Более богатая шкала магнитуд и что вызывает землетрясения и почему они могут длиться годами

Для оценки и сравнения землетрясений используются шкала магнитуд (например, шкала Рихтера) и различные шкалы интенсивности.

120 лет назад, 26 апреля 1900 года, родился американский физик и сейсмолог Чарльз Рихтер. Вклад, который он оставил в науке — это шкала, носящая его имя. С её помощью измеряется сила землетрясений. До этого энергию подземных толчков оценивали, мягко скажем, не по совсем научным критериям. Ориентировались на то, насколько люди поддались панике и успели ли они выбежать из разрушающегося дома.

Почему в Японии много землетрясений

Мощные землетрясения обычно происходят на стыках литосферных плит. Например, такие катастрофы часто происходят в Японии, потому что она располагается на стыке сразу нескольких тектонических плит. Они часто смещаются, поэтому этот регион считается зоной повышенной сейсмической активности. Иногда землетрясения происходят под водой, из-за чего возникают цунами — огромных волн высотой до 500 метров, которые способны двигаться со скоростью до 160 километров в час.

Примерное время чтения: 6 минут

Существуют две величины, характеризующие силу землетрясения, — магнитуда и интенсивность. Интенсивность землетрясения — это величина внешних проявлений подземных толчков, которая измеряется баллами и показывает ущерб, нанесённый данной местности. В разных странах используются различные «шкалы интенсивности», в России это 12-балльная шкала Медведева – Шпонхойера – Карника, в США — шкала Меркалли. В странах Европейского союза с 1996 года применяется более современная Европейская макросейсмическая шкала (EMS).

Примерное время чтения: 2 минуты

Ежегодно приборами регистрируется более миллиона землетрясений. Большинство подземных толчков людьми практически не ощущается, их фиксируют только специальные приборы.

Для измерения силы землетрясения используются две шкалы: одна для измерения интенсивности и другая для измерения магнитуды — энергетической характеристики землетрясения. Магнитуда определяется с помощью прибора, называемого сейсмографом. Его показания указывают на количество энергии, которая выделилась в очаге землетрясения. Для классификации землетрясений по магнитудам используется шкала Рихтера. Согласно этой шкале возрастанию магнитуды на единицу соответствует 32-кратное увеличение освобождение сейсмической энергии.

Мощное землетрясение в Турции и Сирии

Землетрясения редко ограничиваются одним подземным толчком — после нее часто происходят повторные. Они называются афтершоками и обычно их сила с каждым разом уменьшается. Повторные толчки могут фиксироваться как на протяжении пары дней после первого землетрясения, так и продолжаться недели и даже годы.

Афтершоки могут наблюдаться на протяжении нескольких лет после землетрясения

Афтершоки происходят потому, что накопившееся между литосферными напряжение при первом землетрясении сбрасывается не полностью. Плотность пород в очаге снижается, в результате чего возникают новые условия для сброса оставшейся энергии. Чем мощнее было первое землетрясение, тем сильнее ощущаются афтершоки и на протяжении большего времени. Например, ученые замечали, что после землетрясений магнитудой 7 афтершоки длятся около года, но такое происходит не всегда.

Интересный факт: предсказать землетрясение можно по поведению животных. О том, как они ведут себя перед катастрофой, мы рассказывали в этом материале.

Каждый год научные приборы регистрируют миллионы подземных толчков, которые возникают из-за движения литосферных плит, активности вулканов и деятельности людей. В предыдущей статье мы уже разобрались в причинах землетрясений и узнали что такое афтершок. Однако, это далеко не все, что интересного можно рассказать об этом явлении. Знаете ли вы, как работает шкала Рихтера, по которой специалисты по сейсмологи оценивают мощность землетрясений? Или можете ли вы с ходу назвать место на Земле, где почти не фиксируются мощные подземные толчки? В рамках этой статьи мы предлагаем восполнить пробелы в знаниях — уверены, что в ближайшие минуты вы узнаете что-то новое.

Ученые постоянно изучают землетрясения и могут рассказать о них много интересного

Утром 6 февраля на юге Турции произошло мощное землетрясение магнитудой 7,7. Также последствия подземного толчка ощутили на себе жители Сирии и ряда других соседних стран. Информация о количестве пострадавших постоянно обновляется и шокирует цифрами — по данным за 7 февраля, число раненых в Турции составляет более 15 тысяч человек, погибли почти 3 тысячи человек. В Сирии травмы получили около 1500 человек, а погибли примерно 700 мужчин, женщин и детей. Важно отметить, что когда речь идет о землетрясении, имеется в виду не только один подземный толчок — после первого землетрясения обычно происходит второе, третье и так далее. Более того, подземные толчки могут наблюдаться на протяжении нескольких лет. В рамках данной статьи предлагаем узнать, из-за чего происходят землетрясения и почему они не ограничиваются одним подземным толчком.

Последствия землетрясения в Турции, 2023 год

Интересный факт: иногда землетрясения происходили даже в Москве и Санкт-Петербурге, хотя они не находятся на сейсмически активной территории. Об этом необычном явлении у нас есть отдельный материал, вот ссылка. Об этом нужно знать всем!

• Внутреннее строение Земли
• Почему происходят землетрясения
• Что такое афтершок
• Почему в Японии много землетрясений
• Причина землетрясения в Турции

Почему происходят землетрясения

В основном землетрясения происходят из-за движения литосферных плит. Но есть и несколько других причин — иногда землетрясения происходят из-за вулканов и деятельности людей.

