Campi Flegrei: arriva il giroscopio

Nei Campi Flegrei è stato installato un giroscopio per misurare i moti rotazionali del suolo, un'aggiunta significativa alla rete di monitoraggio vulcanico gestita dall'INGV-OV. Gli attuali sensori sismici registrano le traslazioni del suolo, mentre i giroscopi forniscono informazioni complementari grazie alla loro capacità di rilevare le rotazioni.

Un prototipo di giroscopio basato su un interferometro di Sagnac lungo 2 km è stato collocato nei laboratori CNR-INO e calibrato tra maggio e settembre 2023, misurando le rotazioni indotte da terremoti di varia magnitudo. Attualmente, questo sistema può misurare solo la componente rotazionale attorno all'asse verticale.

Gli sviluppi futuri mirano a migliorare la risoluzione e la stabilità del sistema e ad estendere la capacità di misurazione a tutte le componenti rotazionali, tramite la creazione di un giroscopio a tre assi. L'obiettivo finale è realizzare un sistema completo per un'osservazione permanente delle rotazioni del suolo nell'area vulcanica dei Campi Flegrei.

Cos'è un giroscopio e come funziona?

I giroscopi (o sensori rotazionali) sono sensori utilizzati per rilevare la velocità di rotazione del suolo e forniscono informazioni complementari rispetto ai sensori sismici traslazionali. L’area dei Campi Flegrei è coperta da una rete capillare di sensori multiparametrici gestita dall'Osservatorio Vesuviano per il monitoraggio in tempo reale di diversi parametri fisici e chimici, utilizzati per lo studio dell’attività sismica e vulcanica. La possibilità di monitorare anche i moti rotatori del suolo può migliorare la comprensione degli eventi sismici, fondamentali per lo studio della dinamica dei vulcani. Saranno pubblicate sul sito ufficiale dell'Osservatorio Vesuviano, ulteriori informazioni di ricerca e di sviluppo dell'uso del Giroscopio sul territorio napoletano (https://www.ov.ingv.it/).

I diversi tipi di Giroscopio

Giroscopio Meccanico

Rotore: Il cuore del giroscopio è un rotore, una ruota o disco che ruota a una velocità molto elevata.
Supporto cardanico: Il rotore è montato su un supporto cardanico, che consente al rotore di ruotare liberamente in tutte le direzioni.
Conservazione del momento angolare: Quando il rotore è in rotazione, il suo momento angolare è conservato. Questo significa che l'asse di rotazione del rotore tende a mantenere la stessa direzione nello spazio, anche se il supporto cardanico o l'intero giroscopio viene inclinato o ruotato.

Il giroscopio meccanico sfrutta il principio della conservazione del momento angolare: quando una forza tenta di cambiare la direzione dell'asse di rotazione, il rotore esercita una reazione (nota come precessione giroscopica) che si manifesta perpendicolarmente alla direzione della forza applicata.

Giroscopio Ottico (FOG - Fiber Optic Gyroscope)

Sorgente luminosa: Utilizza una sorgente di luce, spesso un laser.
Cavi in fibra ottica: La luce viene divisa e inviata in due direzioni opposte attraverso una lunga bobina di fibra ottica.
Interferenza: Dopo aver percorso la bobina, le due onde luminose vengono ricombinate. Se il giroscopio ruota, una delle onde percorrerà una distanza leggermente diversa dall'altra, creando un'interferenza che può essere misurata.

Il giroscopio ottico misura la rotazione tramite l'effetto Sagnac, dove una differenza di percorso ottico causata dalla rotazione del dispositivo si traduce in un cambiamento nella fase delle onde luminose.

Giroscopio MEMS (Microelectromechanical Systems)

Strutture vibranti: Utilizza minuscole strutture vibranti su un chip di silicio.
Effetto Coriolis: Quando il giroscopio ruota, le strutture vibranti sperimentano una forza di Coriolis che modifica la loro vibrazione.
Sensori capacitivi: La variazione nella vibrazione viene rilevata da sensori capacitivi integrati nel chip, che misurano la velocità angolare.

L'obiettivo è dunque quello di andare a studiare e mantenere sotto controllo i moti rotazionali del suolo, al fine di prevenire i terremoti o riuscire a ridurne le conseguenze, che da mesi stanno colpendo la popolazione partenopea (https://www.napolinetwork.com/terremoto-campi-flegrei-torna-la-paura/).