Оценивает магнитуда землетрясений. Что такое магнитуда землетрясений? Шкала Рихтера

Землетрясения различаются по силе и результатам воздействия на поверхность земли. И в науке неоднократно предпринимались попытки классифицировать их по по этим показателям.

В результате таких попыток были разработаны 12 бальные шкалы , основывающиеся на оценке воздействия их на поверхность земли.

12 бальная шкала оценки интенсивности землетрясений (в дальнейшем шкала землетрясений ) оценивает интенсивность землетрясения в баллах в данной точке, вне зависимости от мощности его в эпицентре.

Шкала Рихтера имеет другой подход и оценивает величину сейсмической энергии высвобождающейся в эпицентре землетрясения. Единица измерения сейсмической энергии — магнитуда .

12 бальная шкала землетрясений.

В 1883 году 12 бальная шкала землетрясений была разработана Джузеппе Меркали. Позже она совершенствовалась самим автором, а, в последствии, также Чарльзом Рихтером, (автором шкалы Рихтера) и получила название Модифицированная шкала землетрясений Меркалли.

Эта шкала землетрясений, на сегодняшний день, используется в США.

В СССР и Европе длительное время использовалась 12 бальная шкала землетрясений — MSK-64. По ней, так-же как и по шкале землетрясений Меркалли, интенсивность их измеряется в баллах, указывающих на интенсивность, характер и масштаб воздействия на поверхность земли, сооружения, людей и животных в данном районе.

Шкала землетрясений MSK-64 очень наглядна. И если мы слышим в средствах массовой информации о том, что произошло землетрясение силой в 6 баллов, то очень просто можем себе представить, что, согласно этой шкалы землетрясений, оно было сильным, его ощутили все люди. Многие из них выбежали на улицу. Отваливались куски штукатурки, а со стен падали картины.

Или землетрясение силой в 9 баллов можно представить себе как опустошительное, при котором были повреждены и разрушены каменные дома, а деревянные дома покосились.

Все просто и понятно.

При этом надо заметить, что по шкале землетрясений интенсивность их оценивается в определенной точке. Понятно, что в эпицентре, расположенном над очагом землетрясения и в отдаленной точке интенсивность его будет различна.

В 1988 году Европейский сейсмический комитет начал обновление шкалы землетрясений MSK-64 и в 1996 году обновленная шкала землетрясений под названием EMS-98 вместе с руководством по применению была рекомендована к применению. Эта шкала землетрясений также 12 бальная и принципиальных различий с другими шкалами землетрясений не имеет.

В Японии используется шкала землетрясений Японского метеорологического агентства. Она начинается с трех баллов, когда люди начинают ощущать точки.

В ней, в отдельных колонках описывается воздействие на людей, на обстановку внутри зданий и на улице. Высший балл этой шкалы землетрясений — 7.

От других шкал она так-же принципиально не отличается.

Шкала Рихтера. Магнитуда.

Нередко, в том числе и в средствах массовой информации, можно слышать о происшедшем где-либо землетрясении силой, к примеру, в 6 баллов по шкале Рихтера.

Это неверно. Шкала Рихтера описывает не интенсивность землетрясения, выраженную в баллах, а совершенно другую характеристику, выраженную в других единицах.

Шкала Рихтера оценивает величину высвободившейся сейсмической энергии в эпицентре по измеренной приборами амплитуде колебаний почвы дошедших в точку измерения. Выражается эта величина в магнитуде.

Сам Рихтер магнитуду любого толчка определял как: «логарифм, выраженной в микронах, амплитуды записи этого толчка, сделанной стандартным короткопериодным крутильным сейсмометром на расстоянии в 100 километрах от эпицентра».

Магнитуда высчитывается после измерения амплитуды на сейсмограмме. А при расчетах необходимо внести поправки: на глубину очага землетрясения, на то, что измерения были проведены нестандартным сейсмометром. Необходимо привести вычисления к измеренным на стандартном расстоянии 100 км то эпицентра.

Это непростые вычисления. И из-за перечисленных сложностей величины магнитуд, выданных различными источниками могут незначительно отличаться.

Но в целом они дадут объективную оценку мощности землетрясения.

Поэтому правильно будет сказать, что в определенном месте произошло землетрясение с магнитудой, скажем, -5, по шкале Рихтера.