Движение литосферных плит редко проходят незаметно. Когда они трутся или вообще проходят над или под друг другом, на поверхности земли все начинает трястись — это и есть землетрясение. Зачастую подземные толчки оказываются небольшими и толчки вызывают вибрации, которые можно зафиксировать при помощи специального устройства (сейсмометра). Иногда между тектоническими плитами накапливается напряжение, которое в определенный момент резко высвобождается — в таком случае происходят катастрофические землетрясения с огромным количеством разрушенных сооружений и человеческих жертв.

Схематическое изображение землетрясения

Место, где происходит смещение горных пород, называется очагом землетрясения. Чаще всего это место находится на глубине до 10 километров, но бывает и такое, что горные породы смещаются на глубине 700 километров. Если от очага землетрясения провести перпендикулярную линию, она покажет на эпицентр землетрясения. В этой точке наблюдается больше всего разрушений, потому что на нее сильнее действуют сейсмические волны. Мощность землетрясения оценивается в магнитудах по шкале Рихтера от 1 (небольшое землетрясение) до 9,5 (катастрофическое землетрясение).

Очаг и эпицентр землетрясения

Обязательно почитайте наш материал про 10 самых разрушительных землетрясений в истории человечества. Вот ссылка.

На границах литосферных плит располагается множество вулканов — в этих местах находящаяся внутри планеты магма может выходить на поверхность. Внутри вулканов происходит множество процессов, включая выделение газов и других веществ. В итоге, в глубинах планеты иногда возрастает напряжение, которое тоже способно привести к землетрясению. Считается, что подземные толчки являются предвестниками извержений вулканов.

Причиной землетрясений также могут быть процессы, происходящие внутри вулканов

Землетрясения могут происходить во время строительства и другой деятельности человека

К тому же, иногда землетрясения могут быть вызваны падением астероидов. Недавно ученые выяснили, что зафиксированное в 2021 году землетрясение на Марсе было вызвано столкновением с космическим объектом.

Внутреннее строение Земли

Перед тем, как говорить о причинах землетрясений, нужно разобраться в строении Земли. Наша планета состоит из трех основных слоев: коры, мантии и ядра. Кора является самым верхним слоем и состоит из относительно целостных блоков — литосферных плит. На данный момент ученым известно о существовании восьми крупных, десятках средних и огромном количестве маленьких плит.

Самые крупные литосферные плиты это Американская, Африканская, Антарктическая, Индо-Австралийская, Евразийская, Тихоокеанская и Амурская. Россия располагается на четырех плитах: большая часть страны лежит на Евразийской плите, территория Чукотки расположена на Северо-Американской плите, Побережье Магаданской области и Камчатки находятся на Охотоморской плите, а южные территории Сибири располагаются на Амурской литосферной плите.

Самые большие литосферные плиты и их движение

Литосферные плиты находятся в постоянном движении, потому что буквально плавают в пластичном слое верхней мантии — астеносфере. Это происходит очень медленно, потому что астеносфера хоть и способна течь как жидкость, но обладает крайне низкой вязкостью, а литосферные плиты тяжелые. По расчетам ученых, тектонические плиты движутся относительно друг друга со скоростью до 10 метров в год.

Изображение движения литосферных плит

Твердая оболочка Земли, на которой находятся упомянутые выше плиты, называется литосферой. Научное представление о строении и движении литосферы называется тектоникой плит. Поэтому иногда литосферные плиты называются тектоническими — это одно и то же.

Землетрясения вызывают цунами

Самая высокая волна цунами была зафиксирована в 1958 году на Аляске — она возвысилась на 500 метров, разогналась до 160 километров в час и унесла жизни пяти человек. Об этом у нас есть отдельная статья.

Залив Литуйя (Аляска) после землетрясения и цунами в 1958 году

Если говорить о самом смертоносном цунами, то оно возникло после землетрясения в Индийском океане в 2004 году. Высота волн превышала 15 метров — они достигли берегов Индонезии, Шри-Ланки, юга Индии, Таиланда и других стран. Оно унесло жизни около 300 тысяч людей.

В 2004 году цунами добралось до Таиланда

Как работает шкала Рихтера

Для оценки мощности землетрясений используется шкала Рихтера. Она была создана в 1935 году американским сейсмологом Чарльзом Рихтером и используется по сей день. Величина, которой характеризуют силу подземных толчков — это магнитуда.

Американский сейсмолог Чарльз Фрэнсис Рихтер

Шкала Рихтера состоит из условных единиц от 1 до 9,5. Это логарифмическая шкала, а значит каждая дополнительная единица означает увеличение силы землетрясения в 10 раз. Допустим, в новостях сказали, что в какой-то части Земли произошел толчок магнитудой 4. В феврале 2023 года в Турции произошло землетрясение магнитудой 7,7 — это значит, что оно было в 5000 раз мощнее по амплитуде и в 350 000 раз сильнее по выбросу энергии.

Землетрясение магнитудой 1 никто не заметит, но уже после 5 начинаются разрушения

Некоторые люди путают шкалу Рихтера со шкалой интенсивности землетрясения в баллах. Важно понимать, что Чарльз Рихтер создал шкалу для определения магнитуд, которые вычисляются по колебаниям, регистрируемым сейсмографом — наибольшее значение в этой шкале равно 9,5. Шкала интенсивности землетрясения в баллах же основана на тяжести последствий подземного толчка вроде наличия разрушенных зданий и состоит из 7 или 12 делений в зависимости от страны.

Шкала интенсивности землетрясения в России состоит из 12 баллов и называется шкалой Медведева — Шпонхойера — Карника

Исходя из этого, правильно говорить «Произошло землетрясение магнитудой 7,7». Вариант «произошло землетрясение магнитудой 7,7 баллов» неправильный.

Магнитуда и балл

Эта система, предложенная 85 лет назад, была взята на вооружение сейсмологами всего мира. Правда, её — шкалу Рихтера — постоянно путают с другим критерием, шкалой балльности. Не учёные, конечно, путают, а обыватели.

