Магнитуды землетрясений

В наши дни происходит землетрясение, и сразу же о нем рассказывают в новостях, включая информацию о его величине. Мгновенные магнитуды землетрясений кажутся таким же обычным достижением, как сообщения о температуре, но они являются плодом научной работы нескольких поколений.

Почему землетрясения трудно измерить

Землетрясения очень трудно измерить в стандартном масштабе. Проблема похожа на поиск одного числа для качества бейсбольного питчера. Вы можете начать с статистики побед и поражений питчера, но есть еще кое-что, что следует учитывать: средний заработанный результат, вычеркивания и прогулок, продолжительность карьеры и так далее. Статистики по бейсболу возятся с индексами, которые взвешивают эти факторы (подробнее см. «О бейсболе»).

Землетрясения так же сложны, как и питчеры. Они бывают быстрыми или медленными. Некоторые мягкие, другие жестокие. Они даже правши или левши. Они ориентированы по-разному – горизонтально, вертикально или промежуточно (см. Краткие сведения о неисправностях). Они встречаются в разных геологических условиях, в глубине континентов или в океане. Но каким-то образом нам нужно одно значащее число для ранжирования землетрясений в мире. Целью всегда было вычислить общее количество энергии, выделяемой землетрясением, потому что это говорит нам глубокие вещи о динамике недр Земли.

Рихтера Первый масштаб

Первый сейсмолог Чарльз Рихтер начал в 1930-х годах с упрощения всего, что он мог придумать. Он выбрал один стандартный инструмент, сейсмограф Вуда-Андерсона, который использовал только близлежащие землетрясения в Южной Калифорнии, и взял только один фрагмент данных – расстояние A в миллиметрах, на которое переместилась стрелка сейсмографа. Он разработал простой поправочный коэффициент B , чтобы учесть близкие и далекие землетрясения, и это была первая шкала Рихтера с местной магнитудой M L :

M L = log A + B

Графическая версия его шкалы воспроизведена на сайте архивов Калифорнийского технологического института.

Вы заметите, что M L действительно измеряет размер сейсмических волн, не полная энергия землетрясения, но это было начало. Эта шкала работала достаточно хорошо для малых и умеренных землетрясений в Южной Калифорнии. В течение следующих 20 лет Рихтер и многие другие исследователи распространили шкалу на более новые сейсмометры, другие регионы и различные типы сейсмических волн.

Более поздние «Шкалы Рихтера»

Вскоре от первоначальной шкалы Рихтера отказались, но публика и пресса все еще используют фразу «величина Рихтера». Раньше сейсмологи думали, но не сейчас.

Сегодня сейсмические явления можно измерять на основе объемных волн или поверхностные волны (они описаны в кратком изложении землетрясений). Формулы различаются, но они дают одинаковые числа для умеренных землетрясений.

Магнитуда объемной волны составляет

m b = log ( A / T ) + Q ( D , h )

, где A – колебание грунта (в микронах), T – период волны (в секундах) и Q ( D , h ) – поправочный коэффициент, который зависит от расстояния до эпицентра землетрясения D (в градусах) и фокусная глубина h (в километрах).

Величина поверхностной волны составляет

M s = log ( A / T ) + 1,66 log D + 3,30

m b использует относительно короткие сейсмические волны с периодом в 1 секунду, поэтому для каждого источника землетрясения, превышающего несколько длин волн выглядит так же. Это соответствует величине около 6,5. M s использует 20-секундные волны и может обрабатывать более крупные источники, но он также насыщается около 8-й величины. Это нормально для большинства целей, потому что величина-8 или Великие события происходят в среднем только раз в год для всей планеты. Но в пределах своих возможностей эти две шкалы являются надежным измерителем реальной энергии, выделяемой землетрясениями.

Самое сильное землетрясение, величина которого, как мы знаем, произошла в 1960 г. Тихоокеанский регион прямо у центральной части Чили 22 мая. Тогда это была величина 8,5, но сегодня мы говорим, что она была 9,5. Тем временем произошло то, что Том Хэнкс и Хироо Канамори в 1979 году предложили лучшую шкалу звездных величин.

Эта моментная величина , M w , вообще не основывается на показаниях сейсмометра, а на общей энергии, выделяемой при землетрясении, сейсмическом моменте M o (в дин-сантиметрах):

M w = 2/3 журнала ( M o ) – 10,7

Следовательно, эта шкала не насыщается. Моментальная величина может соответствовать всему, что Земля может бросить в нас. Формула для M w такова, что ниже величины 8 соответствует M s и ниже 6 баллов соответствует m b , что достаточно близко к старому M Рихтера L . Так что продолжайте называть ее шкалой Рихтера, если хотите – это та шкала, которую Рихтер сделал бы, если бы мог.

Генри Сполл из Геологической службы США взял интервью у Чарльза Рихтера. 1980 г. о “своем” масштабе. Это делает чтение живым.

PS: Землетрясения на Земле просто не могут быть больше, чем около M w = 9,5. Кусок породы может накапливать лишь определенное количество энергии деформации до того, как разорвется, поэтому размер землетрясения строго зависит от того, сколько породы – сколько километров длины разлома – может разорваться за один раз.. Чилийский желоб, где произошло землетрясение 1960 года, является самым длинным прямым разломом в мире. Единственный способ получить больше энергии – это гигантские оползни или столкновения с астероидами.

Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий