Radiogeofonia/4 di A.Nardi da Geologia 2000 [http://www.anisn.it/geologia2000]


La teoria radiosismica



Ciò che vorrei dimostrare è che il fenomeno sismico è legato in due tempi all'emissione di onde elettromagnetiche a bassissima frequenza da parte di tutto il volume roccioso interessato al fenomeno stesso. Si avranno emissioni radio a frequenza "acustica" prima del terremoto e prevalentemente "sub-acustica" durante la scossa.



Per semplicità si consideri inizialmente il caso di un terremoto in atto ed il solo effetto delle onde P.
L'onda sismica produrrà una variazione volumetrica che si propaga nella litosfera. La roccia interessata, indipendentemente dalla sua natura, può essere vista come una miscela di cristalli che possiedono caratteristiche fisiche diverse secondo la specie mineralogica [1]. Ipotizziamo che la maggior parte di essi manifesti scarsa conducibilità elettrica, che una certa parte abbia una buona conducibilità e che solo una minima parte presenti proprietà piezoelettriche [2]. L'onda P produrrà in questa miscela alternativamente una compressione e una dilatazione. Durante la fase compressiva i minerali piezoelettrici produrranno, sulle superfici opposte delle facce ortogonali agli assi binari, cariche elettriche opposte. Queste differenze di carica verranno compensate da un flusso di elettroni attraverso i cristalli conduttori (che saranno pochi e sparsi a caso) in un circuito lungo e tortuoso che tenderà ad azzerare la differenza richiudendosi su sé stesso. Il risultato può essere visto come un circuito elettrico in cui numerose batterie sono collegate in serie e in parallelo lungo un percorso casuale fino a che il circuito non riesca a chiudersi scaricandole [fig. 1].

Radioloop


La successiva fase distensiva troverà una situazione ormai neutra ed agirà dilatando i cristalli e causando di nuovo la formazione di cariche ma di segno opposto alle precedenti. Un nuovo flusso si innescherà così nel circuito precedente ma in senso inverso fino ad azzerare di nuovo la differenza di carica. In sintesi il terremoto avrà prodotto all'interno della roccia numerosi loop percorsi da corrente alternata con la stessa frequenza dell'onda sismica che li ha innescati [fig. 2]. Considerando che i cristalli piezoelettrici sono poco abbondanti e che il percorso elettrico che li collega non è lineare ma caotico, la lunghezza dei loop sarà molto maggiore del perimetro minimo che unisce i cristalli attivi interessati. Ma questi loop, essendo percorsi da corrente alternata, produrranno un campo elettromagnetico con l'emissione di onde alla stessa frequenza della corrente che lo ha indotto.

Isofrequenza


Tirando le somme possiamo dire che una scossa di terremoto provoca onde elettromagnetiche di frequenza uguale a quella dell'onda sismica per un processo di trasferimento di energia da oscillazioni meccaniche ad oscillazioni elettriche ad oscillazioni elettromagnetiche. Tutto il volume di roccia interessato dalla scossa sismica diverrà un'unica antenna formata dalla somma di numerosissimi radioloop. Ogni ciclo compressione-decompressione produrrà un segnale della medesima frequenza man mano che si propaga e dunque si avrà un centro di emissione elettromagnetica (ipocentro) che si trasformerà in una superficie di emissione (fronte dell'onda sismica) producendo un segnale radio fino all'esaurimento dell'energia disponibile per la trasformazione. Nel caso delle onde S si può ipotizzare un processo analogo prodotto però dalla triboelettricità.

Applicato alle vibrazioni acustiche del "pianto della roccia", questo meccanismo si presta anche ad ipotizzare l'esistenza di segnali radio precedenti alla scossa e dovuti all'accumulo delle tensioni nel volume focale. In questo caso l'emissione avverrebbe esclusivamente nell'ipocentro, avrebbe una frequenza molto più elevata e, rientrando nel range delle audiofrequenze, sarebbe resa direttamente udibile dal Radiogeofono. Se la vibrazione meccanica del "pianto", a causa della sua alta frequenza, subisce un attrito troppo elevato per raggiungere la superficie, la corrispondente onda elettromagnetica dovrebbe invece permeare la roccia con la medesima efficacia dell'onda radiosismica, preannunciando l'imminente rottura. Così come con un geofono è possibile prevedere il cedimento della volta in una miniera, il radiogeofono potrebbe essere in grado di prevedere il cedimento del materiale nel volume focale.
Si pone allora il problema della permeabilità della roccia alle onde radio. Per quanto riguarda il segnale prodotto simultaneamente alla scossa sismica, il problema può essere facilmente superato considerando che la stessa superficie topografica emetterà segnali direttamente nell'atmosfera e qui, incanalati tra la ionosfera e il suolo secondo la modalità di propagazione diretta delle VLF, dovrebbe poter raggiungere notevoli distanze. Per quanto riguarda i segnali generati dal "pianto della roccia", è di supporto il fatto che in Onde Lunghe (LF) le stazioni di radiodiffusione tedesche si possono ascoltare fin nel centro Italia e senza evanescenze poiché le LF non possono beneficiare come le Onde Medie di una componente riflessa nella ionosfera. Queste trasmissioni che arrivano per onda diretta hanno dovuto necessariamente attraversare la base delle Alpi oltre che l'orizzonte ottico. Del resto è provato che la radiazione elettromagnetica, che già in Onde Corte ha una discreta capacità di penetrazione, aumenta questa proprietà all'aumentare della lunghezza d'onda al punto che (anche questo è ormai certo) gli USA utilizzano almeno le ELF per le comunicazioni unilaterali terra-nave con i sottomarini durante l'immersione, con copertura mondiale. Come ho già accennato, aleggia poi la leggenda che in ULF non esitano limiti di profondità.


NOTE


  1. Comunemente si ritiene il materiale roccioso intrinsecamente non conduttore ma se ne considera la conducibilità in relazione alla quantità di acqua che lo permea. Questa visione invece valuta le caratteristiche dei singoli minerali e la conducibilità della roccia ne risulta indipendente dalla presenza di acqua. Nei materiali lapidei l'acqua non permea realmente il volume, cioè non riempie innumerevoli interstizi come nelle sabbie, ma circola esclusivamente all'interno di fratture localizzate. Anche un materiale altamente permeabile è in realtà "asciutto" nella maggior parte del suo volume e dunque la conducibilità "mineralogica" non è condizionata dalla presenza dell'acqua. [Torna al testo]
  2. Il miglior candidato tra i cristalli piezoelettrici è naturalmente il quarzo ma considerando che teoricamente hanno questa proprietà quasi tutti i cristalli acentrici (20 classi cristallografiche su 32) c'è da ritenere che molte specie mineralogiche (es. la tormalina) possano sostituire o coadiuvare il ruolo del quarzo. [Torna al testo]




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