Nord della California. La faglia diSan Andreas è famosa in quanto genera i fre-quenti terremoti della California ed è una dellaprincipali strutture crostali simogenetiche delpianeta.

La città di Parkfield è situata a poche centi-naia di metri a est del segmento principaledella faglia di San Andreas, dove i movimentirelativi di scorrimento orizzontale fra puntiadiacenti sui lati opposti della faglia, sono ditipo laterale destro sia sismici che asismici-(creep). Dati geodetici e sismici, confermanoche la sezione della faglia a sud di Parkfieldha prodotto, con apparente regolarità, sei fortiterremoti a partire da quello di Fort Tejon del1857. Il terremoto del 2004, pertanto, è il set-timo di una serie di eventi sismici molto similiche si sono ripetuti nel tempo lungo lo stessosegmento della faglia di San Andreas nel 1857,1881, 1901, 1922, 1934 nel 1966.

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Sismicità storica lungo il segmento di faglia

A causa della notevole attività sismica, nel1970 sismologi e geologi delle agenzie di go-verno e delle università, iniziarono a moni-torare l’area intorno alla città di Parkfield.Nel 1985 lo United States Geological Sur-

vey e lo stato della California, hanno avviatoun progetto di previsione dei terremoto negliUSA, il Parkfield Earthquake Experiment, permeglio conoscere quello che succede lungo lafaglia di San Andreas e nelle immediate vi-cinanze, prima, durante e dopo un terremoto.A tale scopo una dense rete di strumenti didiverso tipo, sono stati installati nell’area diParkfield, con lo scopo di “catturare” i possi-bili segnali precursori di un terremoto di ma-gnitudo 6.Gli studi effettuati da Bakun e McEvilly

nel 1979 e nel 1984, e da Bakun e Lindh nel1985, portarono all’osservazione che terremotisimili erano avvenuti in intervalli regolari ditempo nei dintorni di Parkfield. Inoltre, inbase alla constatazione della similitudine frale forme d’onda delle registrazioni dei terre-moti più recenti (1922, 1934 e 1966), Bakune Lindh definirono questi terremoti caratte-ristici in quanto occorsi nella stessa area, sullastesa faglia, con identico meccanismo di rot-tura e conmagnitudo simile (circa 6.0). Basan-dosi sull’analisi dei dati geodetici che eviden-ziavano una significativa deformazione del su-olo e sul calcolo del periodo di ritorno dellerotture caratteristiche che prevede una periodi-cità di 22 +/- 5 anni, lo United States Geolo-gical Survey e lo stato della California, formu-larono la previsione, per il 1985, che un terre-

moto di magnitudo 6.0 sarebbe dovuto avveni-re nel 1988 con un margine di errore tempo-rale di 5 anni (entro il 1993). Il terremoto del28 settembre del 2004, avvenuto nel medesimosegmento di faglia che era stato oggetto dellaprevisione 38 anni dopo l’evento del 1966, èstato immediatamente identificato dai ricerca-tori come l’evento atteso. In realtà, a parte ilmancato riscontro temporale, vi sono delle dif-ferenze tra questo evento sismico e quelli chel’hanno preceduto. Innanzitutto l’ipocentrodel terremoto è stato localizzato circa 20 kma SE rispetto a quelli del 1934 e 1966. Larottura si sarebbe dovuta propagare da nord-ovest verso sud-est come per i terremoti del1922, 1934 e 1966 e invece è stata osservatauna rottura bilaterale verso nord-ovest e versosud-est. Inoltre, mentre i terremoti del 1934 edel 1966 sono stati preceduti da un evento pre-monitore di magnitudo 4.5 (foreshock) circa17 minuti prima, nessun foreshock ha antici-pato il terremoto del 2004. Tuttavia, a partel’errore nella determinazione della finestra tem-porale, la previsione del luogo, della magni-tudo e del meccanismo di rottura lungo lafaglia erano corretti confermando la validitàscientifica della previsione. Questo risultatoè da considerarsi positivo soprattutto perchésottolinea l’importanza dell’esperimento di Par-kfield, grazie al quale i ricercatori possono la-vorare su di una enorme quantità di dati di di-versa tipologia con il fine di ottenere una mag-giore comprensione dell’intero ciclo sismico:prima, durante e dopo il terremoto. Con l’obi-ettivo di ottenere una maggiore comprensionedella fisica del fenomeno sismico, nel mese digiugno del 2004 è iniziato un progetto chia-mato “SAFOD”. Il SAFOD è una compo-nente di un grande progetto di ricerca a scalacontinentale chiamato EarthScope finanziatodal National Scientific Foundation e condottoin partnership con l’US Geological Survey. IlSAFOD prevede la perforazione della fagliaper estrarre campioni di roccia e fluidi da ana-lizzare nei laboratori e l’installazione di stru-menti di rilevamento direttamente al di sottodella faglia di San Andreas. Questi strumenticollocati a tre-quattro km al di sotto dellacrosta terrestre, sono un osservatorio sotter-

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raneo per monitorare i processi chimico-fisiciche generano i terremoti e per ottenere infor-mazioni sulla composizione e sulle caratteri-stiche meccaniche delle rocce all’interno di unazona di faglia attiva.In figura il segmento della faglia è ripor-

tato in due colori per evidenziare le modalitàdi deformazione lungo la faglia stessa. In rossoè indicata la zona ora bloccata che ruppe neigrandi terremoti del 1906, 1857 e 1989, in az-zurro, lo scorrimento asismico. In figura è ri-portata, inoltre, la localizzazione dell’esperi-mento SAFOD.

Il terremoto del 26/12/2004 inIndonesia

Il 26 dicembre alle ore 1:58 italiane, (ore 0:58Tempo Universale e ore 7:58 a Sumatra), siè verificato uno dei più importanti terremotiregistrati negli ultimi 100 anni, con una ma-gnitudo stimata Mw 9.0. L’epicentro è statolocalizzato a largo della costa nord-occidentaledell’isola di Sumatra (3.307◦ Nord, 95.947◦

Est) alla profondità di circa 20 km. Nelle oresuccessive numerose repliche hanno seguito l’e-vento principale, delle quali la più importante

è avvenuta lo stesso giorno, alle 4:21 UTC,di magnitudo 7.3. L’insieme delle repliche èstato localizzato su di una regione avente unaestensione di circa 1200 km, fino all’isola diAndaman. Questo evento può essere consi-derato uno dei più grandi terremoti della sto-ria al pari di quello avvenuto nel marzo 1964a Prince William Sound, Alaska (M 9.2) oa quello del Cile nel 1960 (M 9.5). I terre-moti più forti dal 1900 sono quasi tutti asso-ciati a “mega-thrust”. Si tratta di terremotiprodotti dalla convergenza di placche litosferi-che che si scontrano immergendosi l’una sottol’altra nel mantello, con un processo detto disubduzione. In queste aree di convergenza,spesso si generano terremoti capaci di innesca-re onde di tsunami che causano danni in un’a-rea molto più grande di quella direttamentecolpita dallo scuotimento vicino alla rotturadel terremoto. Le onde di tsunami associate alterremoto delle 26 dicembre, si sono propagatein tutte le direzioni, ma con un’evidente con-centrazione in direzione est-ovet, interessandole coste della Thailandia ad est e quelle delloSri Lanka ad ovest. L’arrivo dello tsunamisulle coste della Thailandia, si è manifestatocome un ritiro del mare cui ha fatto seguitol’inondazione, mentre lo tsunami che si è pro-pagato verso ovest (Sri Lanka), è stato carat-terizzato da una prima onda positiva, seguitada una negativa. In questo caso l’arrivo dellotsunami sulle coste dello Sri Lanka, come suquelle dell’India e delle isole Maldive, si è ma-nifestato come una inondazione cui ha fattoseguito il ritiro del mare. Il maremoto, alcontrario del terremoto, può essere "previsto"una volta che si conosce la posizione e la ma-gnitudo del terremoto che potrebbe averlo ge-nerato. Considerata la velocità di propagazio-ne delle onde di maremoto (alcune centinaiadi km/ora), il tempo impiegato per raggiun-gere coste distanti migliaia di chilometri è dialcune ore. C’è quindi il tempo per attivareprocedure di allertamento.

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Massima altezza del mare

Sumatra, costa nord-ovest 10-15 metri

Sri Lanka , costa est 5-10 metri

India, costa est 5-6 metri

Isole Andamane < 5 metri

Thailandia, isola di Phuket 2-3 metri

Kenia 2-3 metri

Massima altezza del mare

Metri

Contesto sismo-tettonicoIl devastante terremoto del 26 dicembre

del 2004, è un terremoto superficiale che siè verificato in corrispondenza dell’interfacciatra la placca Indiana e quella di Burna. Inquesta regione la placca Indiana si muove versonord-est con una velocità di circa 6 cm/annorispetto alla placca di Burna. Lo scontro trale due placche determina la discesa nel man-tello della placca Indiana in corrispondenzadella fossa della Sonda, che si trova ad ovestdell’epicentro del terremoto. La fossa dellaSonda è quindi, l’espressione superficiale dellaconvergenza obliqua tra le placche dell’India edell’Australia, situate a sud-ovest della fossa,verso le placche Eurasiatica e della Sonda si-tuate a nord-est. La deformazione dovuta allaconvergenza, è testimoniata dalla presenza difaglie di tipo inverso a basso inclinazione -(thrust) in corrispondenza della fossa, con slipdi direzione perpendicolare alla fossa e faglietrascorrenti presenti a circa cento chilometri aest della fossa con slip parallelo alla direzionedella fossa. Il terremoto del 26 dicembre èstato causato da unmeccanismo principalmen-

te di tipo compressivo lungo una faglia inversasituata al largo della costa nord-occidentale diSumatra. Gli studi sulla localizzazione dellazona origine dello tsunami, mostrano che l’ar-rivo delle onde in India e nello Sri Lanka, ècoerente con una faglia che si estende a norddell’epicentro del terremoto, verso le isole diAndaman e Nicobar, con una direzione NNO-SSE.

