[Rubrica] Onda radio

Gli effetti delle onde sismiche sulla Ionosfera (seconda ed ultima parte)

Particolarità delle variazioni geomagnetiche

Le caratteristiche delle variazioni del campo magnetico terrestre, in ogni luogo di rilevamento, riguardano:

1. il verso della variazione di direzione, relativamente ai piani di riferimento, che per la declinazione può essere verso oriente od occidente e per l'inclinazione verso il basso o verso l'alto
2. l'ampiezza angolare della variazione di direzione, misurata ancora relativamente ai piani di riferimento
3. l'ampiezza della variazione d'intensità totale, o delle componenti orizzontale e verticale

Variazioni sismomagnetiche

Le variazioni del campo magnetico terrestre legate a un sisma imminente, sono di origine estranea al campo primario e si differenziano dalle altre fonti naturali di variazioni, per possedere contemporaneamente la caratteristica di essere limitate sia nello spazio che nel tempo. Pur essendo anch'esse di origine crostale, si distinguono dalle anomalie crostali per la loro limitata presenza temporale, e si distinguono dalle perturbazioni magnetiche per la loro limitata estensione territoriale. Esse possono essere circoscritte spazialmente e temporalmente, e presentano un'evoluzione rapida e incisiva, costituendo la risultante delle particolarità delle linee di forza di due campi magnetici diversi: quello generale terrestre e quello che si genera in zona focale. Le variazioni del campo primario e quelle degli altri campi che formano il campo terrestre, quindi non costituiscono un problema, in linea teorica, per l'individuazione delle variazioni sismomagnetiche.
Da quando si è diffuso il magnetometro a precessione protonica, inventato da Packard e Varian nel 1954, il monitoraggio continuo del campo geomagnetico viene fatto sui valori dell'intensità totale. Questo strumento, in cui la misura di F è ricondotta alla misura di una frequenza, ha permesso di superare tutte le difficoltà di rilevamento dell'intensità assoluta presenti con i magnetometri tradizionali, garantendo una piena stabilità di funzionamento, anche con grosse alterazioni di temperatura e di umidità, e una precisione dell'ordine di 0,1 nanotesla. Oggi è l'unico magnetometro preso in seria considerazione negli osservatori fissi e viene molto usato anche come strumento portatile. Purtroppo, la comodità e la precisione che esso offre hanno una contropartita, che in questa sede risulta molto importante: le anomalie magnetiche si manifestano in modo molto diversificato, a seconda di come vengono misurate e degli elementi scelti, e una misurazione angolare delle anomalie di origine crostale risulta molto più indicativa e significativa di una misurazione scalare. Ad esempio, le anomalie non possono essere rilevate con misurazioni dell'intensità totale, quando i campi magnetici sono normali al campo ambientale (J. Korenaga, 1995), condizione questa che si verifica proprio quando si misurano le variazioni sismomagnetiche in zona epicentrale.
Inoltre, si possono ricordare tre fatti di ordine sperimentale:

1) i ricercatori di pozzi petroliferi e di giacimenti minerari traggono poco aiuto da misurazioni del campo totale e, quando le condizioni di lavoro lo consentono, cercano di utilizzare strumenti che misurano direttamente le componenti
2) le tabelle che riportano le variazioni geomagnetiche prima di terremoti importanti (Rikitake, 1976), e di solito prese ad esempio di misure poco attendibili fatte in passato, possono invece dimostrare come tali variazioni risultino consistenti se rilevate con misure angolari, un po' più deboli se misurate con le intensità delle componenti e del tutto lievi, tali da confondersi col rumore di fondo, se misurate con l'intensità del campo totale
3) in generale, i valori rapportati alla declinazione, ma misurati con il campo totale, sono molto inferiori a quelli misurati direttamente con gli angoli, come si può dimostrare sulla base delle stesse variazioni diurne

Nonostante che sia un dato di fatto scientificamente dimostrato, che le variazioni non possano essere rilevate bene con misurazioni dell'intensità totale, e nonostante ci siano varie osservazioni empiriche che lo avvalorino, a tutt'oggi non sono state sviluppate applicazioni sistematiche con altri strumenti. Naturalmente nessuno vuole mettere in dubbio l'utilità e la precisione di certi magnetometri, si dice solo che si dovrebbe notare come la misurazione delle anomalie sia cosa sicuramente dipendente dal luogo dell'osservazione, dall'elemento osservato e dal tipo di strumento utilizzato; del resto, quello che qui interessa non è tanto la difficile determinazione di valori assoluti riguardanti il campo geomagnetico, ma soltanto le sue variazioni. La troppa sensibilità del resto può rivelarsi un ostacolo, a causa di disturbi di origine antropica, e sembra proprio che le variazioni sismomagnetiche si presentino con valori superiori al rumore di fondo solo se rilevate direttamente con misurazioni angolari.
Inoltre, per il motivo che le variazioni sismomagnetiche sono la risultante dell'azione di campi diversi, tra loro interagenti, durante un monitoraggio continuo del campo terrestre, il rilevamento delle variazioni sismomagnetiche si riduce al rilevamento delle variazioni del campo complessivo terrestre, sotto l'azione di un campo disturbatore temporaneo. Anche per questo, una misurazione delle variazioni dell'intensità totale risulta meno significativa della misurazione delle componenti, essendo F l'elemento più forte e quindi meno influenzabile dal campo disturbatore. In pratica, sono soprattutto le variazioni locali della direzione che permettono di apprezzare meglio l'entità del campo generatosi in zona focale, e questo fatto permette di utilizzare vantaggiosamente i variometri della direzione, descritti in questo lavoro, che inoltre, sono molto meno costosi di quelli dell'intensità. In modo particolare, a nord e a sud della fascia tropicale, è la declinazione a risentire maggiormente gli influssi di campi magnetici esterni, in quanto l'intensità della componente orizzontale H è circa la metà dell'intensità totale F del campo geomagnetico (H decresce fino al valore 0 in corrispondenza dei poli magnetici); mentre nella fascia tropicale è l'inclinazione che risente maggiormente di campi magnetici esterni (Z decresce fino al valore 0 in corrispondenza dell'equatore magnetico). La misurazione di entrambe le componenti, si rivela comunque opportuna anche per quei casi, poco probabili ma non impossibili, in cui il luogo di misurazione si trovi esattamente a Nord o a Sud della zona focale. In ogni caso, a parità di altre condizioni, maggiori sono le variazioni rilevate, siano esse di ampiezza angolare o di intensità, maggiore è la forza del particolare campo magnetico che le determina (in questo caso quella che si genera dallo stato di stress delle rocce focali).