Магнитуда , вычисленная в различных точках по шкале Рихтера будет иметь одно значение. Интенсивность толчков в баллах в различных точках будет различная.

В этом и состоит различие 12 бальной шкалы землетрясений и 9,5 бальной шкалы Рихтера, выраженной в магнитуде (шкала Рихтера имеет диапазон 1 — 9,5 магнитуды).

Не стоит путать (а в СМИ это случается сплошь и рядом) понятия шкала Рихтера и 12 бальная шкала землетрясений.

Интенсивность по шкале Рихтера определяется сразу по показаниям сейсмографов. Интенсивность в баллах определяется позже, по оценке воздействия на земную поверхность. Поэтому самые первые сообщения по оценке мощности толчков приходят именно по шкале Рихтера.

Как правильно сообщить об интенсивности толчков в магнитуде по шкале Рихтера?

Верное употребление — «землетрясение магнитудой 7 по шкале Рихтера».

Ранее, по недосмотру, применялось неправильное выражение — «землетрясение 7 баллов по шкале Рихтера».

Или так-же не правильно — «землетрясение 7 магнитуд по шкале Рихтера» или «магнитудой 7 баллов по шкале Рихтера».

Шкала Рихтера описывает мощность толчков в эпицентре, вне зависимости от условий и вводит в употребление единицу измерения мощности толчков — магнитуда. Другие шкалы описывают воздействие их на поверхность в различных местах в зависимости от условий, грунтов, пород, отдаленности от эпицентра и т. д.

По этой причине шкала Рихтера является самой объективной и научно обоснованной.

Шкала Рихтера (шутка)

Поэтому в обиходе значение магнитуды называют шкалой Рихтера .

Магнитуда землетрясения и балльная шкала интенсивности землетрясения

Шкала Рихтера содержит условные единицы (от 1 до 9,5) - магнитуды, которые вычисляются по колебаниям, регистрируемым сейсмографом . Эту шкалу часто путают со шкалой интенсивности землетрясения в баллах (по 7 или 12-балльной системе), которая основана на внешних проявлениях подземного толчка (воздействие на людей, предметы, строения, природные объекты). Когда происходит землетрясение, то сначала становится известной именно его магнитуда, которая определяется по сейсмограммам, а не интенсивность , которая выясняется только спустя некоторое время, после получения информации о последствиях.

Правильное употребление : «землетрясение магнитудой 6,0 ».

Прежнее неправильное употребление : «землетрясение силой 6 баллов по шкале Рихтера ».

Неправильное употребление : «землетрясение магнитудой 6 баллов », «землетрясение силой в 6 магнитуд по шкале Рихтера » .

Шкала Рихтера

Эти шкалы плохо работают для самых крупных землетрясений - при M ~ 8 наступает насыщение .

Сейсмический момент и шкала Канамори

В году сейсмолог Хиро Канамори из предложил принципиально иную оценку интенсивности землетрясений, основанную на понятии сейсмического момента .

Сейсмический момент землетрясения определяется как M 0 = μ S u {\displaystyle M_{0}=\mu Su} , где

• μ - модуль сдвига горных пород, порядка 30 ГПа;
• S - площадь, на которой замечены геологические разломы;
• u - среднее смещение вдоль разломов.

Таким образом, в единицах СИ сейсмический момент имеет размерность Па × м² × м = Н × м.

Магнитуда по Канамори определяется как

где M 0 - сейсмический момент, выраженный в дин × см (1 дина×см эквивалентна 1 эргу , или 10 −7 Н×м).

Шкала Канамори хорошо согласуется с более ранними шкалами при 3 < M < 7 {\displaystyle 3 и лучше подходит для оценки крупных землетрясений.

История появления

Сила всех землетрясений, возникающих в разных уголках нашей планеты, оценивается в зависимости от мощности сейсмических волн, которые их сопровождают. Всё сводится в единую систему классификации, получившую название «шкала Рихтера». Впервые ее предложил американский учёный-сейсмолог Чарльз Рихтер в 1935 году. Еще через десять лет совместно с коллегой Бено Гутенбергом он обосновал свою теорию, которая после этого стала широко использоваться и в практике. В первую очередь система призвана характеризовать размер энергии, производимой земной корой. Несмотря на то что ограничений шкалы магнитуд нет, физический предел ее количества всё-таки существует. Действия при землетрясении определяются во многом в зависимости от ее показателей.