Analisi dell’evento

Le principali caratteristiche del terremotonon sono ancora totalmente conosciute, maè possibile stimare alcuni parametri come ilmeccanismo alla sorgente. La maggior partedei centri di ricerca ipotizza che l’evento si-smico sia stato causato dall’improvviso rilasciodi tensione accumulatosi durante il processodi subduzione della placca Indiana al di sottodella placca di Burna, in corrispondenza diuna faglia orientata Nord 310◦. Per quantoriguarda l’estensione della zona di rottura, perun terremoto di magnitudo 9.0 sembra lecitosupporre che la rottura abbia coinvolto un’areadi 1200 km di lunghezza e 30-40 km di larghez-za. Analizzando i sismogrammi registrati allemolte stazioni sismiche esistenti, è stato possi-

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bile spiegare il processo di rottura consideran-do due sub-eventi distribuiti approssimativa-mente tra i 5 e i 20 km di profondità. Nelprimo episodio la rottura si è propagata per400 km dall’ipocentro verso NO per circa 200secondi con una velocità di 2.0-2.5 km/sec.Con il secondo episodio, invece, la rottura si èpropagata molto lentamente per circa 800 kmsul segmento di faglia a N-NO, verso le isole diNicobar e Andaman. La dislocazione, deter-minata con l’inversione dei dati sismici relativial primo episodio di rottura, ha dato un valoredello slip medio di circa 10 metri. Ciò implicaun sollevamento del fondo del mare sopra lafaglia di qualche metro a causa del terremoto.

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Capitolo 3 APPROFONDIMENTISCIENTIFICI

La recente storia dello Stromboli

Intervista a Paolo Gasparini: prof.Ordinariodi Fisca terrestre, Dip. di Scienze Fisiche,Università di Napoli "Federico II"; Direttoredel Gruppo Nazionale per la Vulcanologia -INGVQual’ è la situazione attuale del vulcano?Attualmente la situazione è instabile. Lun-

go la Sciara del Fuoco si sono accumulati co-late di lava e scorie, la nicchia della franadel 30 dicembre 2002 è di nuovo riempita damateriale non compatto. L’attività ai craterisommitali è irregolare e potranno esserci nuovieventi esplosivi del tipo di quelli del 5 aprile.

Lo tsunami del 30 decembre 2002

Ci sono stati eventi simili nel passato, equal’ è stata la genesi dello Tsunami del 30dicembre scorso?Nel 1930 e negli anni cinquanta, ci sono

state forti eruzioni esplosive e nel 1930 accom-pagnate anche da uno tsunami. Per quantoriguarda la genesi dello tsunami del 30 dicem-bre 2002 è stata una frana sottomarina, ac-compagnata da una serie di ingenti franamentidi parti della Sciara.Attualmente quali sono i presidi presenti

sull’isola per il monitoraggio del vulcano?Esiste un presidio INGV-Protezione Civile

all’Osservatorio di Stromboli, al quale conver-

gono i segnali di una rete sismica di alcunimisuratori GPS di deformazioni del suolo edi un ondametro. Controlli periodici e fre-quenti delle deformazioni del suolo, sono ef-fettuati con tecniche satellitari e lo stato dellaSciara è monitorato attraverso sorvoli e conalcuni misuratori di deformazioni. La compo-sizione dei gas emessi dal vulcano e lo statotermico della parte alta del vulcano e dellaSciara, sono monitorati con frequenza gior-naliera. Rilievi batimetrici soono effettuaticon cadenza bimestrale per rilevare variazioninella morfologia del fondo sottomarino.

Avreste mai immaginato di poterfare la TAC ad un vulcano?

Intervista a Aldo Zollo: prof.Ordinario di Sis-mologia, Dip. di Scienze Fisiche, Universitàdi Napoli "Federico II"Perché fare una tac al Vesuvio?L’idea di eseguire un esperimento sismico

di alta risoluzione sul Vesuvio è nata dall’e-sigenza di una ricostruzione, la più dettagliatapossibile, dell’immagine profonda del vulcano,inclusa l’ubicazione e la forma del serbatoiomagmatico. La conoscenza approfondita dellastruttura del vulcano e del sistema di alimen-tazione profondo, permette di realizzare, at-traverso simulazioni, scenari eruttivi realisticie quindi di notevole interesse per la definizionedi piani di emergenza e di evacuazione.Come è stato organizzato l’esperimento?L’intero progetto TomoVes (Tomografia del

Vesuvio) si è articolato in tre fasi. La primafase (acquisizione) e la seconda (analisi e mo-dellazione) avevano come obiettivo un espe-rimento preliminare che consentisse un’analisidi fattibilità delle fasi successive, più impe-gnative e complesse. La terza fase è consi-stita nell’esecuzione di un esperimento tridi-

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mensionale usando sorgenti esplosive a terra(cariche di dinamite) e in mare (cannonciniad aria compressa), con registrazioni preva-lentemente a terra. L’esperimento è stato resopossibile grazie alla collaborazione dell’ Uni-versità di Napoli con il Dipartimento di Pro-tezione Civile e con l’Esercito Italiano che mon-tarono il campo base nel Comune di Terzigno,curarono il trasporto degli esplosivi e parte-ciparono al lavoro di campagna. Ai quattroesperimenti condotti nell’area nel 1994, 1996,1997 e 2001 hanno partecipato 20 istituti ita-liani e stranieri e circa 300 operatori, tra ricer-catori, studenti e tecnici.

Mappa dell’ubicazione delle stazioni sismiche

Quali sono stati i principali risultati delprogetto?Il principale risultato riguardante la strut-

tura superficiale del vulcano è la definizione diunmodello tri-dimensionale ad alta risoluzionedel Vesuvio fino ad una profondità di 4-5 km.Questo modello è attualmente utilizzato perlocalizzare con estrema precisione i terremotivesuviani e determinarne i loro meccanismi. Ilrisultato più inatteso e più interessante da unpunto di vista vulcanologico è stato l’identifi-cazione di un esteso strato (20 x 20 km2) abassa velocità ad una profondità di circa 8-10km che, per proprietà elastiche e reologiche, èriconducibile ad un serbatoio magmatico medio-crostale. Gli esperimenti tomografici non han-no evidenziato la presenza di grossi stoccaggidi magma a piccole profondità. La sorpren-

dente estensione dello strato magmatico medio-crostale è compatibile con l’osservazione chealcune centinaia di migliaia di anni fa l’attivitàeruttiva della nostra regione interessava unavasta area dal vulcano di Roccamonfina, allazona di Villa Literno, all’isola d’Ischia ed allezone dove ora sorgono il Vesuvio e i CampiFlegrei.

Le applicazioni comuni dell’ingegneria sismica e dellasismologia - Valutazione delrischio sismico - Normativaantisismica italiana e il caso diSan Giuliano di Puglia - Gli edificiscolastici campani e i progetti

futuri

Intervista a Gaetano Manfredi: Prof. Ordi-nario di Tecnica delle Costruzioni, Dip. diScienze Fisiche, Università di Napoli "FedericoII"L’ingegneria sismica e la sismologia: quali

i settori di applicazione comune?Il campo di azione dell’ingegneria sismica è

costituito dalla progettazione di strutture ca-paci di resistere all’azione del terremoto. Sitratta di un campo molto vasto perché gli e-difici che noi abitiamo, i ponti che noi percor-riamo, gli ospedali dove ci curiamo, le scuoleche frequentiamo, le reti che ci forniscono tuttii giorni il gas, l’acqua o l’energia elettrica,sono strutture che debbono resistere ad unapossibile azione sismica affinché il nostro am-biente quotidiano risulti sicuro ed efficiente.Per fare ciò gli ingegneri debbono conoscere inmaniera accurata quali sono la azioni a cui lastruttura è sottoposta a causa del terremotoin una determinata zona e con quale proba-bilità tali azioni possono verificarsi. A questadomanda rispondono i sismologi che studianola pericolosità delle differenti aree potenzial-mente soggette ad eventi sismici e forniscono idati di base per la progettazione antisismica.

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Per la valutazione del rischio sismico è ne-cessaria la competenza degli ingegneri: per qua-li aspetti specifici?Il rischio sismico è la probabilità di collasso

del sistema in un dato periodo di tempo inun certo luogo con assegnate proprietà sismo-genetiche ed è dato dal prodotto tra la peri-colosità e la vulnerabilità. La pericolosità rap-presenta una misura dell’intensità sismica at-tesa, mentre la vulnerabilità è la capacità dellastruttura di resistere ad un determinato eventosismico.Quindi un edificio può presentare un alto

rischio sismico o perché la zona in cui è costru-ito presenta una elevata probabilità di fortiterremoti, o perché la sua capacità strutturaledi resistere alle azioni sismiche è bassa, o perentrambi i motivi. Gli ingegneri sismici sonocapaci di valutare la capacità di una strutturadi sopportare gli effetti del sisma. Questa va-lutazione è complessa perché richiede una e-stesa competenza cha va dalla conoscenza deimateriali con cui si costruisce, allo studio delcomportamento dinamico della struttura e alladefinizione delle tecnologie per migliorarne lacapacità di risposta.La normativa anti-sismica italiana e il pro-

blema della scuola di San Giuliano di Puglia?La normativa anti-sismica è costituita da

due parti: la prima è la classificazione sismicache individua per ogni comune italiano l’inten-sità del massimo terremoto atteso; la secondaparte è costituita dal complesso di regole cheogni ingegnere deve seguire per costruire strut-ture che siano capaci di resistere al terremotoatteso. Recentemente è stata emanata unanuova normativa che finalmente mette l’Italiaallo stesso livello dei paesi più avanzati comegli Stai Uniti ed il Giappone e ci consentiràdi costruire in maniera più sicura e consapev-ole. In questa normativa è contenuta la nuovaclassificazione sismica che estende le zone delnostro paese in cui è necessario costruire conregole anti-sismiche. Uno di questi comuni èSan Giuliano di Puglia che in precedenza eraconsiderato non sismico. E’ difficile stabilireora quali siano state le reali cause del crollodella scuola e le conseguenti responsabilità ea ciò sta provvedendo la magistratura. E’

certo però che la presenza di regole moderne echiare, salvaguarda la sicurezza di tutti noi euna precedente maggiore attenzione a questiaspetti avrebbe senza dubbio salvato le gio-vani vittime di San Giuliano. E’ perciò doveredi tutti noi tenere sempre alta l’attenzioneverso la sicurezza sismica dell’ambiente cheviviamo quotidianamente sollecitando le au-torità alla vigilanza e al controllo. La nuovanormativa va finalmente in questa direzione,ma è indispensabile che venga applicata conconsapevolezza.Qual è la situazione a livello anti-sismico

delle scuole campane, progetti futuri?Purtroppo molti degli edifici esistenti sono

stati realizzati prima che la normativa impones-se una progettazione antisismica e questo fa sìche gran parte del nostro patrimonio costruitosia vulnerabile. Le scuole non fanno eccezionee molte di esse in Campania richiedono degliinterventi strutturali che ne aumentino la si-curezza. Molti comuni e province si stannomuovendo in questa direzione commissionandovalutazioni tecniche sulle proprie scuole ed im-plementando programmi di adeguamento. Lerisorse finanziare necessarie sono molto ingenti,ma i cittadini debbono stimolare l’attenzioneverso questo problema senza allarmismo, maricordando che è meglio per i loro figli che glienti preposti investano nella sicurezza strut-turale di una scuola piuttosto che ne ridipinga-no la facciata.