Шкала Рихтера характеризует магнитуду — величину энергии, которая выделяется при землетрясениях в виде сейсмических волн. Её условная единица так и называется — магнитуда. А шкала балльности показывает интенсивность катаклизма и оценивает его внешние проявления: воздействие на людей, сооружения, природные объекты. Этот критерий как раз напоминает тот, что существовал до Чарльза Рихтера и грешил субъективностью. Поэтому неправильно говорить «землетрясение магнитудой 6 баллов». Правильно — «землетрясение магнитудой 6».

Когда происходит сейсмическое событие, специалистам первым делом становится известна именно его магнитуда: для этого достаточно взглянуть на приборы. Уже потом, получив информацию о последствиях или увидев их своими глазами, они могут оценить интенсивность подземных толчков. Балльность устанавливается при обследовании пострадавшего района — по величине разрушений или деформаций поверхности.

Магнитуда землетрясения — это безразмерная величина, она зависит от нюансов, не очень понятных людям, далёким от геофизики. Например, есть разные типы сейсмических волн и разные виды землетрясений. Соответственно, и их магнитуды могут отличаться по величине. В целом же землетрясения разной магнитуды проявляются следующим образом:

2,0 — это самые слабые ощущаемые толчки;

4,5 — слабые толчки, приводящие к небольшим разрушениям;

6,0 — умеренные разрушения;

8,5 — самые сильные из известных землетрясений.

Считается, что толчки более мощные, чем магнитудой 9,5, произойти на Земле не могут. Сильнейшее землетрясение из зарегистрированных случилось в Чили в 1960 году. Его магнитуда как раз составила 9,5.

Чарльз Рихтер запомнился не только изобретением шкалы, названной его именем. Он написал два учебника по сейсмологии. Они изложены настолько простым и понятным языком, что студенты университетов до сих пор учатся по ним.

Ещё он всю жизнь боролся с архитекторами, которые норовили украсить здания какими-то излишествами — например, массивными лепнинами на верхних фасадах. Такие конструкции несут дополнительный риск для людей в случае землетрясения, и Рихтер добивался их исключения из архитектурных проектов и ужесточения строительных норм вообще. Можно сказать, что настойчивость исследователя помогала спасать человеческие жизни.

Развитие теории

И, наконец, начиная с середины 1960-х годов, сейсмологи добились довольно полного понимания того, как скользящий разлом порождает колебания грунта. Важной величиной, характеризующей прочность разлома, является сейсмический момент – алгебраическое произведение площади разлома, скольжения разлома и жесткости окружающей породы.

Как говорят сейсмологи, землетрясение с большой магнитудой соответствует разлому с большим моментом, причем увеличение на единицу величины соответствует увеличению момента примерно в 30 раз. Но эта связь неточна, есть много случаев, когда небольшие сдвиги вызывают неожиданно большое землетрясение или наоборот.

При оценке землетрясения также учитывают степень воздействия толчков на людей. Для этого используется такая величина, как интенсивность землетрясения. В отличие от шкалы магнитуд она измеряется в баллах от 1 до 12 на основании внешних проявлений (воздействие подземного толчка на людей, предметы, строения, природные объекты). В России и в некоторых европейских странах используется 12-балльная международная шкала интенсивности землетрясений (MSK-64), получившая название по первым буквам ее авторов (Медведев — Шионхойер — Карник).

Соотношение между интенсивностью и магнитудой зависит от расстояния между очагом и точкой регистрации на поверхности земли. Так, например, если сильное землетрясение происходит вдали от мест обитания людей и не приводит к существенным разрушениям, то магнитуда такого землетрясения будет большая, а интенсивность — минимальная. И наоборот, если слабое землетрясение, произошло близко к земной поверхности, недалеко от населенного пункта и привело к повреждениям зданий, то в этом случае магнитуда будет относительно маленькой, а интенсивность — относительно большой.

В чем измеряют интенсивность землетрясений, смотрите в инфографике aif.ru.

Нажмите для увеличения

Шкалы интенсивности землетрясений в разных странах разные, к примеру

В России это 12-балльная шкала Медведева-Шпонхойера-Карника;В Европе применяется также 12-балльная Европейская макросейсмическая шкала;В США – 12-балльная модифицированная шкала Меркалли;В Японии, известной своими землетрясениями, – 7-балльная шкала Японского метеорологического агентства.

Шкала Рихтера была разработана в 1935 году американским сейсмологом Чарльзом Рихтером и его коллегой Бено Гутенбергом как способ количественной оценки величины или силы землетрясений. Рихтер, изучавший землетрясения в Калифорнии в то время, нуждался в простом способе точно выразить то, что качественно было очевидно и тогда: что одни землетрясения малы (поверхностны), а другие велики (глубоки). Но хоть это и было очевидно, доказательств тому не было.

Современные сейсмологи в первую очередь смотрят в корень проблемы – в разломы. Сегодня землетрясения и движение разломов неразрывно связаны в сознании сейсмологов – настолько, что, услышав о произошедшем землетрясении, они сразу же спрашивают о разломе, который его вызвал.

Например, землетрясение магнитудой 6,9 в 1994 году в Нортридже, которое привело к серьезным разрушениям в Лос-Анджелесе, было вызвано движением двух-четырех-метрового пласта в разломе длиной около 12 и шириной 15 километров.

Но когда Чарльз Рихтер взялся за вопрос, его внимание, напротив, было сосредоточено на самой вибрации земли, которую он мог легко отслеживать с помощью сейсмометров в Калифорнийском технологическом институте (Caltech). Для Рихтера землетрясение большой магнитуды было землетрясением лишь с сильной вибрацией Земли. Таким образом, для шкалы Рихтера нет прямой связи ни с одним из свойств первичного разлома, что вносило некую путаницу для понимания обывателями (то есть нами с вами, не связанным с сейсмологией).

