Наверняка они не раз слышали об интенсивности землетрясений и о том, насколько они важны, чтобы иметь возможность оценить наносимый ими ущерб. Для этого используйте шкала Рихтера. Это шкала, которая охватывает все интенсивности землетрясений и используется повсеместно.
В этой статье мы расскажем вам все, что вам нужно знать о шкале Рихтера, кто был ее создателем, характеристики и значение.
приведена карта векторов смещений, зарегистрированных при землетрясении в районе Танго (Япония) в 1927 г.
Изменение значений экспериментально определенных величин горизонтальных смещений поперек разлома Гомура количественно в точности совпадает с «экспоненциальными» кривыми на рис. 3.5 при наибольшей величине перемещения на разломе до 1,5 — 2 и спаданием их до нуля на расстоянии около 30-40 от разлома.
Пример. Определить магнитуду
землетрясения, если амплитуда
смещения на сейсмограмме составляет
20 мм, расстояние от эпицентра до
сейсмической станции 300 км.
Решение. 1 . Соединяем пунктирной
линией точку 20 мм на первой шкале с
точкой 300 км на третьей шкале. На
средней шкале считываем значение
магнитуды М = 5,3.
Зная магнитуду, по формуле (1.44) нетрудно
вычислить энергию землетрясения.
В соотношениях (1.45), (1.46) величина L
– это длина разлома, B –
относительное смещение (горизонтальное
или вертикальное), D –
ширина разлома, произведение kLBD
– сейсмический момент, где k – жесткость
(в последнем соотношении величина k
учитывается значением коэффициента
d6).
Соотношения
(1.45), (1.46) широкого распространения не
получили из-за недостатка достоверных
данных.
- Что такое шкала Рихтера?
- Формула для расчета магнитуды землетрясения выглядит следующим образом:
- Классификация шкалы Рихтера и ее влияние на поверхность:
- Чарльз Фрэнсис Рихтер
- Землетрясения: что значит магнитуда по шкале Рихтера?
- История шкалы Рихтера
- Современные системы измерения
- Наиболее сейсмоопасная область Турции
- Почему землетрясение было таким разрушительным?
- Что же будет дальше?
- Может затянуться
- Прогноз на годы
- Энергия землетрясения [Пузырев, 1997, с. 81-84]
- Градусы шкалы
- Характеристики
- Энергетический класс
- § 1. Интенсивность землетрясений. Шкалы msк-64 и рихтера.
- Магнитуда землетрясения
- Формула шкалы Рихтера
- Статистика землетрясений с различными магнитудами
- Упругая энергия, выделяющаяся в очаге
Что такое шкала Рихтера?
Сейсмическая шкала Рихтера, широко известная как шкала Рихтера или шкала ML, представляет собой логарифмическую шкалу, которая измеряет количество энергии, высвобождаемой в земной коре во время землетрясения или землетрясения, названную в честь американского сейсмолога Чарльза М. Фрэнсиса Рихтера (1900-1985 гг.). ), который был ее изобретателем вместе с немцем Бено Гутенбергом (1889-1960).
Шкала Рихтера используется во всем мире для измерения силы землетрясений. с магнитудой от 2,0 до 6,9 на глубине от 0 до 400 километров..
При силе землетрясения 7.0 баллов и более метод Рихтера больше не используется, а используется более точная для экстремальных записей сейсмическая шкала моментной магнитуды (Mw), предложенная Томасом Хэнксом и Хироо Канамори. в 1979 г. Следовательно, землетрясений силой более 6,9 балла по шкале Рихтера быть не может.
Эта шкала считается способом отличить небольшие землетрясения от ежедневных землетрясений и сильные землетрясения от спорадических землетрясений. Для этого был использован торсионный сейсмометр Вуда-Андерсона и проведена предварительная оценка в конкретном районе южной Калифорнии (США).
Несмотря на свою доказанную полезность и популярность, шкала Рихтера имеет тот недостаток, что ее трудно соотнести с физическими свойствами сейсмического источника. Для звездных величин, близких к 8,3-8,5, он представляет эффект насыщения, что делает его неточным. Также, ограниченный возможностью изобретения своего сейсмографа, он требует расширения и других дополнительных масштабов.
Вот почему его использование было распространено до землетрясений с сейсмической интенсивностью 6,9 балла, поскольку с тех пор использовались другие соответствующие шкалы, но с большей точностью и полезностью. Однако это неизвестно и часто ложно сообщается в СМИ.
Обобщенную зависимость между длиной
разрыва и магнитудой можно представить
формулой
lg L= с·М + d,(2.6)
аналогичную
зависимость между длиной разрыва и
энергетическим классом формулой
lg L=е·K(Дж)+f. (2.7)
В эти зависимости
вводятся поправки, зависящие от глубины
очага. Если воспользоваться значениями
коэффициентов в (2.7) е
= 0,244,
f = –
2,266, то
длина разрыва в очаге землетрясения
13-го, 15-го или 17-го энергетического класса
(магнитуда 6, 7 или 8) в среднем составит
8, 25 или 76 км. На практике, например,
длина разрыва от Нефтегорского
землетрясения на Сахалине 27 мая 1995 г. с
магнитудой 7,7 составила 40 км, а при
Спитакском землетрясении в Армении 7
декабря 1988 г. с магнитудой 6,9 серия
разрывов прослеживалась на расстоянии
до 35 км. Форма поверхности главного
разрыва при землетрясении напоминает
эллипс, так что ширина разрываWв
несколько раз меньше его длиныL.
Для сильнейших землетрясений отношениеL / Wможет достигать 20–30, а в
среднем колеблется на уровнеL / W=
2.
Величины относительных смещений берегов
связаны с длиной разрыва соотношениями
типа
lgD =g∙ lgL+h.
(2.8)
Значения коэффициентов gиhздесь таковы, что длина разрыва, измеряемая
километрами, на 5 порядков по величине
превосходит амплитуду смещений,
измеряемых метрами.
Магнитуда землетрясения является мерой
общего количества энергии, излучаемой
при сейсмическом толчке в форме упругих
волн. Она определяется как логарифм
отношения амплитуд волн данного
землетрясения к амплитудам таких же
волн некоторого «стандартного»
землетрясения. Магнитуда землетрясения
измеряется по максимальной амплитуде
записи, полученной сейсмографом
стандартного типа на фиксированном
расстоянии (150 км) от эпицентра. Статистика
землетрясений с различными магнитудами
приведена в табл. 2.2.
Шкала Рихтера, названная в честь американского сейсмолога Чарльза Фрэнсиса Рихтера, представляет собой шкалу, которая присваивает число для количественной оценки энергии, выделяемой при землетрясении. Она была создана в 1935 году Рихтером и Бено Гутенбергом (оба из Калифорнийского технологического института) для измерения силы землетрясений в зависимости от их магнитуды, то есть количества энергии, выделившейся во время рассматриваемого землетрясения.
Формула для расчета магнитуды землетрясения выглядит следующим образом:
Согласно шкале, присвоенные значения увеличиваются логарифмически, а не линейно, подобно шкале звездной величины, используемой в астрономии для измерения яркости звезд. Таким образом, землетрясение силой 4 не вдвое больше землетрясения силой 2, а в 100 раз сильнее и так далее.
Шкала Рихтера увеличивается до 12 градусов, где землетрясение с такими характеристиками будет иметь такую же мощность, как 1 миллиард тонн тринитротолуола, с силой, достаточной для разрушения ядра Земли.
Классификация шкалы Рихтера и ее влияние на поверхность:
- Менее 3,9: обычно не воспринимается;
- От 4 до 4,9: часто заметно, но с незначительными повреждениями;
- От 5 до 5.9: воспринимается, но причиняет лишь незначительный ущерб, хотя для старых строений это может быть серьезный ущерб;
- От 6,0 до 6,9: может нанести серьезный ущерб населенным пунктам в пределах 100 миль;
- С 7.0 до 7.9: сильное землетрясение. Это может нанести серьезный ущерб во многих областях, происходит около 18 таких землетрясений в год;
- От 8,0 до 8,9: это сильное землетрясение, которое может нанести серьезный ущерб территориям в несколько сотен километров. Бывает от 1 до 3 раз в год;
- С 9 по 9.9: разрушительные землетрясения в несколько тысяч километров. Они случаются 1-2 раза в 20 лет;
- 10 или больше: никто еще не зарегистрировал. Его последствия будут эпическими.
Принимая во внимание, что землетрясения начали измерять в 20 веке, самым большим землетрясением в истории было зарегистрированное в Вальдивии, Чили, в 1960 году. Землетрясение силой 9,5 балла. Два миллиона пострадавших и 6 000 погибших.