Показатели шкалы Рихтера

В предложенной Чарльзом Рихтером системе используется логарифмический масштаб. Основной ее принцип заключается в том, что каждое из последующих целых значений обозначает землетрясение, что превышает по мощности предыдущее в десять раз. Другими словами, к примеру, если шкала Рихтера показывает, что земные толчки составляют 5,0, то это означает, что их сила в 10 раз больше, чем при показателе в 4,0 в той же системе. При этом не стоит путать полную энергию землетрясения и его магнитуду. При повышении второго на одну единицу первое возрастает почти в тридцать раз. Магнитудам землетрясений, согласно теории Рихтера, соответствуют следующие характеристики. Толчки, что практически не ощущаются, оцениваются в 2,0 бала; слабые толчки, результатом которых являются незначительные разрушения, - в 4,5; при умеренных разрушениях выставляется оценка в 6,0 балов; самое сильное землетрясение, известное учёным и когда-нибудь возникавшее на планете, характеризовалось отметкой в 8,5 балов по шкале.

Площадь землетрясений

Широко известен тот факт, что любое из землетрясений состоит из одного толчка или их серии. Они появляются в связи с возникновением разломов в земной коре и смещением горных масс по ним. Исходя из произведённых расчетов, размер площади смещения пород во время еле ощутимых толчков равняется нескольким метрам в высоту и ширину. В том случае, когда шкала Рихтера символизирует толчки магнитудой около пяти балов, размеры очагов достигают нескольких километров. При сильнейших землетрясениях с катастрофическими последствиями протяжённость смещений в глубину может составить около 50 км - это при протяжённости до одной тысячи километров. Длина очага самого мощного среди всех известных землетрясений составила 1000 км, а глубина - 100 км (большее значение невозможно ввиду того, что земное вещество ниже этой отметки находится в состоянии, аналогичном плавлению).

Выводы

Напоследок следует отметить, что шкала Рихтера характеризует воздействие, которое осуществляется земными толчками на поверхность. Эта система измерения демонстрирует ущерб, который был нанесен той или иной местности. Землетрясение получает свой точный балл лишь после того, как район будет обследован на предмет деформаций поверхности и разрушений сооружений. По мнению экспертов и учёных, на нашей планете не может возникнуть таких земных толчков, магнитуда которых составит девять балов или больше.

В 1935 г. профессор Ч. Рихтер предложил оценивать энергию землетрясения магнитудой (от лат. величина).

Магнитуда землетрясений - условная величина, характеризующая общую энергию упругих колебаний, вызванных землетрясением. Магнитуда пропорциональна логарифму энергии землетрясений и позволяет сравнивать источники колебаний по их энергии.

Значение магнитуды землетрясений определяется из наблюдений на сейсмических станциях. Колебания грунта, возникающие при землетрясениях, регистрируются специальными приборами - сейсмографами.

Результатом записи сейсмических колебаний является сейсмограмма , на которой записываются продольные и поперечные волны. Наблюдения над землетрясениями осуществляются сейсмической службой страны. Магнитуда М, интенсивность землетрясения в баллах и глубина очага Н связаны между собой (см. табл.1).

Сейсмологи используют несколько магнитудных шкал. В Японии используют шкалу из семи магнитуд. Именно из этой шкалы исходил Рихтер К. Ф., предлагая свою усовершенствованную 9-магнитудную шкалу. Шкала Рихтера - сейсмическая шкала магнитуд, основанная на оценке энергии сейсмических волн, возникающих при землетрясениях. Магнитуда самых сильных землетрясений по шкале Рихтера не превышает 9.