Diffusione delle variazioni sismomagnetiche

Come i terremoti dipendono nella loro origine dallo stato di stress delle rocce e come la propagazione delle onde sismiche subisce alterazioni dalla natura geologica e dalla consistenza del mezzo attraversato, così anche le variazioni sismomagnetiche dipendono dallo stress delle rocce e subiscono alterazioni dalla suscettività e permeabilità magnetiche dei luoghi in cui vengono rilevate.
I fattori più importanti che influenzano le variazioni possono essere così riassunti:

1. la quantità delle masse rocciose in compressione e stiramento (volume focale)
2. lo stato di stress delle masse rocciose in zona focale (stress focale)
3. la distanza della zona focale rispetto al luogo di rilevamento
4. la profondità della zona focale
5. la suscettività e la permeabilità magnetiche complessive delle rocce in zona focale
6. la suscettività e permeabilità delle rocce componenti la parte di litosfera che separa la zona focale dal luogo di rilevamento
7. la suscettività e permeabilità delle rocce del luogo di rilevamento

Come può essere facilmente notato, le rocce costituiscono il "trattino d'unione" nel legame tra terremoti e variazioni sismomagnetiche.
La grandezza di queste variazioni e la grandezza di un terremoto, così come la loro diffusione e la propagazione delle onde sismiche, hanno reciprocamente molto in comune.

Influenza delle onde sismiche sulla ionosfera terrestre

In questo paragrafo, parleremo della forma e della dinamica delle onde acustiche generate da un terremoto (shock acoustic waves).
Da studi effettuati in corrispondenza di eventi sismici in Turchia (17 Agosto e 12 Novembre 1999) e nell'isola di Sumatra meridionale (4 Giugno 2000) e al largo della costa dell'America centrale (13 Gennaio 2001), è stato trovato in tutti questi casi, che la Ionosfera nell’area soprastante l'epicentro, subisce delle notevoli escursioni nel contenuto elettronico totale (TEC). Le onde acustiche si propagano fino alla regione F e sono causate da un movimento a pistone della superficie terrestre. Questi esperimenti quindi, hanno confermato come delle perturbazioni ionosferiche, possono verificarsi dopo un terremoto per effetto dell'accoppiamento dinamico tra le onde sismiche di superfice e l'atmosfera. Le onde atmosferiche, vengono amplificate esponenzialmente, mentre salgono per effetto della diminuzione della densità del mezzo. Queste onde acustiche, hanno l'effetto di introdurre delle variazioni nella densità elettronica della Ionosfera. Un aspetto decisamente importante, è che anche eventi superficiali relativamente piccoli, possono provocare delle perturbazioni importanti in grado di influenzare la propagazione delle onde radio.

[IMG]http://i39.tinypic.com/5xv9dy.jpg[/IMG] [IMG]http://i40.tinypic.com/262s5dw.jpg[/IMG]
Le "onde superficiali di Rayleigh", generano dei movimenti crostali in grado di generare delle onde acustiche che si propagano verso la Ionosfera, provocando delle perturbazioni ionosferiche il cui effetto non è ancora del tutto chiaro ma che comunque potrebbero generare dei disturbi e degli assorbimenti anomali.

Conclusione

In questa ricerca, l'autore ha raccolto i dati geomagnetici prima e dopo del forte terremoto Asiatico, per analizzare da un punto di vista radiantistico, lo sviluppo scientifico del fenomeno, indagare sulle possibili ripercussioni sulla radio-propagazione e soprattutto scoprire eventuali precursori sismici.
Si è trovata un'anomalia geomagnetica, subito prima dell'evento sismico, seguita da una breve fase di quiete (circa 1 ora prima e 1 ora dopo) e un'altra fase turbolenta. Tuttavia, dai dati raccolti è abbastanza arduo stabilire se questi eventi siano effettivamente correlati ai fenomeni litosferici, però non si può nemmeno escludere che essi siano stati generati da effetti presismici. E' necessaria una più completa e capillare osservazione degli eventi, cosa che attualmente risulta difficile data la non omogenea distribuzione geografica degli osservatori geomagnetici; inoltre sarebbe interessante affiancare anche un monitoraggio tramite una rete di ricevitori sintonizzati sulla banda LF (da 30 a 300 kHz), per registrare eventuali segnali anomali.



Fonte: Flavio Egano IK3XTV