Шкала Рихтера была смоделирована на основе шкалы звездных величин, используемой астрономами, которая количественно определяет объем света, испускаемого звездами (их светимость). Светимость звезды основана на телескопических наблюдениях ее яркости, которые корректируются для увеличения телескопа и расстояния звезды от Земли. Но поскольку светимость колеблется во многих десятках раз (например, Бетельгейзе в 50 000 раз ярче Альфы Центавры), астрономы вычисляют логарифм светимости, чтобы получить звездную величину: легко запоминаемое однозначное число.

Рихтер заменил измерения логарифма светимости на искомые – количество колебаний грунта, измеренные сейсмографом. Заметим, что в обоих случаях понятие силы довольно абстрактно: звездная величина – это не мера физического размера звезды (как можно было бы определить по ее диаметру), а скорее количество света, которое испускает звезда.

Сейсмическая величина – это не мера физического размера разлома землетрясения (как можно было бы количественно определить по его площади или его скольжению), а скорее величина вибрации, которую она испускает.

Аналог шкалы Рихтера определяется количеством энергии, выделяющейся от взрыва, и следующей после него сейсмической реакции волн земной коры.

Например, при землетрясении силой 2 балла выделяется количество энергии, равное 56 килограммам взрывчатого вещества. Конечно, поскольку эта энергия высвобождается на очень большой территории, мы даже ничего не чувствуем. Но когда площадь ограничена – мини-землетрясение будет ощутимым.

Также шкала Рихтера дает информацию не только о величине землетрясения, но и об энергии, выделяющейся при нем.

Разрушительная сила землетрясения пропорциональна 2/3 силы амплитуды колебания. Поэтому, когда интенсивность землетрясения увеличивается на одну единицу по шкале Рихтера, разрушительная сила землетрясения увеличивается в 10 (3/2) = 31,6 раза.

К примеру, магнитуда 3 – это крошечное землетрясение. Магнитуда в 6 баллов – это та величина, которая может нанести существенный ущерб. Магнитуда 9 может вызвать даже цунами, подобно тому, что наблюдалось в декабре 2004 года в Индийском океане .

В первоначальной формулировке Рихтера землетрясение на расстоянии 100 километров, которое вызвало сигнал амплитудой в один миллиметр на бумажном регистраторе сейсмометра Калтеха, было произвольно определено как магнитуда 3 (увеличение сейсмометра Рихтера составило около 2800, поэтому один миллиметр на бумажной записи соответствует примерно 0,36 микрона фактического движения Земли). Землетрясение на том же расстоянии, которое произвело 10-миллиметровую амплитудную запись, было обозначено магнитудой 4, 100-миллиметровая амплитуда – магнитудой 5 и так далее. В дальнейшем Рихтер разработал корректирующие таблицы, которые позволяли вычислять величины независимо от фактического расстояния землетрясения от сейсмометра.

Также магнитуда может быть легко определена из измерений, сделанных сейсмометром, который не должен быть расположен особенно близко к разлому. Действительно, современные сейсмометры могут регистрировать землетрясения магнитудой 5 и выше, происходящие в любой точке мира. Недостатком шкалы Рихтера является то, что величина – это единственное число, которое не может полностью охарактеризовать сложное явление, такое как землетрясение. Землетрясения с одинаковой магнитудой могут различаться многими фундаментальными способами, в том числе направлениями колебаний и их относительной амплитудой в разные периоды во время толчков. Эти различия могут привести к землетрясениям одинаковой величины, имеющим существенно разный уровень разрушительности.

Фактически с помощью современных чувствительных сейсмографов можно идентифицировать землетрясения с отрицательным значением по шкале Рихтера.

Шкала магнитуд

Магнитуда землетрясений — условная логарифмическая величина (т.е. она рассчитывается по формулам), определенная по инструментальным наблюдениям сейсмическими станциями и характеризующая общую энергию упругих колебаний, вызванных землетрясениями или взрывами. Магнитуда позволяет сравнивать источники колебаний по их энергии.

Первоначальная шкала магнитуд была предложена Чарльзом Рихтером в 1935, поэтому в обиходе значение магнитуды ошибочно называют шкалой Рихтера.

Существует несколько магнитуд и соответственно магнитудных шкал:

• локальная магнитуда (Ml)
• магнитуда, определяемая по поверхностным волнам (Ms)
• магнитуда, определяемая по объемным волнам (Mb)
• моментная магнитуда (Mw)

Наиболее популярной шкалой для оценки энергии землетрясений долгое время была локальная шкала магнитуд Рихтера. Эта шкала содержит условные единицы (от 1 до 9,5, где «9,5» — максимальная зарегистрированная на сегодняшний день магнитуда, хотя теоретически она может быть и выше) и возрастанию магнитуды на единицу соответствует 32-кратное увеличение освобождённой сейсмической энергии. Землетрясение с магнитудой 2 едва ощутимо, тогда как магнитуда 7 отвечает нижней границе разрушительных землетрясений, охватывающих большие территории.

С 2002 года Геологическая служба США использует моментную магнитуду для сильных землетрясений. Если в 1970-х — 1980-х годах сильнейшими землетрясениями в истории считались землетрясение у берегов Эквадора (1906) и землетрясение Санрику (1933) с Ml=8,9 у обоих, то с начала 21 века таковым считается Великое Чилийское землетрясение с Mw=9,5, тогда как его Ml=8,4-8,5.

Интенсивность землетрясений не может быть оценена магнитудой и оценивается по тем повреждениям, которые они причиняют в населённых районах. Для этого используют шкалы интенсивности землетрясений.

Шкала интенсивности землетрясений

Интенсивность является качественной характеристикой землетрясения и указывает на характер и масштаб воздействия землетрясения на поверхность земли, на людей, животных, а также на естественные и искусственные сооружения в районе землетрясения.

В мире используется несколько шкал интенсивности:

• в России — шкала Медведева — Шпонхойера — Карника
• в Европейском союзе — европейская макросейсмическая шкала (EMS)
• в Японии — шкала Японского метеорологического агентства (Shindo)
• в США — модифицированная шкала Меркалли (MM)

Шкала интенсивности землетясений Медведева — Шпонхойера — Карника

12-балльная шкала Медведева-Шпонхойера-Карника была опубликована в 1964 году Сергеем Васильевичем Медведевым из СССР, Вильгельмом Шпонхойером (Wilhelm Sponheuer) из ГДР и Витом Карником (Vít Kárník) из Чехословакии и получила широкое распространение в Европе и СССР.
MSK-64 лежит в основе СНиП II-7-81 «Строительство в сейсмических районах» и продолжает использоваться в России и странах СНГ. В Казахстане в настоящее время используется СНиП РК 2.03-30-2006 «Строительство в сейсмических районах».

Европейская макросейсмическая шкала интенсивности землетрясений (EMS)

Это основная шкала для оценки сейсмической интенсивности в европейских странах, также используется в ряде стран за пределами Европы. Была принята в 1998 году как обновление тестовой версии 1992 года и носит название EMS-98.

История EMS началась в 1988 году, когда Европейская сейсмологическая комиссия (ЕСК) решила пересмотреть и обновить шкалу Медведева — Шпонхойера — Карника (MSK-64), которая использовалась в своей основной форме в Европе почти четверть века. После более чем пяти лет интенсивных исследований и разработок и четырехлетнего периода тестирования новая шкала была официально выпущена. В 1996 году на XXV Генеральной Ассамблее ЕСК в Рейкьявике была принята резолюция, рекомендующая принять новую шкалу в странах-членах Европейской сейсмологической комиссии.

Европейская макросейсмическая шкала EMS-98 является первой шкалой интенсивности землетрясения, направленной на поощрение сотрудничества между инженерами и сейсмологами, а не для использования сейсмологами в одиночку. Она поставляется с подробным руководством, которое включает в себя принципы, иллюстрации и примеры применения.

В отличие от магнитуды землетрясения, выражающей количество сейсмической энергии, выделившейся в результате землетрясения, EMS-98 определяет, насколько сильно воздействует землетрясение на определенное место. EMS-98 является 12-балльной шкалой.

Шкала интенсивности Японского метеорологического агентства

Это шкала считается 7-балльной, но фактически содержит 10 уровней (от 0 до 4, 5 «минус», 5 «плюс», 6 «минус», 6 «плюс» и 7).

Интенсивность землетрясения 0 — незаметно для людей, пиковое (максимальное) ускорение грунта 0,008 м/сек2.

Интенсивность землетрясения 1 — ощущается только некоторыми людьми в помещении, пиковое ускорение толчков 0,008–0,025 м/сек2.

Интенсивность землетрясения 2 — толчки ощущают большинство людей в зданиях. Некоторые люди просыпаются. Висячие предметы немного раскачиваются, например лампы. Колебания грунта имеют ускорнения 0,025-0,08 м/сек2.

Интенсивность землетрясения 3 — некоторые люди пугаются. Посуда в шкафах иногда постукивает. Немного раскачиваются электрические провода. Ускорение поверхности земли 0,08-0,25 м/сек2.

Интенсивность землетрясения 4 — многие люди испытывают испуг. Некоторые люди пытаются уйти от опасности. Большинство спящих людей просыпается. Подвесные вещи качаются, посуда в шкафу гремит. Нестабильные мелкие вещи иногда падают. Электропровода качаются, люди на улице и некоторые в автомобиле ощущают вибрацию. Ускорение поверхности земли 0,25-0,80 м/сек2.

Интенсивность землетрясения 5-минус (5-lower, 5弱) — большинство людей пытаются спастись от опасности. Некоторым людям обнаруживают, что трудно передвигаться. Подвешенные предметы сильно раскачиваются. Наиболее неустойчивые вещи падают. Иногда посуда в шкафу и книги на полке падают, мебель смещается. Люди замечают качание столбов. Иногда, разбиваются и падают стекла. Неармированные бетонные блоки стен трескаются, дороги получают повреждения. Иногда повреждаются стены и колонны слабо-сейсмоустойчивых домов. Устройства безопасности отключают газоснабжение в некоторых домах. В редких случаях повреждаются водопроводные трубы, отключается водоснабжение. Могут быть локальные отключения электроичества. Иногда появляются трещины в мягких грунтах и происходят камнепады в горных районах. 0,80-1,40 м/сек2.

Интенсивность землетрясения 5-плюс (5-upper, 5強) — многие люди значительно пугаются и с трудом передвигаются. Большинство посуды и книг падают с полок. Иногда падает тяжелая мебель, раздвижные двери выскальзывают из направляющих, а деформация дверных косяков заклинивает входные двери. Во многих случаях неармированные бетонные блоки сооружений разрушаются. Многие автомобили останавливаются из-за трудности управления. Иногда падают плохо установленные торговые автоматы. Иногда малосейсмостойкие дома (less earthquake-resistant houses) получают серьезные повреждения стен, колонн; наклоняются. Иногда образуются большие трещины в стенах, балках зданий. В стенах даже весьма сейсмостойких зданий возможны трещины в стенах. Иногда повреждаются газопроводные и водопроводные трубы. Отключения газа и водоснабжения происходят в целых районах. Иногда появляются трещины в мягком грунте, случаются камнепады на склонах в горах. 1,40-2,50 м/сек2.