Отражающий силу землетрясений “магнитудный” масштаб, который предложен американским сейсмологом Рихтером, соответствует амплитуде наибольшего горизонтального смещения, записанного стандартным сейсмографом на расстоянии 10 км от эпицентра (точки земной поверхности непосредственно над фокусом землетрясения). Изменение этого наибольшего горизонтального смещения в зависимости от расстояния и глубины фокуса землетрясения (глубины от поверхности земли до области зарождения землетрясения) определяют при помощи эмпирических таблиц и графиков. Определенные таким способом магнитуды связаны с энергией эмпирическим уравнением LogE = 11,4 + 1,5 М ,

где М-магнитуда, соответствующая амплитуде горизонтального смещения (Richter, 1958), и Е - суммарная энергия. В соответствии с этой зависимостью каждая последующая единица шкалы Рихтера означает, что высвободившаяся энергия в 31,6 раза больше той, которая соответствует предыдущей единице шкалы. Другие эмпирически установленные зависимости показывают, что при увеличении магнитуды на единицу высвобождается в 60 раз больше энергии. Следовательно, при землетрясении с магнитудой 2 высвобождается в 30-60 раз больше энергии, чем при землетрясении с магнитудой 1, а при землетрясении с магнитудой 8 высвободится энергия, которая в 8х10 5 -12х10 6 раз больше энергии, высвобождающейся при землетрясении с магнитудой 4.

На землетрясения с магнитудой 1 по шкале Рихтера обычно реагируют только чувствительные сейсмографы. Землетрясения с магнитудой 2 при подходящих условиях ощущаются людьми в районе эпицентра. При землетрясениях с магнитудой 4,5 (интенсивность VI-VII; см. табл. 6) разрушения отмечаются лишь в редких случаях. Для удобства сейсмологи говорят о землетрясениях с магнитудой 7 и выше по шкале Рихтера как о сильных землетрясениях (major earthquakes), причем землетрясения с магнитудой 8 и больше будут, очевидно, великими землетрясениями (great earthquakes).

Крупнейшими известными землетрясениями, согласно методу оценки Рихтера, были колумбийское землетрясение 1906 г. и ассамское землетрясение 1950 г. с магнитудой 8,6. Расчетная магнитуда аляскинского землетрясения 1964 г. была порядка 8,4-8,6. Интересно отметить, что фокус всех этих землетрясений, имевших магнитуду, по Рихтеру, свыше 8,0, располагался на небольшой глубине.

Магнитуда М, интенсивность землетрясения в баллах и глубина очага h связаны между собой (табл.1). Чем меньше глубина очага, тем больше интенсивность землетрясения в баллах при одних и тех же значениях магнитуды (выделении энергии в очаге.)

Примерное соотношение магнитуды М и балльности в зависимости от глубины очага h. (таблица 1).

Шкала Рихтера создана для определения силы колебаний земли. Говоря иначе, линейка помогает установить мощность землетрясений. Система международная. Начинал разрабатывать ее итальянец Меркалли. Кто е такой Рихтер и почему он забрал лавры у предшественника? Будем выяснять.

История шкалы Рихтера

Шкала землетрясения Рихтера принята в 1930-ых. Система Меркалли не просто переименована, а доработана. Итальянец вял за основу 12-бальную . Минимальные толчки – единица.

Сильными признавались землетрясения от 6-ти баллов. Это устраивало не все государства. В России, к примеру, ориентировались на 10-ти, а в Японии на 7-бальный пределы. Между тем, настал век глобализации.

Требовался единый стандарт, дабы данные всех сейсмографов были понятны в любой точке Земли. Тут-то в дело и включился Чарльз Рихтер. Американец предложил использовать десятичный логарифм.

Вычисление амплитуды колебаний прямо пропорционально отклонению иглы на сейсмографе. При этом, Рихтер ввел поправку в соответствии с удаленностью местности от эпицентра землетрясения.

Шкала магнитуд Рихтера была официально принята в 1935-ом. Мир стал ориентироваться не просто на 10 баллов, но и на 10-бальную разницу между соседними отметками линейки.

2-бальное землетрясение в 10 раз сильнее 1-бального. 3-бальные толчки в 10 раз мощнее 2-бальных, и так далее. Но, как определить силу сотрясений? Как понять, что подвижки земной коры именно 3-х, 7-ми, 9-бальные?

Шкала Рихтера – баллы в визуальных и физических проявлениях

Баллы помогают измерить интенсивность поверхностных толчков. Их сила в недрах Земли, где происходит разлом, больше. Часть энергии теряется на пути к твердой коре планеты. Получается, интенсивность тем выше, чем ближе к поверхности очаг. 1 балл не ощутим людьми.