Il terremoto di Bam del 26dicembre del 2003, (SE Iran)

Intervento diMargherita Corciulo: Dottorandain Rischio sismico, Dip. di Scienze Fisiche,Università di Napoli "Federico II"Il 26 dicembre 2003 un terremoto d’elevata

magnitudo, 6.5 Richter, ha colpito la provin-cia di Kerman nella regione sud-orientale dell’-Iran, distruggendo circa il 70 % delle abitazionidella città di Bam e lo storico castello di Arg-e-Bam, dell’era pre-islamica, costruito con ter-ra essiccata.

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Il terremoto è avvenuto alle 5:26:26 ora lo-cale quando la maggior parte degli abitantidormiva nelle proprie case, questa potrebbeessere la causa principale dell’elevato numerodi perdite di vite umane. Secondo dichiarazioniufficiali più di 30000 sono stati i morti, oltre50000 i feriti e 100000 i senzatetto. Una dis-truzione così vasta è stata determinata anchedal fatto che la maggior parte delle costruzioni,anche le più recenti, era di semplici mattoni difango, argilla e paglia. Nel rapporto dell’Inter-national Institute of Earthquake Engineeringand Seismology di Tehran, pubblicato il 29dicembre 2003, il professor Dastan Pour dell’U-iversità di Kerman, spiega che prima del 26dicembre 2003, da lungo tempo non sono statilocalizzati epicentri di forti terremoti nella re-gione di Bam e questo spiegherebbe perché lacittadella di Bam, vecchia di 2000 anni, non èstata mai distrutta.

La sismicità dell’Iran potrebbe essere lega-ta al regime di stress generato dal movimentoverso Nord Ovest della placca Araba (3 cm/an-no) contro quella Eurasiatica. La maggiorparte dell’ attività è concentrata lungo lo Za-gros, una catena montuosa a falde di rico-primento e nella regione Sud Orientale, dovecorrono due sistemi di faglie una in direzioneNord-Sud (faglie di Nayband, Chahar-Farsakh,Anduhjerd, Gowk, Sarvestan e Bam) e l’ al-tra in direzione NO-SE (faglie di Kuhbanane Ravar). La zona di intersezione di questidue sistemi di faglie, ad Ovest della valle diGolbalf-Sirch, rappresenta l’area di maggioreaccumulo degli stress tettonici. Esattamentein questa zona sono stati localizzati i terremotipiù disastrosi che hanno colpito l’Iran. In par-ticolare nel periodo compreso tra il 1981 edil 1998, si sono verificati quattro terremoti dimagnitudo compresa tra 5.6 e 7.3 Richter, duedei quali avvenuti nel 1981 a soli 49 giorni didistanza. Questi terremoti sono stati associatia rotture avvenute lungo la faglia di Gowk. Ilterremoto del 26 dicembre, localizzato a circa100 km di distanza dai terremoti del 11 giugnodel 1981 (magnitudo 6.6) e del 28 luglio del1981 (magnitudo 7.3), è stato associato ad unarottura lungo la faglia di Bam. Sia la fagliadi Gowk che quella di Bam, sono riconducibili

allo stesso sistema tettonico che attraversa laregione in direzione Nord-Sud. Per entrambesono state osservate rotture sulla superficieterrestre riconducibili ai movimenti avvenutilungo di esse e, in particolare nel caso di Bam,testimoniano un meccanismo di rottura legatoad una faglia trascorrente.

Rotture del terreno prodotte dal terremoto di BAM

E’ possibile prevedere i terremoti?

Intervista a Gaetano Festa: Ricercatore Post-Doc, Dip. di Scienze Fisiche, Università diNapoli "Federico II"Che cosa si intende per previsione?Prevedere un terremoto significa stabilire

la posizione, il tempo e l’intensità di un eventosismico, in maniera più precisa di un modellodi occorrenza puramente casuale. Esistonodue tipi di previsione. Quella a lungo termine(anni in anticipo) è finalizzata alla progettazio-ne di aree urbane con maggiore attenzione allestrutture sensibili (ospedali, centrali nucleari,scuole, etc.) e alla programmazione di pianidi emergenza. La previsione a breve termine

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(da qualche ora a mesi in anticipo) ha lo scopodi mettere in salvo vite umane e di consentirelo spegnimento di industrie che potrebbero in-durre danni ulteriori, di tipo indiretto. Datii costi necessari a mettere in atto i piani diemergenza, la probabilità di un falso allarmedeve essere molto bassa.Quali informazioni possono incrementare

la conoscenza a-priori del sistema ?Le previsioni meteorologiche sono possi-

bili e affidabili (in intervallo temporale che vadalle 6-12 ore, fino all’ordine dei giorni) per-ché sono note le condizioni iniziali del sistema(il campo di temperatura, pressione, densità,etc. . . al momento di fare la previsione) ed esi-ste un modello fisico affidabile, che consentedi valutare come lo stato iniziale evolve neltempo.Nel caso dei terremoti le condizioni iniziali

sono rappresentate dal campo di sforzi all’inter-no della crosta terrestre. Questi non sono néaccessibili, né i modelli meccanici che ne valu-tano l’ evoluzione, sono riconosciuti attendibi-li. Dunque le uniche informazioni che possia-mo utilizzare ai fini della previsione sono leosservazioni.Esistono dunque fenomeni premonitori?La maggior parte dei fenomeni premoni-

tori è legata alla percolazione di fluidi nellerocce. Macroscopicamente, questo si traducein variazioni del livello d’acqua alla superfi-cie di laghi, di porosità, delle proprietà re-ologiche delle rocce (moduli di rigidità e ditaglio). Indirettamente tale fenomeno pro-duce anche variazioni nel campo elettrico emagnetico e aumenti nell’emissione del radon.Anche l’aumento della microsismicità (fore-shocks) può rappresentare un precursore di unforte evento sismico. In seguito all’osservazio-ne di tali fenomeni, nel 1975 fu previsto il ter-remoto di Haicheng (M=7.3, Cina) e fu pos-sibile salvare la vita di centinaia di migliaiadi persone. Nella maggioranza dei casi, co-munque, la forte variabilità dei fenomeni pre-cursori (o anche la totale assenza di questi)non ne consente attualmente l’utilizzo per pre-visioni affidabili a breve termine.E’ possibile allora fare delle previsioni? L’

indeterminazione sullo stato del sistema Terra

da un lato e la difficoltà nel riconoscere osser-vabili precursori di un terremoto, non con-sente attualmente una previsione a breve ter-mine. l’ unica possibilità dunque sta nelle pre-visioni a lungo termine, con lo scopo di mi-tigare il danno dovuto ad un possibile evento.Tale stima si effettua attraverso la valutazionedei livelli di scuotimento del suolo (misuratiattraverso un qualche parametro sismico o in-gegneristico, come l’accelerazione di picco delmoto del suolo) e la probabilità che questi su-perino una certa soglia in un assegnato inter-vallo di tempo. Quest’ultimo deve essere com-parabile con l’intervallo di tempo ricoperto dalcatalogo (che di solito non supera i 100-200anni per l’ Italia) e il periodo medio di occor-renza di un evento. Tali valutazioni dovrebbeessere indirizzate alla messa a norma delle co-struzioni esistenti, attraverso una collabora-zione interdisciplinare tra il mondo scientificoe gli enti pubblici preposti. A tale scopo iprodotti forniti sono mappe semplificate (comequella di pericolosità) dove la classificazioneviene fatta per comuni in funzione di soglie diaccelerazione attesa in un periodo di 475 anni.

Classificazione sismica del territorio italiano

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Gli studenti di una scuolaelementare di Pomeys

(Lione-Francia) intervistano ilprof. Aldo Zollo sull’ attivitàvulcanica del Vesuvio

Perché non c’è stata emissione di lava durantel’eruzione del Vesuvio del 79 d.C. ?L’eruzione del 79 d.C. fu un’eruzione di

tipo esplosivo per la presenza di magma moltoviscoso che imprigiona al suo interno gas sottoforma di bolle. La forte esplosione determinòla frammentazione del magma stesso e l’emis-sione nell’atmosfera di frammenti di lava sottoforma di ceneri, pomici e lapilli. L’eruzione fucaratterizzata dal completo svuotamento delserbatoio magmatico profondo.Ci può essere produzione di lava nella pros-

sima eruzione ?Dipenderà dalla viscosità del magma e dal

contenuto in gas. In vulcani come l’Etna, dovela lava è molto fluida, la percentuale di gasè minima. Questa si riversa dolcemente sulpendio come la schiuma che esce da un boc-cale di birra. Il Vesuvio si è comportato inquesto modo, per alcuni secoli dopo il 1631.Ci sono state eruzioni in media ogni 10-20anni, con lave che scendono dolcemente lungoi pendii, a seguito di una piccola esplosioneiniziale. Noi non conosciamo la tipologia dellaprossima eruzione (esplosiva o eruttiva). Al-cuni vulcanologi pensano che sarà esplosivacome quella del 1631, poiché suppongono chel’assenza di eruzioni dal 1944, è un indicatoredella formazione di magma viscoso all’internodel serbatoio magmatico profondo del vulcano.E’vero che è prevista un’eruzione per il-

2079?Malauguratamente la possibilità di preve-

dere una prossima eruzione del Vesuvio è moltodebole. Il vulcano ha una storia eruttiva moltoirregolare e le informazioni a disposizione nonsono sufficienti per dare indicazioni precise.Tutte le previsioni sono basate sulla storia an-tica del vulcano, in particolare sul numero dieruzioni che si sono succedute dopo la sua for-mazione (40000 anni). Su 40000 anni di storia

noi conosciamo relativamente bene solo quelloche è successo negli ultimi 2000 anni.È possibile sapere quante volte ha eruttato

il Vesuvio prima dell’ eruzione del 79 d.C.?Sono state identificate 8 eruzioni pliniane