Интенсивность землетрясения 6-минус (6-lower, 6弱)
Трудно устоять на ногах. Много тяжелой и незакреплённой мебели перемещается и падает. Во многих случаях невозможно открыть двери. В некоторых зданиях падает настенная плитка и стекла. Иногда слабо сейсмостойкие дома разрушаются. Повреждаются стены и колонны даже весьма сейсмостойких домов — в стенах, колоннах и балках образуются большие трещины. Повреждаются газопроводы и водопровод. В некоторых регионах происходят отключение электроснабжения. Иногда появляются трещины в земле, происходят оползни. 2,50-3,15 м/сек2.

Интенсивность землетрясения 6-плюс (6-upper, 6強)
Невозможно устоять на ногах, передвижение возможно ползком. Перемещается и падает большинство тяжелой и незафиксированной мебели. Во многих зданиях падает облицовочная настенная плитки и стекла. Большинство неармированных бетонных блоков стен разрушается. Разрушаются многие несейсмостойкие дома. В некоторых случаях стены и колонны весьма сейсмостойких домов сильно повреждены. В некоторых случаях, получают ущерб стены и колонны даже весьма сейсмостойких зданий. Иногда повреждены магистральные газопроводов и водоводы. Электроснабжение прерывается в некоторых регионах. Иногда газоснабжение и водоснабжение прекращается на большой площади. Иногда появляются трещины в земле и происходят оползни. 3,15-4,00 м/сек2.

Интенсивность землетрясения 7
Броски и тряска делают невозможным передвижение по своему желанию. Большинство мебели перемещается и подпрыгивает. В большинстве зданий разрушается облицовочная плитка и стёкла. В некоторых случаях разрушаются железобетонные стены. Иногда даже очень сейсмостойкие здания получают серьезные повреждения и наклоняются. Снабжение газом и электричеством прекращается на в больших областях. Земля значительно деформированна большими трещинами и щелями, происходят оползни. Иногда происходит изменение рельефа. Ускорение подземных толчков больше 4 м/сек

Модифицированная шкала интенсивности землетрясений Меркалли

Применяется для определения интенсивности землетрясения по внешним признакам, на основе данных о разрушениях. Может быть применена в том случае, когда отсутствуют прямые данные об интенсивности подземных толчков, например, из-за отсутствия соответствующего оборудования. В шкале Меркалли для определения степени интенсивности землетрясения используются римские цифры.

Шкала названа по имени Джузеппе Меркалли, который заложил основы её использования в 1883 и 1902 годах. Позднее Чарльзом Рихтером в шкалу были внесены изменения, после чего её стали называть модифицированной шкалой Меркалли (MM). Сейчас шкала Меркалли используется в основном в США.

Сейсмическая шкала в США

1 балл — колебания не ощущаются людьми.

2 балла — колебания ощущают люди в спокойной обстановке на верхних этажах зданий.

3 балла — колебания чувствуют некоторые люди, находящиеся дома, в помещениях качаются висящие предметы.

4 балла — звенят оконные стёкла, посуда, скрипят двери.

5 баллов — колебания ощущаются на улице, выплёскивается жидкость из посуды.

6 баллов — трескается штукатурка и кирпичная кладка, сдвигается и переворачивается мебель, лопаются оконные стёкла.

7 баллов — трудно стоять на ногах, осыпается штукатурка, падают кирпичи, керамическая плитка, на поверхности водоёмов появляются волны.

8 баллов — падает штукатурка, рушатся некоторые кирпичные стены, дымовые трубы, башни, памятники, обламываются ветки деревьев, в грунте образовываются трещины.

9 баллов — лопаются каркасы строений и подземные трубы, образуются серьёзные трещины в грунте и песчаные воронки.

10 баллов — рушится кирпичная кладка и мосты, возникают мощные оползни.

11 баллов — деформация железнодорожных путей, выходят из строя подземные трубопроводы.

12 баллов — полное разрушение зданий, нарушение линии горизонта, взлетают в воздух отдельные предметы.

Как измеряется магнитуда землетрясений?

Магнитуда — условная величина, характеризующая общую энергию колебаний, вызванных землетрясением. Она определяется по шкале, основанной на записях сейсмографов. Эта шкала известна под названием шкалы Рихтера (по имени американского сейсмолога Ч. Ф. Рихтера, предложившего её в 1935 году). С увеличением магнитуды на единицу энергия возрастает в 100 раз, т. е. при толчке с магнитудой 6 высвобождается в 100 раз больше энергии, чем при магнитуде 5, и в 10 000 больше, чем при магнитуде 4.

Шкала Рихтера содержит условные единицы (от 1 до 9,5):

Крупнейшими известными землетрясениями, согласно методу оценки Рихтера, были колумбийское землетрясение 1906 г. и ассамское землетрясение 1950 г. с магнитудой 8,6.

Сейсмическая шкала в Европе

1 балл — колебания не отмечаются, ощущаются исключительно приборами.

2 балла — колебания могут почувствовать только люди и животные на верхних этажах зданий в состоянии покоя.

3 балла — колебания в виде раскачиваний и лёгкого дрожания чувствуют некоторые люди, находящиеся дома.

4 балла — лёгкое дребезжание посуды и стёкол внутри зданий.

5 баллов — лёгкие колебания по всей поверхности внутри зданий. Подвешенные предметы качаются от сильных вибраций. Объекты с высоко расположенным центром тяжести падают. Двери и окна раскрываются и закрываются.

