Come un terremoto colpisce la biosfera e l'idrosfera

La terra è composta da enormi pezzi in movimento chiamati placche tettoniche che si spingono l'uno contro l'altro con grande forza. Quando una placca improvvisamente cede il passo a un'altra, si verifica un terremoto. I terremoti colpiscono la biosfera, lo strato della superficie terrestre in cui può esistere la vita. Questo include tutta l'acqua sopra o vicino alla superficie terrestre, l'idrosfera. La gravità di un terremoto aumenta all'aumentare della sua magnitudo (la sua dimensione relativa misurata da un sismografo) e diminuisce all'aumentare della distanza dalla faglia che lo ha causato.

La maggior parte della distruzione di vite umane in un terremoto deriva dal crollo di edifici, che è causato, nel linguaggio della fisica, da una combinazione di onde corporee e di superficie. Queste onde fanno vibrare in modo complesso il terreno e gli edifici appoggiati al suolo. Le onde salgono attraverso le fondamenta degli edifici e combattono la loro inerzia, o resistenza al cambiamento. Lo stress è posto su pareti e giunti, il che distrugge gli edifici che non sono stati costruiti per resistere.

I terremoti possono causare diversi tipi di frane. Il tipo più comune di frana indotta da terremoto è una caduta di massi che si verifica su pendii ripidi. Le valanghe di terreno possono verificarsi su pendii ripidi, generalmente stabili, ma dove il terreno è a grana fine e non ben tenuto. Le frane sottomarine possono verificarsi nei delta e possono essere responsabili di danni alle strutture portuali, come accadde a Seward, in Alaska, nel 1964.

I terreni sabbiosi che sono normalmente stabili e di supporto possono mescolarsi con l'acqua durante un terremoto e diventare come le sabbie mobili - simile a quello che succede quando muovi le dita dei piedi nella sabbia vicino alla linea di galleggiamento al spiaggia. Il risultato è la liquefazione, che può manifestarsi in diversi modi. Una diffusione laterale è il movimento laterale di vaste aree di terreno su un dolce pendio. Il suolo può spostarsi da 10 a 150 piedi e può essere distruttivo per le condutture sotterranee. Un'interruzione del flusso è uno strato di materiale intatto che scorre sopra uno strato di terreno liquefatto, a terra o sott'acqua. Muovendosi fino a decine di miglia all'ora, i guasti del flusso possono essere catastroficamente distruttivi. Il terreno che normalmente sostiene un edificio o un'altra struttura subisce una perdita di resistenza portante quando si liquefa, consentendo alla struttura supportata di depositarsi e ribaltarsi. I colpi di sabbia si verificano quando lo scuotimento prolungato degli strati liquefatti provoca l'eruzione dell'acqua dallo strato di sabbia.

I terremoti possono modificare il flusso delle acque sotterranee dalle sorgenti provocando l'espansione e la contrazione della falda acquifera da cui sgorga la sorgente. Il cambiamento può essere temporaneo o permanente. Le faglie sismiche possono anche provocare canali di flusso sfalsati e stagni cedevoli, l'acqua che si raccoglie nella depressione lungo una linea di faglia strike-slip. L'effetto di gran lunga maggiore dei terremoti nell'idrosfera è lo tsunami, che in giapponese significa “onda del porto”. Gli tsunami derivano da un improvviso spostamento verticale del fondale oceanico, di solito dove si incontrano le placche tettoniche, che può essere causato da un terremoto, una frana o un vulcano. Viene generata una piccola onda, generalmente alta solo pochi piedi. Tuttavia, poiché la profondità dell'acqua diminuisce vicino alla terraferma, l'altezza dell'onda aumenta molte volte, e è in grado di causare massicce distruzioni a centinaia o migliaia di miglia dal sito del terremoto. Una forma in miniatura di tsunami che può verificarsi nei laghi è chiamata sessa.

Grandi terremoti possono aumentare l'altezza delle montagne da pochi pollici a pochi piedi. Quando un lato di una faglia si alza rispetto all'altro lato della faglia, si crea una cresta ripida chiamata scarpata. Quando si verificano ripetuti terremoti lungo una faglia, la roccia lungo la faglia si rompe e diventa soggetta a erosione che, nel tempo, può formare una valle nella zona di faglia. Una faglia può interferire con il movimento delle acque sotterranee, alzandone o abbassandone il livello e provocando la formazione di stagni o sorgenti. Una faglia strike-slip sulla superficie del terreno si presenta come una lunga interruzione superficiale chiamata traccia di talpa.