IDEAZIONE

Dopo alcuni esperimenti con un lungo pendolo e la registrazione fotografica, nel 1899, Emil Wiechert fece un viaggio in Italia, dove studiò gli strumenti progettati dai sismologi italiani e ne trasse ispirazione per la realizzazione dei suoi sismografi astatici, a partire da quello per le componenti orizzontali da 1.000kg. Egli ritenne, inoltre, che il microsismografo orizzontale Vicentini fosse lo strumento più sensibile e che la registrazione su carta affumicata fosse migliore di quella fotografica, in quanto garantiva una maggiore finezza delle tracce sismiche. Immaginò quindi uno strumento con un ingrandimento intorno a 100-200 volte e periodo proprio di oscillazione di 10-20s. che però avrebbe comportato pendoli semplici da 20 a 40m con masse di 500-1.000kg. Si orientò quindi verso un pendolo invertito, astatizzato naturalmente, stabilizzato da forze elastiche, che consentiva il raggiungimento di lunghi periodi di oscillazione, senza dover ricorrere a lunghissime sospensioni. Wiechert introdusse, inoltre, apparati di smorzamento ad aria del moto del pendolo: un’importantissima innovazione, per cui i sismogrammi potevano rappresentare in modo più fedele il moto del suolo e consentire una più precisa individuazione dell'inizio dei diversi tipi di onde sismiche. Vennero poi realizzati vari modelli di questo strumento, con masse di diverso peso: 1.000-1.200kg, 200kg e 17.000-19.000kg, costruiti prevalentemente dalle due fabbriche tedesche: Bertels di Jena e Spindler&Hoyer di Göttingen.

FUNZIONAMENTO

Questo modello (nel prototipo di Göttingen da 1.200kg) ha un sistema pendolare formato da una massa di piastre circolari di ghisa (ciascuna composta da 4 parti uguali)) riunite, mediante bulloni passanti, a formare un cilindro di 80cm di diametro tenute in equilibrio labile su uno snodo cardanico con molle di sospensione a balestra, in modo che il pendolo possa ritornare in posizione verticale oscillando in tutte le direzioni orizzontali con il minimo attrito.

Il centro di oscillazione del sistema pendolare si trova a circa 90cm sotto il centro di massa e la trasmissione dei movimenti relativi fra la massa inerziale e il supporto (suolo) avviene tramite opportuni meccanismi di comando verso due bracci, perpendicolari tra loro, orientati in genere in direzione Est-Ovest e Nord-Sud, alloggiati su una tavola sovrastante la massa.

Ogni braccio comanda, dopo un opportuno smorzamento, il corrispondente pennino scrivente, realizzato da una leggera struttura di filo di alluminio che termina con un sottile pennino, anch’esso di alluminio. All’estremità anteriore di ogni braccetto scrivente è montato uno stilo sulla cui punta è alloggiato un sottile filo di platino che scrive su una striscia di carta affumicata, chiusa ad anello. Quest’ultima è trascinata a velocità costante da rulli solidali messi in rotazione da un sistema a orologeria, azionato mediante un peso.

La velocità di registrazione era originariamente di 15mm/min, cosicchè un giro di carta impiega circa un'ora.

Diversi osservatori, fra cui anche quello dell’Istituto Nazionale di Geofisica (ING), nel tempo modificarono la lunghezza della carta che, con una maggiore velocità di scorrimento, ha permesso migliori registrazioni. Il rullo di trascinamento delle carte di registrazione in ogni giro trasla di 5mm verso sinistra, per mezzo di una vite senza fine coassiale al rullo stesso.

La carta viene, quindi, scritta completamente in 24 ore con 24 tracce parallele. Ogni minuto un relè solleva, per 3s, i pennini, in modo che sulla traccia di registrazione compaiano brevi spazi come marche del tempo.

Lo smorzamento ad aria nella registrazione sfrutta la differenza di pressione che si produce all’interno di un cilindro chiuso a tenuta, per il movimento di un pistone interno che delimita due camere. Il pistone è tenuto da 4 fili a una distanza di pochi decimi di millimetro dalla parete del cilindro. Le due camere piene d'aria sono collegate da un tubo nel quale può essere aperta e chiusa una valvola che serve a inserire o disinserire lo smorzamento.

DIFFUSIONE E NOTE

Lo strumento divenne uno standard. ed ebbe una larga diffusione in molti osservatori nel mondo. In Italia ne furono installati 3: all'Osservatorio di Trieste, all'Osservatorio del Collegio Alberoni di Piacenza e presso l'istituto di Fisica dell'Università "la Sapienza" di Roma, che ospitò dal 1936 al 1963 la stazione principale dell'Istituto Nazionale di Geofisica (ING).

SCHEDA TECNICA

Dimensioni: 100x120x170cm
Materiali: ferro, ghisa, ottone, alluminio, legno;.
Stato di conservazione: molto buono, dopo un estauro realizzato dal Laboratorio di Restauro della strumentazione scientifica storica dell'INGV. 

Proprietario dell'esemplare in evidenza: INGV