6 баллов — падают небольшие предметы, тонкие трещины в штукатурке.

7 баллов — большинство предметов падает с полок, многие здания умеренно повреждены, неизбежны трещины в штукатурке, часть дымовых труб обрушивается.

8 баллов — перевёрнутая мебель, большинству зданий нанесён значительный ущерб. Большие трещины в стенах. Некоторые здания могут быть полностью разрушены.

9 баллов — памятники и колонны падают. Некоторые здания обрушены полностью.

10 баллов — большинство зданий полностью разрушены.

11 баллов — практически все здания полностью разрушены.

12 баллов — практически все здания наземные и подземные сильно повреждены или разрушены.

Землетрясения происходят и в России

Как и во многих других частях мира, землетрясения в России происходят в местах стыков тектонических плит. Особенно сейсмически активными зонами считаются Кавказ, Поволжье, Алтай, Западная Сибирь, Восточная Сибирь и Камчатка. Сильные подземные толчки фиксируются 5-6 раз в столетие — они уносят много жизней и даже разрушают целые населенные пункты. Например, в 1995 году в поселке Нефтегорск (Сахалинская область) произошло землетрясение магнитудой 7,6, которое уничтожило поселение за 17 секунд. Из 3197 жителей поселка погибло 2040 человек.

Иногда землетрясения происходят даже в Москве и Санкт-Петербурге! О том, как такое возможно и насколько они разрушительны, вы можете узнать тут.

Нефтегорск после землетрясения

Стоит отметить, что в будущем в России могут начать образовываться торнадо — атмосферные вихри, которые обычно разрушают все на своем пути в американском штате Техас. Почему они могут появиться у нас, рассказывала моя коллега Любовь Соковикова — вот ссылка.

Землетрясения происходят до извержения вулканов

Если землетрясение произошло поблизости какого-либо вулкана, то он скоро может начать извергаться. Дело в том, что подземные толчки возникают не только во время столкновения тектонических плит — иногда они вызваны процессами, протекающими внутри вулканов. Отличить вулканическое землетрясение от тектонического можно по глубине очага — в первому случае толчок фиксируется на небольшой глубине около 2,4 километров, а во втором гораздо глубже. Фиксирование подземных толчков является одним из способов прогнозирования извержений вулканов, о которых мы рассказывали в этом материале.

Извержение вулкана Ньирагонго (Конго)

Вам будет интересно: Странные землетрясения в США могут быть предвестниками извержения вулкана

История появления шкалы Рихтера

Эта шкала была разработана в 1935 году Чарльзом Фрэнсисом Рихтером и Бено Гутенбергом в Калифорнийском технологическом институте. Первоначально она была названа как шкала ML (Magnitude Local). Ее так обозначают до сих пор: «ML» или «ML», но называют все именно «шкалой Рихтера».

При этом шкала Рихтера, разработанная Чарльзом Ф. Рихтером, не является ни инструментом, ни измерительным (линейкой со шкалой) или, по сути, каким-либо другим прибором. «Шкала» в данном случае – это математическая формула (десятичный логарифм), которая определяет величину и силу землетрясения.

С помощью шкалы Рихтера невозможно измерить величину землетрясений магнитудой более 8. Для измерения силы очень мощных землетрясений используются другие методы.

Причина землетрясения в Турции

Турция тоже располагается в сейсмически опасной зоне — под ней располагаются Евразийская, Анатолийская, Африканская и Арабская тектонические плиты. Причина землетрясения в Турции в 2023 году заключается в том, что африканская плита надавила на аравийскую и она двинулась на север. После этого она начала двигаться по Восточно-Анатолийскому разлому, в результате чего и произошло мощное землетрясение. Ранее ученые считали, что землетрясение в этой области очень маловероятно, что и стало одной причин больших потерь — люди попросту не были готовы к этому.

Движение литосферных плит под Турцией

После первого подземного толчка было зафиксировано еще 285 афтершоков магнитудой от 3 до 6. Они ощущались не только в Турции, но и других соседних странах.

Об особенностях шкалы Рихтера, сейсмически опасных местах России и других интересных подробностях на тему землетрясений вы можете почитать тут.

Испугались или нет?

Окончив школу, Чарльз Рихтер поступил в Стэндфордский университет и довольно рано защитил докторскую диссертацию. На молодого учёного обратил внимание физик и лауреат Нобелевской премии Роберт Милликен. Он предложил ему работу в сейсмологической лаборатории Калифорнийского технологического института, и Чарльз принял предложение. Так он стал изучать землетрясения.

Рихтеру приходилось регулярно публиковать отчёты о сейсмических событиях в Южной Калифорнии, но он был озадачен существовавшей в то время системой измерения силы этих природных катастроф. Она была предложена итальянским священником и геологом Джузеппе Меркали ещё в 1902 году и выглядела неадекватно. Науки там вообще было мало. В основном субъективные ощущения: испугались люди или нет? Успели выбежать из разваливающегося дома — землетрясение так себе, погибли под обломками — значит, стихия разгулялась. Так и ставили баллы. «А как же оценивать толчки в малонаселённых районах?» — задавался вопросом Рихтер.

Его начальником был выходец из Германии Бено Гутенберг. Вместе они взялись разрабатывать свою систему оценки землетрясений, кропотливо изучая каждое сообщение о них, сверяя информацию с показаниями приборов и выискивая закономерности.

В 1935 году работа была закончена. Новая система базировалась на показаниях сейсмографов, которые фиксировали колебания земли, а в её основе лежал логарифмический принцип. Увеличение силы толчков на один балл означало усиление землетрясения в 10 раз, а если быть точным, означало 10-кратное увеличение смещений грунта, т. е. высоты (амплитуды) сейсмических волн.

