sismògrafo

sm. [sec. XIX; sismo-+-grafo]. Strumento atto a registrare le onde sismiche prodotte dai terremoti. I sismografi sono schematicamente costituiti da una massa pendolare libera di oscillare in un piano rispetto a un supporto solidale con il terreno: quando il supporto si muove per l'arrivo di un'onda sismica, la massa del pendolo tende, per la sua grande inerzia, a stare ferma e segue con ritardo l'oscillazione del supporto: si stabilisce così un moto relativo tra massa pendolare e supporto (terreno) che può essere registrato. Per individuare completamente un sisma devono essere registrate tutte e tre le componenti del moto, cioè le due componenti orizzontali e la componente verticale; occorrono quindi tre sismografi, di cui due misurano le traslazioni secondo le direzioni N-S ed E-W, e uno secondo la verticale. I sismografi vengono pertanto distinti in verticali e in orizzontali. Nei primi sismografi verticali la massa era direttamente appesa a una molla a spirale, ma tale sistema necessitava, per avere lunghi periodi di oscillazione e buona sensibilità, di masse molto pesanti (anche alcune tonnellate) e molle molto lunghe. Attualmente viene usata la disposizione ideata da T. Gray che permette di ridurre le dimensioni dello strumento migliorandone le caratteristiche: la molla a spirale, fissata all'estremità superiore di un supporto, sostiene inferiormente un braccio di leva, in posizione orizzontale, che porta a un estremo la massa e all'altro è libero di ruotare. Per aumentare ulteriormente la sensibilità del sistema la molla viene collegata non all'asta che regge la massa ma al di sotto del centro di massa del sistema; in questo modo il momento della molla diminuisce nella caduta e aumenta nell'ascesa della massa: ma nei due casi il momento resistente della molla è piccolo e ciò comporta un lungo periodo di oscillazione e alta sensibilità. Sistemi e schemi analoghi sono impiegati nei sismografi orizzontali; in questi, come nei verticali, esiste un sistema di smorzamento (di tipo elettromagnetico) per l'oscillazione del pendolo. L'equazione di un sismografo deriva dall'equazione generale del pendolo e, nel caso di un sismografo meccanico, l'ampiezza dell'oscillazione x dello strumento di registrazione del sismografo è dato da:

dove λ è il fattore di smorzamento, ω e p sono la frequenza angolare rispettivamente del pendolo e del terreno e V_s è l'amplificazione statica del sistema. Come si vede da questa equazione, a seconda del tipo di oscillazione sismica che si vuole rilevare, sarà necessario utilizzare sismografi con diverse caratteristiche, poiché se il periodo del pendolo è uguale a quello dell'oscillazione da rilevare, l'amplificazione sarà massima. Si parla dunque di sismografi a corto periodo, a lungo periodo e a ultralungo periodo. Collegato alla parte sensibile del sismografo vi è l'apparato registratore che può essere di vari tipi: meccanico, ottico, galvanometrico. Nella registrazione meccanica, una pennina scrivente è collegata rigidamente alla massa oscillante e traccia il sismogramma direttamente su un cilindro rotante; nella registrazione ottico-fotografica, un fascio luminoso prodotto da apposita sorgente viene riflesso da uno specchietto solidale con il pendolo e incide su carta fotosensibile; nella registrazione galvanometrica, il braccio del pendolo porta degli avvolgimenti elettrici (bobine) che possono muoversi in campi magnetici prodotti da magneti permanenti: la corrente elettrica indotta generata nelle bobine dalle oscillazioni del pendolo passa a un galvanometro che segnala il sisma; se il galvanometro è di tipo Desprez-d'Arsonval con parte mobile dotata di specchietto, può avvenire la registrazione ottico-fotografica come nel caso precedente.