Шкала Рихтера: измерение эпицентров толчков земли

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.

Ученый изучает сейсмические данные

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:

  1. Пригодна только для Южной Калифорнии из-за особенностей расчета.
  2. Не учитывала глубину очага и тип грунта.
  3. 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. 1 балл - землетрясение неощутимо.
  2. 2-3 балла - легкая вибрация в домах.
  3. 4 балла - звон посуды, раскачивание люстр.
  4. 5 баллов - звон посуды, качание деревьев.
  5. 6 баллов - небольшие повреждения зданий.
  6. 7 баллов - трещины в стенах, падение штукатурки.
  7. 8 баллов - значительные разрушения зданий.
  8. 9 баллов - разрушение каменных построек.
  9. 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.

Шкала Рихтера

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.

Панорамный закат над небоскребами города

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.

Статья закончилась. Вопросы остались?
Комментарии 0
Подписаться
Я хочу получать
Правила публикации
Редактирование комментария возможно в течении пяти минут после его создания, либо до момента появления ответа на данный комментарий.