2 балла распознаются лишь на верхних этажах высоток, чувствуются слабые колебания. При 3-х баллах раскачиваются люстры. Ощутимые сотрясения внутри строений, даже невысотных, — это 4 балла.

5-бальные землетрясения засекаются уже не только в домах, но и на улице. При 6-ти баллах могут лопнуть стекла, двигается мебель, посуда. Трудно удержаться на ногах становится во время 7-бального землетрясения. По кирпичным стенам расползаются трещины, разрушаются лестничные пролеты, на дорогах образуются оползни.

При 8-ми баллах здания уже рушатся, а так же, рвутся коммуникации, проложенные под землей. 9-бальные толчки приводят к волнениям в водоемах, могут вызвать, к примеру, цунами. Почва трескается.

Сминается же и ломается она во время 10-бальных землетрясений. 11 баллов … Стоп. Ведь шкала Рихтера оканчивается на десятке. В том-то и дело. Пробелы в познаниях обывателей привели к смешению систем Меркалли и Рихтера.

Поверхностную интенсивность толчков в баллах измеряли по итальянской шкале. Она, как видно, не канула в лету, а неофициально присоединилась к американской. У Меркалли есть и 11, и 12 баллов.

При 11-ти кирпичные здания разрушатся до основания, от дорог тоже остается лишь напоминание. 12 баллов – это катастрофическое землетрясение, меняющее рельеф земли. Трещины в ней достигают вширь 10-15 метров.

Теперь разберемся, о чем же говорят отметки истинной шкалы Рихтера. Она «завязана» на магнитуде, которую не учитывал Меркалли. Магнитуда определяет энергию, выделившуюся при подвижках в земных недрах. Рассматриваются не внешние проявления землетрясения, а его внутренняя суть.

Шкала Рихтера — таблица магнитуд

Если определить баллы можно, наблюдая за изменениями на поверхности планеты, то магнитуду вычисляют только по показаниям сейсмографов. В расчетах за основу берется тип волн некоего типичного, усредненного землетрясения.

Показатель ставится в логарифм с максимальными амплитудами конкретных сотрясений. Магнитуда пропорциональна этому логарифму.

Сила выбрасываемой при землетрясении энергии зависит от размеров его очага, то есть длины и ширины разлома в породах. Типичные толчки по Рихтеру могут измеряться не только целыми, но и дробными числами.

Так, магнитуда 4,5 приводит к незначительным разрушениям. Параметры разлома – лишь несколько метров по вертикали и в длину. Очаг в несколько километров, как правило, дает землетрясения с магнитудой 6.

Разлом в сотни километров – магнитуда 8,5. В шкале Рихтера есть и 10-ка. Но, это, так сказать, нереальный предел. На Земле не происходило землетрясений с магнитудой выше 9-ти. Видимо, и не произойдет.

Для 10-ой магнитуды нужна глубина разлома более 100 километров. Но, на такой глубине земля уже не твердая, вещество превращается в жидкость – мантию планеты. Протяженность очага, тянущего на десятку, должна превысить 1000 километров. Но, подобные разломы ученым не известны.

Не встречаются, точнее, не фиксируются приборами и землетрясения с магнитудой 1. Самые слабые толчки, ощущаемые и сейсмографами, и людьми – 2 балла. Да, показатели магнитуды иногда тоже именуют баллами. Но, правильнее, произносить лишь цифру, дабы не произошло путаницы со шкалой Меркалли.

Существует примерное соотношение бальности землетрясения с его магнитудой. При этом, важно учитывать глубину залегания очага толчков. Проще всего соотнести показатели, глядя на таблицу.

Из видно, что одна и та же магнитуда может привести к разным разрушениям в зависимости от глубины залегания очага. Есть и другие основания судить, каким будет землетрясение в баллах ? Баллы по шкале Рихтера зависят еще и от сейсмоустойчивости зданий в районе подземных толчков, характера почвы.

В добротных строениях сила землетрясения воспринимается иначе, нежели в домах, возведенных без учета возможных подвижек земной коры. Чарльз Рихтер говорил об этом еще в 1930-ых.

Ученый не просто создал международную шкалу, но и всю жизнь боролся за разумное строительство, с учетом всех рисков конкретной местности. Именно благодаря Рихтеру многие страны ужесточили нормы возведения зданий.