(3 delle quali esplosive come quella di Pom-pei), dalla nascita del vulcano (circa 40000anni fa). In generale, tra due eruzioni plinia-ne, ci sono delle eruzioni di minore intensità(chiamate sub-pliniane). Un esempio di eruzio-ne sub-pliniana è quella del 1631, della qualesi hanno testimonianze grazie ai quadri chesono conservati al Museo Nazionale di Napo-li. Dopo l’ eruzione del 1631, il Vesuvio haavuto delle eruzioni molto frequenti (in mediaogni 10-20 anni), fino al 1944, data dell’ultimaeruzione.In quanto tempo si evacuerà la città di Napo-

li se ci sarà una nuova eruzione ?La città di Napoli non sarà coinvolta nell’e-

ruzione del Vesuvio ma le città limitrofe si-tuate lungo le pendici del vulcano, si. Il peri-colo principale è rappresentato dalle nubi ar-denti (una miscela di gas e cenere ad alta tem-peratura) che si muove con una velocità di100km/h sulle pendici del vulcano. Ma nonarriverà molto lontano, a causa del raffredda-mento progressivo della nube durante la suapropagazione. In ogni caso, ci sono 700000persone che abitano nelle città intorno al vul-cano e che sono esposte al rischio di un’eruzione.I piani di evacuazione della Protezione Civileprevedono che circa una settimana dovrebbeessere sufficiente per evacuare l’intera popo-lazione.Quanto tempo prima dell’eruzione gli abi-

tanti della città saranno avvisati ?Sorvegliare le variazioni di stato del vul-

cano è l’obiettivo dell’Osservatorio Vesuviano.Per questo l’O.V. dispone di tutti gli stru-menti tecnologici avanzati (studi della defor-mazione dei pendii, sismicità, variazione dellacomposizione chimica dei gas, anomalie mag-netiche. . . ) che forniscono in tempo reale l’evo-luzione in tre dimensioni dello stato del vul-cano. Purtroppo il tempo di allerta dipendedal meccanismo e dalla rapidità della risalitadel magma verso la superficie, e dai segnaliprecursori che accompagnano la risalita. Que-

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sti si possono manifestare, da settimane, giornia qualche ora prima dell’eruzione, se si prendecome esempio le eruzioni degli altri vulcanidel mondo. Come è stato già detto, il tempominimo di evacuazione della popolazione, va-lutato dalla Protezione Civile, è stimato dauna settimana a 10 giorni. Dunque si dovràcertamente prendere delle decisioni con dellegrosse incertezze su ciò che accadrà , e la pos-sibilità di un falso allarme non è trascurabile.

I turisti possono salire sul Vesuvio?

Si può salire in autobus fino a quota 1000metri, e poi proseguire a piedi fino al bordodel cratere.

Ascoltando il respiro del vulcano:il monitoraggio sismico di

Stromboli

Intervento di Luca D’Auria: Ricercatore Os-servatorio Vesuviano, I.N.G.V., NapoliA qualche chilometro di profondità, sotto il

vulcano, piccole bolle di gas iniziano a risalirenel magma. Silenziosamente salgono, men-tre la loro dimensione aumenta. Ad un certopunto incontrano un ostacolo al loro camminoverso l’alto. Iniziano ad accumularsi, a for-mare una schiuma e da quel momento iniziaanche una selvaggia lotta per la sopravvivenza:bolle grandi inghiottono bolle piccole. Allafine delle bolle enormi, con un diametro dimolti metri vengono fuori da questa compe-tizione e si separano dalle altre, continuandovelocemente la risalita. La loro dimensioneè così grande che sono costrette a schiacciar-si per strisciare attraverso il condotto, ampiosolo pochi metri. Tuttavia, il loro viaggio pro-cede tranquillo e silenzioso fino a quando, acirca 500 m sul livello del mare, il condottoimprovvisamente si allarga. L’enorme bolla siespande violentemente e la pressione generataagisce come un martello sulle pareti del con-dotto, generando delle onde sismiche, dandola prima testimonianza al mondo esterno dellasua esistenza. Tonnellate di magma vengonospinte verso l’alto dalla bolla che, acceleratafino a velocità di 10-20 Km/h, percorre gli ul-timi 200 m che la separano dai crateri som-mitali. Infine, al termine della sua corsa rag-giunge l’atmosfera ed esplode, lanciando versol’alto centinaia di brandelli di magma incan-descente, creando uno spettacolo magico, cheda millenni affascina i naviganti del Tirreno.Potenti onde di pressione, generate dall’esplo-sione, viaggiano a ritroso lungo il condotto,che risuona come una gigantesca canna d’orga-no. E’ un suono così basso che nessun essereumano può udirlo, ma i sismografi lo regi-strano fedelmente.Questo fenomeno affascinante, che si ripete

centinaia di volte al giorno, fa si che lo Strom-boli sia uno dei migliori posti al mondo doveè possibile studiare la dinamica di un vulcano

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attivo. A partire dal 28 Dicembre 2002, quan-do iniziò l’ultima crisi eruttiva del vulcano,centinaia di studiosi, italiani e stranieri hannotenuto sotto controllo il vulcano per molti mesi.Sismologi, vulcanologi, geochimici e geofisicihanno osservato il vulcano insieme, da diversipunti di vista. Decine e decine di sensori ditutti i tipi sono stati installati, per misurare incontinuazione, molti tipi di parametri: dallacomposizione dei gas alle deformazioni del suo-lo, dai segnali sismici alla temperatura dei cra-teri.In particolare, a partire dal Gennaio 2003,

una rete sismica permanente, che attualmenteconta 13 stazioni sismiche, è stata installatadall’I.N.G.V. e 24 ore su 24 tiene sotto con-trollo l’attività sismica del vulcano. Esplo-sioni, frane, degassamento: tutti questi feno-meni generano segnali sismici differenti, chepossono essere analizzati ed usati per “guarda-re” l’interno del vulcano e capire il suo fun-zionamento.Per maggiori informazioni:http://www.ov.ingv.it/stromboli

Lo Tsunami del 26 dicembre 2004

Intervista a Luca D’Auria: Ricercatore Osser-vatorio Vesuviano, I.N.G.V., NapoliChe cos’è uno tsunami?Una normale onda, seppure di ampiezza e-

levata, interessa solo pochi metri dalla super-ficie del mare. Uno tsunami invece, è un’ondache anche se di piccola ampiezza, interessa conil suo movimento tutto lo spessore dell’oceano.Quindi, uno tsunami con un’ampiezza an-

che di pochi centimetri, trasporta un’energiamolto superiore a quella di una onda normale.In aperto oceano le onde di tsunami viag-

giano a velocità elevata: possono raggiungereanche gli 800 km/h, pur mantenendo un’am-piezza ridotta (1-2 m). In mare aperto unanave non si accorgerebbe nemmeno di passaresu un’onda di tsunami.Avvicinandosi alla costa, la loro velocità

diminuisce e l’ampiezza aumenta, infatti, ilnome tsunami è giapponese e significa onda(tsu) di porto (nami), indicando proprio chel’onda si manifesta palesemente solo quando ègià in prossimità della costa.Ed è proprio lungo le coste che libera tutta

la sua energia, travolgendola come un murod’acqua o come una potente e improvvisa inon-dazione.Come si forma uno tsunami?Gli tsunami vengono generati quando le

masse d’acqua dell’oceano vengono improvvisa-mente spostate dalla loro posizione normale.L’acqua tenderà, per effetto della gravità, a ri-tornare nella posizione di equilibrio, generandole gigantesce onde di tsunami.Una delle cause principali di tale fenomeno

sono i terremoti. Infatti, com’è noto, i ter-remoti si generano per il rapido scorrimentodella crosta terrestre posta ai due lati di unafrattura detta faglia. Il movimento subito dallacrosta, almeno in parte, è anche verticale. Seuna faglia sottomarina viene attivata duranteun terremoto, il fondo marino verrà in pochisecondi, deformato insieme alle masse d’acquasovrastanti, creando le condizioni per la for-mazione di uno tsunami.Un altro fenomeno che può generare tsun-

ami sono le frane sottomarine; anche queste,

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ovviamente producono un rapido spostamentodell’acqua e quindi possono generare tsunami.Perchè lo tsunami del 26 dicembre 2004 è

stato così distruttivo?In questo caso lo tsunami è stato innescato

da un gigantesco terremoto di magnitudo 9.0,generato da una faglia lunga circa 1200 km. Inparticolare si tratta di una faglia inversa, in-dicativa di una compressione della crosta ter-restre. Infatti la faglia coincide con una zonadi subduzione, una zona in cui una delle zollelitosferiche di cui è composto il nostro pianetasprofonda al di sotto di un’altra. In praticaquesto ha comportato il sollevamento rapidodi circa 10 m di un’ampia zona ad est dellafaglia. La distruttività di questo tsunami èdovuta essenzialmente all’enorme energia ri-lasciata dal terremoto, che è il più forte regi-strato negli ultimi 40 anni.

