Землетрясения издревле внушали людям страх и трепет. Но чем больше мы изучаем эти опасные явления природы, тем лучше подготовлены к ним. В статье вы узнаете, как ученые научились измерять силу подземных толчков и классифицировать землетрясения. Шкала Рихтера помогает понять масштаб бедствия и спасти человеческие жизни.
История создания шкалы Рихтера
Американский сейсмолог Чарльз Рихтер родился в 1900 году в городе Гамильтон, штат Огайо. Он получил блестящее образование в области физики и математики. В 1927 году Рихтер был приглашен в Калифорнийский технологический институт для работы в сейсмологической лаборатории.
Именно там в 1935 году Рихтер вместе со своим коллегой Бено Гутенбергом разработал логарифмическую шкалу для измерения силы землетрясений по записям сейсмографов. Эта шкала получила название "шкала Рихтера" в честь ее создателя.
Основное назначение шкалы Рихтера - определение магнитуды землетрясения, то есть его силы, которая характеризует выделившуюся сейсмическую энергию в эпицентре.
Отличительные черты шкалы Рихтера:
- Логарифмический масштаб - каждое целое значение соответствует землетрясению в 10 раз большему по энергии.
- Безразмерные значения магнитуды - позволяют сравнивать силу разных землетрясений.
- Учитывает амплитуду сейсмических волн и расстояние до эпицентра.
Однако первые версии шкалы Рихтера имели существенные недостатки:
- Пригодна только для Южной Калифорнии из-за особенностей расчета.
- Не учитывала глубину очага и тип грунта.
- Давала заниженные значения для сильных и глубоких землетрясений.
Поэтому в последующие десятилетия шкала Рихтера усовершенствовалась другими учеными путем введения поправочных коэффициентов. Сейчас существует несколько производных шкал магнитуды.
Как определяется магнитуда по шкале Рихтера
Магнитуда - это безразмерная величина, пропорциональная логарифму отношения максимальных амплитуд сейсмических волн данного землетрясения и эталонного события.
При расчете магнитуды по шкале Рихтера измеряется амплитуда колебаний грунта в эпицентре землетрясения с помощью сейсмографа. Эти показания затем приводятся к эталонному расстоянию в 100 км от эпицентра с учетом затухания амплитуды сейсмических волн.
Для этого используются разные типы сейсмических волн:
- Объемные волны (P и S)
- Поверхностные волны (L и R)
- Кода волны
В качестве стандартного землетрясения принимается событие в Южной Калифорнии с магнитудой ML=3,0 по шкале Рихтера на расстоянии 100 км от сейсмической станции.
Для разных типов землетрясений (близких, дальних, мелких, глубоких) применяются несколько модификаций расчета магнитуды с различными поправочными коэффициентами.
| Магнитуда | Энергия землетрясения |
| 1 | 2 килотонн в тротиловом эквиваленте |
| 2 | 63 килотонны |
| 3 | 2 мегатонны |
| 4 | 63 мегатонны |
| 5 | 2 гигатонны |
| 6 | 63 гигатонны |
| 7 | 2 тератонны |
| 8 | 63 тератонны |
| 9 | 2 петатонны |
Как видно из таблицы, при увеличении магнитуды на 1 балл, энергия землетрясения возрастает примерно в 30 раз.
Часто возникает вопрос: чем отличается магнитуда землетрясения от его интенсивности, измеряемой в баллах? Дело в том, что это совершенно разные характеристики подземных толчков.
Магнитуда по шкале Рихтера
Магнитуда по Рихтеру отражает энергию очага землетрясения. А вот интенсивность определяется по разрушениям на поверхности земли в баллах сейсмических шкал.
Существует несколько таких шкал интенсивности:
- 12-балльная шкала MSK-64 в России
- Шкала Меркалли в США
- Японская 7-балльная шкала
- Европейская шкала EMS-98
В этих шкалах описываются различные проявления землетрясения на земной поверхности и их последствия при разной интенсивности в баллах.
Например, согласно российской 12-балльной шкале MSK-64:
- 1 балл - землетрясение неощутимо.
- 2-3 балла - легкая вибрация в домах.
- 4 балла - звон посуды, раскачивание люстр.
- 5 баллов - звон посуды, качание деревьев.
- 6 баллов - небольшие повреждения зданий.
- 7 баллов - трещины в стенах, падение штукатурки.
- 8 баллов - значительные разрушения зданий.
- 9 баллов - разрушение каменных построек.
- 10-12 баллов - полное разрушение зданий и сооружений.
Таким образом, балльность характеризует ущерб от землетрясения в конкретном населенном пункте. А магнитуда по Рихтеру - общую энергию подземных толчков в эпицентре.
Крупнейшие землетрясения по шкале Рихтера
Наиболее разрушительными считаются землетрясения с магнитудой 8 баллов и выше. Давайте рассмотрим примеры таких сильных сейсмических событий.
Самым мощным зарегистрированным землетрясением в истории является событие у побережья Чили в 1960 году с магнитудой 9,5. Эпицентр располагался в Тихом океане. Подземные толчки вызвали гигантское цунами высотой до 25 метров, которое накрыло побережья Чили, Гавайских островов и даже докатилась до Японии.
Землетрясение в принце Вильгельма в Папуа Новой Гвинее в 1998 году имело магнитуду 8,2. Огромная волна цунами высотой до 15 метров полностью стерла с лица земли поселок Аитапе. Погибло более 2200 человек.
Одно из самых разрушительных землетрясений произошло в Таншане, Китай, в 1976 году. Магнитуда составила 7,5 баллов. Но из-за особенностей грунта и непрочных построек погибло свыше 240 тысяч человек.
К сожалению, сильные землетрясения неизбежно приводят к многочисленным жертвам и разрушениям. Давайте посмотрим, какие последствия возникают при землетрясениях магнитудой 8-9 баллов.
- Полное разрушение каменных, кирпичных и деревянных строений.
- Обрушение мостов, дамб, дымовых труб, мачт.
- Разрывы и искривления железнодорожных путей.
- Оползни, обвалы и трещины на поверхности земли.
- Затопление обширных территорий в результате цунами.
- Пожары из-за повреждения газопроводов.
- Массовая паника и жертвы от разрушений зданий.
К сожалению, предотвратить такие последствия крайне сложно даже при хорошей строительной подготовке региона. Поэтому главное - сводить к минимуму жертвы среди населения.
История создания сейсмографа
Чтобы определить магнитуду землетрясения по шкале Рихтера, необходимо использовать специальный прибор - сейсмограф. Он регистрирует колебания почвы во время подземных толчков.
Принцип работы сейсмографа основан на измерении инерционного перемещения подвешенной массы относительно корпуса прибора в момент прохождения сейсмических волн. Это перемещение фиксируется оптической или электромагнитной системой регистрации.
Первые механические сейсмографы появились в 19 веке. Они представляли собой маятники различных конструкций с пером для записи на бумагу или дымчатое стекло. Современные сейсмометры используют электронные датчики и оцифровку сигнала.
К счастью, благодаря шкале Рихтера и развитию сейсмологии, мы можем лучше предсказывать землетрясения и готовиться к ним с минимальными потерями.