Предсказать землетрясение невозможно

Несмотря на все старания сейсмологов, на сегодняшний день не существует способа предсказать землетрясение с точностью до дня и даже месяца. Однако, есть системы, которые способны предотвращать ложные тревоги.

Например, в США была разработана система предупреждения о землетрясениях ShakeAlert. Она работает с 2021 года и оценивает риск подземных толчков в штатах Калифорния, Орегон и Вашингтон — в будущем ее хотят начать использовать и в других сейсмически активных районах. Как и многие другие подобные системы, она фиксирует слабые толчки и предупреждает о том, что в ближайшее время могут возникнуть сильные. В это время люди имеют возможность выбежать в безопасные места, лечь прикрыв голову и так далее.

Система ShakeAlert предупреждает людей о землетрясениях

Предсказать землетрясение можно, наблюдая за животными. Специалисты уже давно заметили, что перед сильными подземными толчками муравьи покидают свои жилища, жабы покидают пруды, а птицы сбиваются в кучи или кидаются в воду. Подробности вы можете почитать тут.

Ужасное землетрясение в Турции было предсказано нидерландским сейсмологом Фрэнком Хугербитсом 3 февраля, за три дня до катастрофы. В своих соцсетях он опубликовал информацию о том, что одновременно в Турции, Сирии, Иордании и Ливане произойдет землетрясение магнитудой 7,5. Информацию о том, как он это сделал, найти не удалось.

Появление, принцип вычислений и какими приборами измеряется

Землетрясение – это стихийное бедствие, от которого страдают жители сейсмоактивных территорий Земли. Землетрясение приходит почти всегда внезапно и молниеносно разрушает целые города, проводя черту между «до» и «после».

Но даже в таком внезапном и разрушительном явлении ученые давно нашли варианты по наблюдению, вычислению и подсчетам силы подземных толчков. Шкала Рихтера, о которой мы будем сегодня говорить, как раз и является единицей измерения силы землетрясения и широко используется в сейсмологии по наши дни.

Шкала Рихтера является международной единицей измерения, которая определяет и классифицирует величины: силу и скорость сотрясений земной коры при начале сейсмической активности.

Шкала основана на измерении энергии, выделяемой перемещением коры в эпицентре. Сила землетрясения отсчитывается от энергии, то есть магнитуды землетрясения. Магнитуда землетрясения – величина, характеризующая энергию, выделившуюся при землетрясении в виде сейсмических волн.

Стоит отметить, что магнитуда (шкала Рихтера) – это не то же самое, что интенсивность землетрясения. Последнюю высчитывают по шкалам интенсивности волн в земной поверхности.

Интенсивность землетрясения – мера величины сотрясения земной поверхности при землетрясении на охваченной им территории.

Самое сильное землетрясение в истории

Самое разрушительное землетрясение в истории человечества произошло в 1556 году, на территории китайской провинции Шэньси. Считается, что эпицентр этой катастрофы находился в долине реки Вэйхэ — разрушения распространились на 500 километров от центра. В результате этой катастрофы на земле образовались глубокие трещины, дома были разрушены, погибло приблизительно 830 тысяч человек.

Распространение волн во время землетрясения Шэньси в 1556 году

Большое количество жертв во время китайского землетрясения объясняется тем, что Китай всегда был очень плотно заселен. Вдобавок к этому, в давние времена жители пострадавших территорий обустраивали дома прямо в склонах холмов. Наконец, землетрясение началось в 5 утра, когда почти все люди находились дома.

Сейсмическая шкала в России

1 балл — колебания ощущаются исключительно приборами. Человек колебаний не ощущает.

2 балла — колебания могут почувствовать только люди, что находятся в спокойном, неподвижном состоянии.

3 балла — колебания ощущаются только внутри некоторых зданий.

4 балла — колебания чувствует большинство людей. В зданиях могут дребезжать стёкла, посуда.

5 баллов — колебания могут разбудить спящего человека. В помещениях нетрудно заметить раскачивание висячих предметов (например, ламп или люстр), колебания мебели. Появляются трещины в штукатурке. На улице качаются тонкие ветки деревьев.

6 баллов — ощущаются колебания всеми людьми, со стен падают картины, отдельные куски штукатурки отваливаются.

7 баллов — неизбежны трещины в штукатурке и в стенах кирпичных зданий. В некоторых зданиях возникает угроза частичных обрушений.

8 баллов — существенные конструктивные повреждения зданий: крупные трещины в стенах, обрушение балконов, карнизов и дымовых труб. Появляются трещины на крутых склонах и на почве.

9 баллов — в некоторых зданиях возникают обвалы, обрушение перекрытий и стен.

10 баллов — большинство зданий находятся под угрозой обрушения. На поверхности земли возникают трещины шириной до 1 метра.

11 баллов — полномасштабное обрушение всех построек и конструкций, крупные обвалы в горах, большое количество крупных трещин на поверхности земли. Наблюдается разрушение мостов.

12 баллов — изменение рельефа местности вплоть до неузнаваемости. Катастрофические последствия землетрясений — обвалы, оползни, изменение рельефа.

В Австралии меньше всего землетрясений

Одно из немногих мест, где почти не происходят землетрясения — это Австралия. Дело в том, что она располагается посередине Австралийской литосферной плиты, вдали от ее границ.

Австралия находится посередине собственной литосферной плиты

Однако, иногда подземные толчки регистрируются и там. В 2021 году землетрясение произошло в австралийском штате Виктория — оно было магнитудой 5,9 и привело к гибели одного человека. Причиной подземного толчка стало движение в Разломе Губернатора, который находится внутри тектонической плиты. Такие землетрясения очень редки и называются внутриплитными.

Последствия австралийского землетрясения в 2021 году