L’Italia è a rischio tsunami? Quali sonostati gli tsunami negli ultimi 100 anni?Per fortuna nel Mediterraneo non esistono

faglie di queste dimensioni. La massima ma-gnitudo raggiungibile è di poco superiore a 7,tuttavia anche terremoti piccoli, possono pro-durre tsunami che, seppure di dimensioni piùridotte, possono ugualmente produrre cata-strofi. In conseguenza del terremoto di Mes-sina e Reggio Calabria nel 1908 (magnitudo7.1) si è generato uno tsunami nella zona delloStretto di Messina che ha fatto (insieme al ter-remoto) più di 100.000 vittime.L’ultimo evento in Italia si è verificato il

30 Dicembre 2002 a Stromboli, quando unaenorme frana, in parte sottomarina, ha ge-nerato uno tsunami che ha raggiunto i 10 m

di altezza in alcuni punti di Stromboli e cheha fatto danni in tutte le Eolie, a Milazzo eperfino in Cilento.E’ possibile prevedere gli tsunami?Lo tsunami si propaga con velocità elevata,

ma molto più bassa delle onde sismiche (cheraggiungono anche i 6 Km al secondo).Sul sito: http://staff.aist.go.jp/kenji.sata-

ke/Sumatra-E.html, ci sono delle interessantianimazioni che mostrano la propagazione dell’-onda di tsunami e i tempi che ha impiegatoper raggiungere le varie località. E’ quindipossibile prevedere con un certo anticipo, quan-do uno tsunami si abbatterà sulla costa, dopoche un terremoto, potenzialmente capace digenerare tsunami si è verificato.Nel Pacifico (dopo che in passato si sono

verificati eventi disastrosi) esiste un sistema diallarme in tempo reale che consente di preve-dere l’arrivo di uno tsunami.http://www.prh.noaa.gov/pr/ptwc/

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Capitolo 4 DALLE SCUOLE EDUSEIS

L’ impatto del progetto EduSeisnella scuola

Intervento di Nicola Miranda:prof. di FisicaIstituto Tecnico Industriale Satatale "E. Ma-jorana" Somma Vesuviana, NapoliIl mio intervento è partito dalla domanda:

"Cosa bolle nella pentola EduSeis?"1. Un insegnante trova dei moduli di-

dattici strutturati in unità didattiche e poi at-tività, esercizi e test;2. Uno studente trova argomenti che

possono stimolare la sua curiosità.Ma cosa rappresenta tutto questo per la

scuola?Il Sistema EduSeis è senz’altro un valore

aggiunto per la scuola, consente cioè di conosce-re delle “cose” che nel processo di insegna-mento/apprendimento vengono trasformate in“cose utili” per il futuro. E la differenza trale cose che si conoscevano prima del processoe la cose che si conoscono dopo, è proprio ilvalore aggiunto che la scuola produce in unostudente, docente o altro.Ad esempio,Se fossi uno studente:• conoscerei l’italiano, la matematica,

l’inglese, la fisica, . . . . . . , alcune discipline spe-cialistiche, . . . . , alcune strategie per megliostudiare;• con le attività EduSeis potrei impara-

re a muovermi nell’ambiente naturale, misuraree calcolare, cosa è successo nel passato, conosce-re le grandi idee e come funziona ciò che uso.Se fossi un docente:• conoscerei i contenuti disciplinari, le

tecniche comunicative/relazionali, alcune stra-tegie didattiche normalmente usate.• Con le attività EduSeis migliorerei

le mie conoscenze disciplinari, le mie tecnichecomunicative e relazionali e specializzerei lestrategie didattiche applicandole in contestispecifici diversi dalla pratica quotidiana.E per la scuola:• La scuola vista come organizzazione,

ha un bagaglio di conoscenze e saperi diversi-ficati forniti da tutti gli “attori” che in essa o-perano: studenti, famiglie, personale, docenti;• Con le attività EduSeis aumentano i

rapporti col territorio, con la comunità scien-tifica e col sociale.All’ ITIS “ Majorana” si stanno provando

e modificando le attività proposte da EduSeis:• Al biennio, con i ragazzi di 14-15 anni

si lavora con i docenti di fisica e scienza dellaterra sperimentando e parlando di onde, di si-smogrammi e di esercitazioni ”carta e matita”,di pieghe e faglie, di rischio sismico, di preven-zione e difesa;• Al triennio, con giovani di 16-18 anni,

si lavora con i docenti di Elettronica, Sistemiautomatici e informatica sviluppando attivitàdi studio e modifica dei sensori sismici, deisegnali analogici/digitali, dei sistemi di acqui-sizioni dati (IRAE) e della divulgazione sulterritorio.Tutto questo è solo una parte del valore

aggiunto di EduSeis nella scuola.L’impatto più importante e interessante è

per me l’applicazione e la sperimentazione delmodello pedagogico che va sotto il nome di“Comunità di apprendimento” (Communitiesof Learners) magistralmente descritto daMariaBeatrice Ligorio in un capitolo di Didatticain rete: internet, telematica e cooperazione e-ducativa G. Trentin- ed. Garamont.In tale modello la classe è immaginata come

una vera e propria comunità dove tutti pos-sono giocare i diversi ruoli di apprendisti, in-segnanti, scienziati scambiandosi compiti e re-sponsabilità.Tutti sono apprendisti:• Imparano nuove cose, mettendo in

discussione le proprie conoscenze;• Accedono a nuove informazioni, uti-

lizzando canali e strumenti di comunicazione;• Discutono con gli altri sia di conoscen-

ze già acquisite sia di dubbi, idee, problemi equesiti.Tutti possono essere insegnanti:

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• Condividendo con gli altri le proprieconoscenze;• Spiegando ed informando gli altri, cir-

ca le proprie conoscenze e scoperte;• Cercando di dimostrare la fondatezza

delle proprie opinioni.Tutti possono diventare scienziati:• Esperti in qualcosa che nessun altro

sa fare;• Produttori di idee nuove e originali

da spiegare e difendere da chi la pensa diver-samente.Tutti possono essere al tempo stesso ap-

prendisti, insegnanti e scienziati!E questo è sicuramente possibile grazie ad

EduSeis!

E’ possibile utilizzare il sistema diacquisizione Eduseis comestrumento didattico?

Intervento di Giovanni Piazzullo: prof. di Si-stemi e informatica, Istituto Tecnico Indus-triale Satatale "E. Majorana" Somma Vesu-viana, NapoliLa stazione di rilevamento degli eventi si-

smici insieme alla rete Eduseis rappresenta daun punto di vista didattico una fonte preziosadi spunti per attività di studio e di approfondi-mento di temi a carattere tecnico e scientifico.Se da un lato l’installazione del sistema

di rilevamento presso una scuola consente adalunni e docenti di studiare il fenomeno sisma

nei suoi vari aspetti scientifici, dall’altro inquanto sistema di acquisizione dati connessoin rete con altri sistemi simili, offre possibilitàdi sperimentazione didattica di temi a carat-tere più squisitamente tecnico e che interes-sano discipline quali l’Elettronica (campiona-mento e condizionamento del segnale), l’Infor-matica e Sistemi (sensori, elaborazione dati,trasmissione in rete etc.) Già da queste primeosservazioni si intuisce che le possibilità di pro-gettazione di attività didattiche offerte dal si-stema di acquisizione Eduseis sono pressochéillimitate.Quando il sistema Eduseis fu installato -

all’ITIS “E. Majorana” di Somma Vesuviana(NA), il gruppo dei docenti che aderì all’inizia-tiva e seguì le operazioni di configurazione,strutturò dei segmenti di attività didatticheche in parte integrassero con gli ordinari per-corsi disciplinari delle materie coinvolte (sostan-zialmente la Fisica per gli allievi del biennio el’Elettronica, Informatica e Sistemi per quellidel triennio) e in parte seguissero la stradadelle attività integrative extra curricolari. Na-cque così un progetto di sismologia di cui, inparticolare, coordino le attività per gli allievidel triennio della nostra scuola.L’idea sottesa al progetto era quella di pen-

sare al sistema di rilevamento come ad una“palestra didattica” da usare sia per spiegareargomenti nuovi sia per fare degli approfondi-menti operativi di quelli appresi per altra via.In tal modo ad esempio per lo studio dei sen-sori è stato progettato un percorso didatticoarticolato tra teoria e pratica incentrato in-torno al sistema Eduseis. Il docente di Si-stemi Automatici, inoltre, prevede in questopercorso formativo, la possibilità che gli al-lievi possano assemblare un semplice sensoredi eventi sismici e compararne le caratteri-stiche con quelli in dotazione alla stazione dirilevamento Eduseis mediante la stessa stazio-ne. Ovviamente assieme allo studio dei sensorisi segue in accordo con il docente di Elettro-nica, un percorso didattico parallelo per latrattazione di argomenti quali il campiona-mento del segnale (Sample-Hold), tecniche diconversione A/D e viceversa, sistemi di com-parazione e condizionamento del segnale etc..

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Se le possibili attività didattiche che Edu-seis offrono sono non poche, non di meno risul-teranno quelle che si possono realizzare in-torno alla sua architettura software. Non di-mentichiamo, infatti, che la stazione Eduseisè attualmente gestita dal sistema IRAE (In-ternet Remote Acquisition Engine) che è unasuite di software che usa una rete Intranet/In-ternet per l’acquisizione di dati sismologici, in-fatti attraverso dei socket TCP/IP un compo-nente Reciver acquisisce dati da varie stazionitrasmittenti (Senders) sotto l’egida del com-ponente Controller. Tale sistema software co-stituisce una struttura informatica ben artico-lata che offre vari spunti di studio e di appro-fondimenti (programmazione ad oggetti, strut-ture client/server, protocolli di rete etc..). In-fine, ma non da ultimo, tutto questo software“gira” su sistema operativo Linux che è in-dubbiamente un valore aggiunto in quanto inprimo luogo permette di studiare un sistemaoperativo modulare non “monolitico” e chesi lascia “guardare dentro”, e in secondo lu-ogo permette di introdurre il tema dell’OpenSource nelle scuole e quindi la possibilità dipensare a delle soluzioni software sicuramentead alto contenuto formativo e di indubbia con-venienza economica. Insomma il sistema Edu-seis porta in sè una ricchezza di spunti didat-tici il cui limite è costituito solo dall’ imma-ginazione degli operatori didattici e che inducenuove energie nel dialogo didattico e consentemaggiori successi formativi.

Le onde: un argomento di studiointerdisciplinare

Intervento di Carlo Paoloantonio: prof. diFisica, Liceo Scientifico "N. Copernico", NapoliLo studio delle onde di solito non è suffi-

cientemente approfondito da noi docenti, vuoiper la complessità che la trattazione matema-tica richiede, in special modo l’aspetto dinami-co, vuoi per lo scarso tempo che in genereviene dedicato alle attività sperimentali.Ciò frustra, non poco, la potenziale capa-

cità che lo studio di tale fenomenologia possie-

de come chiave d’interpretazione di fenomeninaturali che apparentemente non hanno nullain comune e che abbracciano svariati campid’indagine.Che avventura entusiasmante per alunni

ed insegnanti riuscire, a poco a poco, a com-prendere il complesso linguaggio delle onde,“giocando”con semplici ed innocue onde gene-rate con una corda o una slinky o su tranquillispecchi d’acqua di un ondoscopio o studiandogli armonici suoni emessi da diapason.Così, gradatamente, l’alunno può esser mes-

so in condizione, ad esempio, di districarsi nellacomplessità di un sismogramma che registrale onde generate da un devastante terremoto,di leggere lo spettro elettromagnetico di lon-tanissimi corpi celesti o di vicinissime sorgenti,arrivare a comprende il principio di funziona-mento degli strumenti musicali e di complessistrumenti diagnostici come l’ecografo.E’ importante far capire che le onde traspor-

tano non solo energia ma anche informazione,far comprendere come dalle tracce di un ter-remoto lasciate sui sismografi delle stazionidislocate nel mondo si possono ottenere in-formazioni sull’intima struttura della Terra,così come dalle onde acustiche emesse da unecografo e riflesse dagli organi interni del no-stro corpo è possibile avere informazione delnostro interno.Allo stesso modo è entusiasmante intuire

come dallo spettro elettromagnetico emessodai corpi celesti, si possa risalare a modellisulla struttura dell’universo o di un atomo.Familiarizzare con i concetti legati allo stu-

dio delle onde: propagazione, riflessione, rifra-zione, risonanza, assorbimento, aiuta, forse,più di qualsiasi altro argomento, a compren-dere ed apprezzare il grandioso intreccio trascienza e tecnologia ma, nello stesso tempo,può darci gli strumenti per metterci in guardiacirca i possibili rischi di una tecnologia in-vadente e poco rispettosa della natura e degliinteressi della collettività.

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Una lezione interdisciplinare sullaSismologia e l’Educazione al

Rischio sismico

Intervento di Anna Rita Sica:prof. di Scienze,Istituto Tecnico Industriale Satatale "R.Elia"C. Mare di Stabia, NapoliNell’ambito della programmazione curri-

culare di Scienze si è evidenziato il caratterepluridisciplinare di alcuni argomenti di studioper le classi prime.A tale proposito, con la collega di Fisica,

Maria Simini che lavora al Progetto EduSeis:Educazione alla Sismologia e al Rischio Si-smico, è stato approfondito il tema riguardantelo studio dei terremoti.Tale argomento è stato studiato prima in

modo tradizionale con lezioni frontali in classe,riguardanti le modalità di accadimento e la lo-calizzazione dei terremoti sul nostro pianeta,durante le ore di Scienze; e riguardanti la de-scrizione ed il funzionamento del sistema mec-canico di un sismometro verticale, durante leore di Fisica. Successivamente, ci siamo recatinella sede centrale del nostro Istituto, l’ ITIS“R. Elia” di C.mare di Stabia, dove è local-izzato un sismografo (riportato nella foto) aduso didattico nell’ambito del Progetto Edu-Seis.Qui i ragazzi della 1a G e 1a P sono stati

partecipi di una lezione, svolta dalla collegadi Fisica, riguardante la descrizione degli e-lementi che costituiscono una stazione di regi-strazione sismica (sensore, sistema di acqui-sizione del segnale, antenna GPS, PC di visua-lizzazione del segnale) e il modo in cui vengonoregistrate le onde.La classe ha seguito con interesse e parte-

cipazione ed è rimasta entusiasta di questa e-sperienza, poiché in questo modo ha potutoverificare e collegare i diversi contenuti appresidal libro di testo.Dal dialogo svolto in classe è emerso che,

avendo la possibilità di acquisire conoscenzenon solo con la lezione tradizionale, ma anchecon esperienze alternative, gli studenti sonopiù stimolati a soddisfare le loro curiosità, piùpartecipi al dialogo didattico-educativo, sono

aiutati nella compresnsione della dinamica in-terna della Terra, nello studio della propagazio-ne delle onde sismiche.

Il materiale didattico del ProgettoEduSeis sperimentato con

l’ambiente Alpi

Intervento di Nicola Miranda: prof. di FisicaIstituto Tecnico Industriale Satatale "E. Ma-jorana" Somma Vesuviana, Napoli

Parte tra poco, all’ ITIS Majorana, unasperimentazione didattica basata sullo studiodi argomenti di sismologia, elaborati durantelo svolgimento del progetto Eduseis, utilizzan-do l’ ambiente di apprendimento Alpi.L’idea, partita da un gruppo di dieci do-

centi di diverse discipline, è di seguire circacinquanta studenti impegnati in attività di-dattiche di sismologia applicando la strategiadidattica della Comunità di apprendimento cheopera con il metodo Jigsaw.Con tale strategia, ogni membro della co-

munità assumerà tutti i ruoli passando dall’ap-prendista all’insegnante per poi diventare -“scienziato”. Nella comunità, lo studente con-dividerà con tutti gli altri le proprie conoscenzee si proporrà come ricercatore di nuove cono-scenze o come fonte consultabile in base alleproprie esperienze. Il ruolo del docente saràdi mantenere il lavoro e l’ organizzazione delgruppo impegnato nelle consegne assegnate perperseguire gli obiettivi prefissati.

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Grazie al contributo della rete, la comunitàsarà molto aperta al mondo esterno per cuisaranno utilizzate e consultate fonti di conoscen-za anche molto lontane dalla sede della comu-nità.La comunità, per poter funzionare, dovrà

avere un metodo di lavoro e, nel caso specifico,il metodo Jigsaw sembra al momento il più in-dicato: si scompone l’ argomento in tanti sot-toargomenti e ad ogni gruppo viene assegnatouno dei sotto argomenti come tema di lavoro;alla fine ogni gruppo sarà composto da soli es-perti di quell’argomento e quindi bisogna for-mare tutti in modo da avere l’intera comunitàesperta dell’intero argomento. Per fare ciò, siricompongono i gruppi in modo da ottenereche almeno uno degli esperti dei gruppi prece-denti, entri nel nuovo gruppo per formare ocollaborare con gli altri. Il lavoro procede persuccessive composizioni e scomposizione finoalla produzione di quanto richiesto.Il metodo Jigsaw al MajoranaLo scopo è di far diventare gli studenti “e-

sperti” di sismologia per gestire il sismografoinstallato in istituto.Primo passo — formiamo gli apprendisti -Reclutati gli studenti, si formano 5 gruppi

ognuno composto da due studenti di primaclasse, due di seconda fino a dieci studenti pergruppo. Ad ogni gruppo è affidato un temadi sismologia da sviluppare con l’aiuto di uninsegnante, un tutor e all’occorrenza con laconsulenza di un esperto.Alla fine del percorso il gruppo produrrà

una dispensa scritta ed una presentazione po-wer point, che sarà utilizzata nel passo succes-sivo.Secondo passo — facciamo gli insegnanti -Si formano cinque gruppi composti dagli

studenti precedenti ma suddivisi per anno dicorso, in modo da avere gruppi composti datutti studenti dello stesso anno di corso (soloprime, solo seconde . . . ecc,). La consegna èche gli “insegnanti” formano i loro coetaneinon formati su quell’argomento a loro noto.Alla fine, quando tutti saranno esperti di tutto,il gruppo produrrà una memoria unica ed unapresentazione power point.Terzo passo — diventiamo scienziati -

Si ritorna ai gruppi del primo passo e ognigruppo sperimenterà quanto appreso, in attiv-ità laboratoriali con l’aiuto di dati forniti dallarete di simografi EduSeis.A fine percorso si attueranno delle presen-

tazioni al territorio e alla comunità scolastica.La funzione dell’ambiente AlpiIl “Majorana”, frequentato da circa mil-

letrecento studenti, è ubicato all’estrema peri-feria di Somma Vesuviana ed è servito da unarete di trasporti solo negli orari di entrata euscita degli studenti. Fare delle attività inorario pomeridiano è impresa in parte arduaper la vastità del bacino di utenza (alcuni paesidistanti anche venti chilometri dall’istituto) esi riesce solo per la disponibilità delle famigliee di quanti operano in istituto.Con Alpi si ridurrà l’attività in presenza e

si creerà una comunità virtuale di apprendi-mento in cui il protagonismo degli studenti,la collaborazione e la forte interattività creer-anno i presupposti per:-recuperare motivazione allo studio;- migliorare le capacità logico/linguistiche,

relazionali/ comunicative;-potenziare le capacità di giudizio autonomo

e della creatività.Per mezzo dell’ambiente (scricoll, mappe)

si produrranno, depositeranno e selezionerannole informazioni utili per il lavoro e col forumla comunicazione tra molti sarà agevolata efunzionale ai diversi gruppi.Ogni studente potrà intervenire nel forum

secondo una modalità strutturata a secondadel tipo di informazione (intervento per unproblema, per una conoscenza personale o peruna conoscenza scientifica) in modo da abitu-are tutti a seguire delle regole ben definite pergli interventi.Il percorso.In due incontri preparatori,in grande grup-

po, si formeranno i gruppi e si forniranno aglistudenti le istruzioni per l’uso dell’ambienteAlpi e tutti i materiali necessari per le attivitàpreviste.Una settimana prima dell’incontro in pre-

senza degli studenti componenti i gruppi, saràfornito il materiale oggetto di studio, la sitogra-fia EduSeis e un modulo strutturato nel quale

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lo studente annoterà quanto richiesto. All’in-contro si procederà, in presenza dell’insegnanteincaricato a presiedere l’incontro, a un brain-storming generale, si organizzerà una mappadi lavoro iniziale e si pianificherà il lavoro, as-segnando compiti e relative scadenze.Fino al prossimo incontro gli studenti, oltre

all’ uso della piattaforma e relativi tools, avran-no possibilità di incontrare un docente o il tu-tor per un’ora ogni giorno per risolvere parti-colari difficoltà o problemi.Al secondo incontro si farà il punto della

situazione e si assemblerà il lavoro prodotto.Per necessità è possibile un terzo incontro di“ rifinitura” tre giorni dopo.Allo stesso modo si procederà per le altre

fasi con l’unica differenza rispetto alla primache nella seconda fase gli studenti saranno in-segnanti e dovranno loro organizzare la lezionee produrre i materiali ai loro studenti.La terza fase è simile alla prima con l’unica

differenza che l’esperienza è di tipo applicativain laboratorio per cui sarà posta particolareattenzione alla preparazione dell’attività e allalettura e interpretazione dei dati.Seguirà la fase preparatoria per la presen-

tazione, alla comunità scolastica,di quanto rea-lizzato e appreso.La valutazioneGli studenti creeranno uno specifico quader-

no per l’esperienza EduSeis. Esso sarà orga-nizzato in due parti sfogliabili da lati oppostiA e B. La pare A è il riporto delle attività per-sonali mentre la B è la cronologia commentatadelle attività di gruppo in presenza e on line.Tale quaderno sarà presentato dallo stu-

dente all’intervista finale che affronterà conun docente esterno alle attività EduSeis, i-noltre aiuterà lo stesso studente a compilareil suo dossier di fine attività strutturato intre parti, simile al portfolio proposto dal prof.Pier Giuseppe Rossi dell’Università di Udine.Nella prima parte, lo studente presenterà

una selezione motivata dei materiali raccoltiagli incontri in presenza. Nella seconda pre-senterà una selezione dei documenti prodottiin gruppo che ritiene abbiano contribuito adun salto di qualità degli apprendimenti teoricie nella terza parte, elencherà i problemi emersi

(risolti o irrisolti) durante le attività, le re-lative soluzioni e gli apprendimenti imprevisti.La valutazione avverrà con una griglia di

osservazione dei materiali prodotti, del quader-no, dell’esposizione durante l’intervista, degliinterventi in rete e delle lezioni da lui messesulla rete per la fase due (facciamo gli inseg-nanti). Non ultimo sarà considerato il dossierpersonale di fine attività.ConclusioniQueste attività rappresenteranno per gli

insegnanti partecipanti una grande opportu-nità di aggiornamento professionale, e loro stes-si, nell’ambiente di lavoro della comunità dipratica, saranno tutti apprendisti, insegnantied esperti di una metodologia ancora pocosperimentata nella pratica didattica.Termino con le parole di Maria Beatrice

Ligorio scritte in un capitolo di: “G. Trentin-didattica in rete: internet, telematica e coope-razione educativa- ed. Garamont.”Tutti sono apprendisti:• Imparano nuove cose, mettendo in

discussione le proprie conoscenze;• Accedono a nuove informazioni, uti-

lizzando canali e strumenti di comunicazione;• Discutono con gli altri sia conoscenze

già acquisite sia dubbi, idee, problemi e que-siti.Tutti possono essere insegnanti:• Condividendo con gli altri le proprie

conoscenze;• Spiegando ed informando gli altri, sia

propri pari che non, circa le proprie conoscenzee scoperte;• Cercando di dimostrare la fondatezza

delle proprie opinioni.Tutti possono diventare scienziati:• Esperti in qualcosa che nessun altro

sa fare;• Produttori di idee nuove e originali

da spiegare e difendere da chi la pensa diver-samente.Tutti possono essere al tempo stesso ap-

prendisti, insegnanti e scienziati!E questo è sicuramente possibile grazie al

progetto EduSeis con l’ambiente Alpi!

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La Sismologia a scuola conFormaImpresa

Intervento di Maria Simini : prof. di Fisica,Istituto Tecnico Industriale Satatale "R.Elia"C. Mare di Stabia, NapoliLa collaborazione dell ITI R.Elia al proget-

to EduSeis è iniziata nell’ a.s. 2002/03, conl’installazione, nella scuola, della stazione si-smografica, chiamata CDSI, la cui strumen-tazione è stata data in prestito dal Diparti-mento di Fisica dell’ Univ.Federico II.di Napoli.Grazie ad un finanziamento ottenuto, per

l’ a.s. 2003/04 dal MIUR legge 6/2000 - Dif-fusione della cultura scientifica, con la presen-tazione del Progetto “La ricerca scientifica ascuola con FormaImpresa “ è stato possibilesvolgere attività extracurriculare della duratacomplessiva di 90 ore. Il Progetto della du-rata di 3 mesi (marzo-maggio ’04) e desti-nato alle classi IV e V, ha previsto una azioneformativa intesa come uno scambio di infor-mazioni e di esperienze tra soggetti diversi(scuola, mondo della ricerca, FormaImpresawww.formaimpresa.org) per trasferire compe-tenze ed obiettivi educativi e per contribuirea rafforzare la cultura scientifica. Tale azioneè stata avviata con una formazione tecnico-scientifica sui temi inerenti il rischio sismico,per l’ acquisizione di conoscenze multidisci-plinari (geologia, fisica, matematica, informa-tica, elettronica) finalizzati, in definitiva, allapiù ampia diffusione di informazioni e compe-tenze sul territorio.Gli incontri sono stati caratterizzati da azio-

ni di collegamento fra i contenuti e la pra-tica, alternando laboratori didattici e lezionifrontali. La metodologia maggiormente adot-tata è quella del Learning by doing e lo stru-mento utilizzato è il “laboratorio d’impresa”.Gli allievi sono stati suddivisi in gruppi

di lavoro, ed ogni gruppo di lavoro ha realiz-zato un’impresa in laboratorio. In particolaremi sono occupata di una Impresa di proget-tazione e realizzazione di un sismografo arti-gianale.L’attività è stata suddivisa tra attività teo-

rica e attività di laboratorio. L’attività teo-

rica ha visto:1. Svolgimento del Programma forma-

tivo per la creazione e gestione di laboratoriod’impresa;2. Introduzione alla Sismologia e al fun-

zionamento della stazione sismografica posizio-nata nell’Istituto nell’ambito del Progetto Edu-Seis (http://eduseis.na.infn.it) ;3. Fondamenti di Elettronica nell’assem-

blaggio del sensore elettromagnetico.L’attività di laboratorio ha previsto la co-

struzione, l’assemblamento dei componenti eil collaudo del sismografo artigianale ad usodidattico. In figura 1 è riportata una foto delsensore realizzato dagli studenti.Il sensore realizzato è un sensore di sposta-

mento. Il sistema meccanico è stato realizzatousando l’attrezzatura disponibile nel labora-torio di Meccanica, mediante un pendolo oriz-zontale costituito da un braccio di circa 30 cmin modo tale che il sistema possa rientrare inun case tower di PC, ed una massa di circa 2kg posizionata alla estremità del braccio.Il sistema di acquisizione è costituito da un

sistema di rilevamento dello spostamento re-lativo con funzionamento di tipo differenziale,da un amplificatore con filtro passa-basso chetaglia in uscita le frequenze maggiori a 20 Hze un convertitore con range dinamico a 8 bite tensione di fondo scala 5Volts. L’acquisitoreè costituito da un Personal Computer. Il pro-gramma di acquisizione usato, LABWIEV, hapermesso la visualizzazione grafica del fenome-no in atto. In Figura 2 è riportata una scher-mata della registrazione di rumore.Le schede di monitoraggio svolto in itinere

hanno evidenziato l’interesse degli alunni pergli argomenti trattati e per l’attività di la-boratorio svolta. Il materiale prodotto è statodi notevole qualità e ha richiesto notevole im-pegno.Gli studenti hanno presentato e commer-

cializzato il prodotto da loro realizzato parte-cipando alle Fiere dei prodotti FormaImpresasvoltesi il 23 e 24 aprile a Vico Equense- VillaComunale, il 29 maggio a all’ IPIA Sanninodi Ponticelli e il 30 maggio a S.Giorgio—VillaBruno. Nell’ ambito della competizione tra ivari prodotti realizzati da tutte le scuole ade-

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renti al Programma FormaImpresa, il sismo-grafo è stato premiato da una commissione digiudici nominata dall’ ente. La premiazioneottenuta come migliore presentazione del pro-dotto, testimonia la partecipazione entusiastadi alcuni alunni che si sono particolarmentedistinti per capacità ed impegno.

Dalla teoria all’interpretazionepratica dei fenomeni sismici

Intervento di Maria Rinaldi : prof. di Scienze,Istituto Tecnico Industriale Satatale "R.Elia"C. Mare di Stabia, NapoliIn relazione all’attività di Educazione al

Rischio sismico connessa alla installazione del-la stazione sismica denominata CDSI, pressola sede centrale del nostro istituto, si è va-lutata la possibilità di coinvolgere nell’areadi progetto EDUSEIS, un gruppo di alunnidelle classi prime, i quali, affrontano tale tem-atica all’interno del programma scolastico diScienze della terra.

Pertanto, concordati gli aspetti tecnico-pra-tici e interdisciplinari del progetto con la refe-rente, prof.ssa Maria Simini, docente di Fisicae laboratorio nelle classi prime, con la quale cisi è avvicendate nei ruoli di docente teorica etutor nei vari lavori progettuali, si è dato il viaad una serie di incontri pomeridiani, in orarioextracurricolare, della durata complessiva diventi ore, durante i quali sono state svolte nu-merose attività con modalità, di volta in voltadiverse, ma appropriate alle varie argomen-tazioni in oggetto.Dopo la presentazione del progetto EDU-

SEIS, in tutte le sue sfaccettature, si sonoforniti agli alunni, alternando lezioni teorichefrontali, lezioni interattive ed esercitazioni pra-tiche, i principi basilari che riguardano l’originee la causa dei movimenti improvvisi della crostaterrestre, illustrando la composizione internadel nostro pianeta e le forze endogene che sonoalla base dei movimenti delle zolle litosferiche.Si è posto l’accento sulle linee principali dellaTettonica a placche, descrivendo, attraversoimmagini e sequenze animate su PC, il feno-meno dell’improvvisa frattura di blocchi roc-ciosi sottoposti a sforzi, con conseguente pro-duzione di faglie nella crosta terrestre, classi-ficandole nei vari tipi ed esponendo, inoltre,la teoria del rimbalzo elastico connessa conl’origine e la propagazione dei diversi tipi dionde sismiche.Gli alunni sono stati suddivisi in gruppi di

lavoro, ciascuno dei quali ha operato con unsingolo PC collegato in rete con gli altri. Glialunni hanno svolto diverse attività, alcunedelle quali già previste tra quelle progettualied altre ideate e programmate da noi docenti.Tra queste molto interesse hanno suscitato adesempio, lo studio di un sismogramma, nelquale gli alunni hanno imparato ad usare unparticolare software di visualizzazione, il Sei-sGram2K, con il quale sono riusciti ad indivi-duare il primo arrivo delle onde P e delle ondeS di un terremoto, testandone i tempi di ar-rivo e calcolandone il periodo e la frequenza,costruendo, inoltre, grafici e tabelle. In al-tre attività, collegandosi al sito EDUSEIS eselezionando un evento sismico dal database,hannomisurato l’ampiezza massima delle onde

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sul sismogramma, relazionandola alla magni-tudo del terremoto considerato. Hanno, in-oltre, appreso la differenza (ed hanno imparatoa riconoscerla attraverso il sismogramma) cheesiste tra un sisma locale, regionale ed un tele-sisma.I materiali didattici utilizzati sono stati

differenti a seconda delle attività svolte e deicontenuti trattati; ad esempio, gli alunni sonostati invitati a costruire la mappa della di-stribuzione dei terremoti nel mondo, con par-ticolare riferimento al rischio sismico in Italia,usando la cartina del planisfero e matite co-lorate per differenziare la magnitudo dei di-versi eventi sismici relativi ad un determinatoperiodo di tempo. Si è messo così in evidenzache la localizzazione delle aree sismiche sullaterra, non è casuale, ma segue, per lo più, iconfini delle zolle litosferiche. Oppure hannousato le dromocrone delle onde P e S per lo-calizzare l’epicentro di un determinato eventosu di una mappa, con il metodo dei tre cerchi.Si è naturalmente fatta una distinzione tra

le due scale sismiche MCS e Richter compa-randole fra loro ed evidenziandone le diversefunzioni pratiche.Nella fase finale di ogni lezione, si è ri-

servato uno spazio affinché ciascun gruppo dialunni potesse lavorare, sviluppando un parti-colare tema, in materia di sismologia, facendouso di programmi informatici quali Fronte pa-ge , Power-point e collegamenti a Internet,producendo testi di presentazione, materialedivulgativo, e/o risolvendo questionari e testdi vario genere.Durante i diversi incontri, gli alunni sono

stati indotti ad operare in modo autonomo,anche se sempre opportunamente guidati neivari percorsi didattici, lasciando che ognunoriuscisse ad appropriarsi di nuovi concetti e re-gole in una chiave intuitiva, formulando ipotesie riscontrandone la validità o riconoscendonel’infondatezza. Nei vari gruppi di lavoro, tuttii partecipanti hanno svolto i loro compiti conforte spirito collaborativo per cui ognuno hapotuto usufruire delle conoscenze ed esperienzealtrui sviluppando così, al meglio, le propriecapacità latenti.Gli alunni si sonomostrati entusiasti e mol-

to interessati a quanto si è svolto nelle diverseattività (anche perché, vivendo in un’area conun elevato grado di rischio sismico e vulcanico,sono particolarmente sensibili al tema trat-tato) ed hanno acquisito nuove conoscenze ecompetenze in diversi ambiti disciplinari: sci-entifico, tecnologico, informatico nonché logi-co-matematico, contribuendo anche a miglio-rare le abilità espressive e di comunicazioneverbale.Si ritiene, pertanto, che l’esperienza proget-

tuale vissuta sia stata estremamente positivasia per gli alunni sul piano didattico forma-tivo, che per i docenti i quali ne hanno rice-vuto un arricchimento sul piano culturale eprofessionale.

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GLOSSARIOAFTERSHOCK: eventi sismici secondari

che seguono l’evento sismico principale in unasequenza sismica; il loro numero è in genereproporzionale alla grandezza dell’evento prin-cipale e sono caratterizzati da una minore en-ergia.

CROSTATERRESTRE: Involucro esternorigido e fragile della Terra. Ha uno spessorevariabile da circa 10 km in aree oceaniche e35-50 km in aree continentali.

EARLY-WARNING SISMICO: Sistemi dipre-allarme che svolgono un’attenta e continuaoperazione di sorveglianza, capaci di annun-ciare l’arrivo d’onde sismiche potenzialmentedistruttive prodotte da un terremoto distante,prima che queste siano avvertite dalla popo-lazione.

E-LEARNING: Metodo didattico innova-tivo che usa tecnologie multimediali come sup-porto didattico allo studio.

EPICENTRO: Punto sulla superficie ter-restre direttamente al di sopra del punto incui ha origine il terremoto (vedi ipocentro).

FAGLIA: Superficie di fratura interna allacrosta terrestre, in corrispondenza della qualesi verifica unmovimento relativo (dislocazione)di due blocchi di roccia. La superficie è più omeno inclinata e il movimento di scorrimentopuò essere verticale (faglia diretta o inversa)oppure orizontale (faglia trascorrente).

FENOMENI ENDOGENI: Fenomeni na-turali dovuti a forze interne alla Terra.

FENOMENI ESOGENI: Fenomeni natura-li dovuti a forze esterne alla Terra causati daagenti atmosferici come vento, gelo e acqua.

FORESHOCK: Evento sismico, in generedi non elevata magnitudo, che precede, da al-cuni secondi ad alcune settimane, un terre-moto e che avviene in prossimità della zona dirottura dell’evento principale.

IPOCENTRO: Il punto della superficie difaglia in cui ha inizio la fratturazione che dàluogo al terremoto. E’ posto a profondità vari-abile da pochi ad alcune centinaia di chilometri(max circa 700 km). La sua proiezione sullasuperficie terrestre lungo la direzione verti-cale, si chiama epicentro.

LAVA: Magma che ha raggiunto la super-ficie terrestre.

LOCALIZZAZIONE: La localizzazione diun terremoto è la determinazione, nello spazio,della posizione dell’ipocentro (latitudine, lon-gitudine e profondità) e del tempo origine delterremoto.

MAGNITUDO:Misura "relativa" dell’ener-gia meccanica liberata sotto forma di onde si-smiche durante un terremoto Viene calcolatarapportando il logaritmo decimale dell’ampiez-za massima determinata sul sismogramma diun evento sismico e il logaritmo dell’ampiezzamassima determinata sul sismogramma di unevento campione. Non esiste né un limite in-feriore, né un limite superiore del valore de-terminato.

MAGMA: Massa fusa di silicati e di varigas disciolti, presente all’interno della crostadel nostro pianeta in grado di raggiungere lasuperficie attraverso fratture (es. vulcani, dor-sali oceaniche, ecc.). Questa massa silicatica,quando raggiunge la superficie, per esempioattraverso un camino vulcanico, prende il no-me generico di lava.

MAREMOTO (OTSUNAMI): Serie di on-de marine che si propagano attraverso l’oceano.Queste onde sono generate dai movimenti delfondo del mare, generalmente provocati da for-ti terremoti sottomarini, ma possono ancheessere generate da eruzioni vulcaniche o dagrosse frane sottomarine.

ONDE DI VOLUME: Onde sismiche chesi propagano nei solidi. Le onde P e le onde S

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che si propagano nell’interno della Terra, sonoonde di volume.

ONDE SISMICHE: Sono onde prodotte -dal repentino rilascio di energia elastica cheavviene durante la fratturazione di volumi diroccia interni alla crosta terrestre. Le onde si-smiche si irradiano dalla sorgente in tutte ledirezioni, provocando nel mezzo di propagazio-ne, una deformazione temporanea la cui am-piezza diminuisce man mano che ci si allon-tana dalla sorgente.

PIANODI BENIOFF: Superficie inclinatalungo la quale si distribuiscono gli ipocentri inzona di subduzione.

PROTOCOLLO TCP/IP: Insieme di pro-tocolli di trasmissione di cui i due principalisono appunto il TCP (Transmission ControlProtocol) e l’IP (Internet Protocol). I proto-colli di comunicazione definiscono come diffe-renti computer possono comunicare l’uno conl’altro.

REOLOGIA: Scienza che studia le relazio-ni sforzo-deformazioni in strutture solide o flu-ide soggette a scorrimento.

RETE SISMICA: L’insieme di stazioni si-smiche distribuite su di una determinata area,collegate in tempo reale attraverso sistemi diteletrasmissione dei dati ad un unico centro diraccolta.

RISCHIO SISMICO:Probabilità di dannointeso sia in termini economici che di perditedi vite umane, a seguito dell’occorrenza di unoo più eventi sismici in un’area geografica diinteresse. Il valore dipende dalla pericolosità,dalla vulnerabilità e dall’esposizione (impor-tanza e valore del territorio antropizzato).

SEGNALEANALOGICO/DIGITALE: Lamisura di una quantità fisica (es.il moto delsuolo) in funzione del tempo, è un segnale.Esso può essere rappresentato con continuitàrispetto al tempo (l’andamento della correntesu di uno oscilloscopio) oppure registrato ad

intervalli regolari i tempo. Nel primo caso par-liamo di rappresentazione analogica e nel se-condo di campionamento o digitalizzazione delsegnale.

SISMOGRAFO: Strumento che registra, infunzione del tempo, il moto del suolo causatodai terremoti e lo trascrive in forma analogicao digitale su supporti specifici.

SISMOGRAMMA: Registrazione del motodel suolo durante i terremoti. E’ prodotto informa di tracciato su carta, oppure in formatodigitale mediante rappresentazioni grafiche alcomputer.

SISMOMETRO: Strumento che registra,in funzione del tempo, le oscillazioni del ter-reno causate dai terremoti.

SLIP: Vettore che rappresenta la dislocazio-ne, ovvero il moto relativo dei due blocchi diroccia.STAZIONE SISMICA: Sito che ospita un

insieme di strumenti atti a rilevare i movi-menti della superficie terrestre dovuti alla pro-pagazione delle onde sismiche.

STRIKE-SLIP: Faglia verticale con movi-mento orizzontale dei due blocchi di roccia.

TELESISMA: Un terremoto che avviene apiù di 2000 km di distanza dalla stazione diregistrazione.

TERREMOTO: Scuotimento del suolo pro-dotto da repentini fenomeni di fratturazioneche interessano volumi di roccia interni allacrosta terrestre.

TETTONICA A ZOLLE: Teoria che spie-ga la dinamica terrestre superficiale a partiredai movimenti delle zolle e dalle loro interazio-ni.

TRASDUTTORI: I trasduttori convertonouna grandezza fisica in un’altra (generalmentein un segnale elettrico). I trasduttori uilizzatiin sismologia forniscono un segnale di tensionein un uscita, proporzionale al moto relativodella massa rispetto al telaio.

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TSUNAMI: Vedi MAREMOTO.

VISCOSITA’: Resistenza tangenziale offer-ta dal movimento relativo di un filetto flu-ido nei confronti di un filetto contiguo, da unsolido che si muove sopra o dentro un fluido(liquido o aeriforme), o un fluido che si muovecontro un solido.

ZOLLAOPLACCALITOSFERICA: Por-zione rigida in cui è suddivisa la litosfera

ZONA DI ROTTURA: Area della Terrache si frattura durante un terremoto. Per iterremoti di grande magnitudo può estendersiper centinaia di chilometri in lunghezza e deci-ne di chilometri in larghezza.

ZONA DI SUBDUZIONE: Zona di con-vergenza di due placche tettoniche. General-mente si scontrano e una delle due si immergesotto l’altra.

ZONA SISMOGENETICA: Area che con-tiene più faglie attive (faglie sismogenetiche).In un’area sismogenetica, la probabilità di oc-correnza di terremoti è uniforme.

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RINGRAZIAMENTIGli autori ringraziano Paolo Gasparini, Gae-

tano Manfredi, Margherita Corciulo, GaetanoFesta, Luca D’Auria, Nicola Miranda, Gio-vanni Piazzullo, Carlo Paoloantonio, Anna Ri-ta Sica e Maria Rinaldi .per il contributo datoalla stesura degli articoli raccolti in questo vo-lume.

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