Чарльз Фрэнсис Рихтер
Чарльз Ф. Рихтер (1900–1985) был одним из разработчиков шкалы Рихтера, которая используется для измерения силы землетрясений. Рихтер, посвятивший всю свою жизнь работе, был пионером в сейсмологических исследованиях в то время, когда данные о величине и месте землетрясений были довольно скудными. Он является автором двух учебников, которые до сих пор используются в качестве справочника и рассматриваются многими учеными как его величайший вклад, даже превышающий саму шкалу Рихтера.
Землетрясения: что значит магнитуда по шкале Рихтера?
Обычно, когда люди думают о землетрясениях, на ум приходят образы разрушительного стихийного бедствия. Которое разрушает здания, разрушает города и наносят огромный ущерб. Однако это не всегда так.
По всему миру происходят миллионы землетрясений, которые люди не ощущают ежедневно, но все же они проявляются по шкале Рихтера.
Сейсмологи, или люди, которые изучают колебания земной коры, используют различные инструменты для измерения землетрясений и классификации их по силе.
Из-за тектонических плит, которые постоянно перемещают земную кору (а впоследствии и континенты и другие массивы суши). Когда эти плиты сталкиваются друг с другом, они в конечном итоге скользят друг по другу, вызывая по пути землетрясения. Энергия, создаваемая этим скользящим движением, – это то, что изучают сейсмологи.
В 1930-х годах Чарльз Рихтер, американский сейсмолог, разработал систему измерения землетрясений по их амплитуде. Которая и была названа шкалой Рихтера.
История шкалы Рихтера
Сейсмологи рассчитывают шкалу Рихтера, глядя на сейсмограф. Который измеряет амплитуду землетрясения и расстояние, с которого землетрясение было зарегистрировано.
Первоначально она использовалась для измерения землетрясений в Калифорнии. Но устарела по сравнению с современными формами измерения.
Тем не менее, она по-прежнему широко используется при описании силы землетрясений. Шкала теоретически может достигать любой точки, но обычно начинается от 2 до 2,5.
Самое сильное землетрясение (но не самое смертоносное) из когда-либо зарегистрированных имело от 9,4 до 9,6 балла по классификации Рихтера. Это случилось в 1960 в Вальдивии, Чили, следствием стала гибель 1655 человек.
Самое смертоносное землетрясение произошло в 2004 году, когда землетрясение силой от 9,1 до 9,3 балла унесло жизни не менее 200 000 человек в Индонезии.
Подобные землетрясения считаются чрезвычайно редкими и могут происходить только один или два раза в год.
Современные системы измерения
Сегодня современными сейсмологами используется шкала “Магнитуда момента”. Это также можно превратить в формулу, сначала измерив момент. Момент измеряется путем умножения жесткости, площади и скольжения тектонических плит.
Сейсмологи берут эту переменную и подставляют ее в новое уравнение: Магнитуда момента (M W ) = 2/3 log 10 ( MO ) – 9,1. Это помогает ученым получить более точное описание землетрясения. Сохраняя при этом его сходство со шкалой Рихтера.
Недавнее землетрясение в Турции и Сирии в феврале 2023 имело магнитуду 7,8 в эпицентре. И привело к гибели более 8000 человек. Землетрясение такой силы не случалось в Турции с 1939.
Многие здания были разрушены. И множество стран мира направили ресурсы, чтобы помочь выжившим и найти пропавших без вести. Разрушительные последствия этого землетрясения, скорее всего, будут иметь последствия, которые будут ощущаться в течение многих лет.
Будем благодарны за Вашу поддержку!
Поделитесь статьёй в социальных сетях:
Землетрясение магнитудой 7,8 произошло на юго-востоке Турции рано утром 6 февраля 2023 года. Уже известно о более 3 тысячах погибших, более 20 тысяч человек получили ранения.
Примерно через девять часов за этим землетрясением последовало событие магнитудой 7,5, а также более 200 повторных толчков (афтершоков).
Землетрясение и афтершоки разрушили здания и заставили спасателей разбирать бетонные блоки, чтобы найти выживших. Ожидается, что в ходе дальнейших поисков число погибших будет расти.
Событие 6 февраля с магнитудой 7,8 высвободило более чем в два раза больше энергии, чем самое сильное предыдущее землетрясение в регионе магнитудой 7,4. Оно произошло в 1999 году в регионе Дюздже на северо-западе Турции. Тогда стихийное бедствие унесло жизни более 17 тысяч человек.
Поясним, что шкала магнитуд Рихтера нелинейна: каждый шаг вверх по шкале отражает увеличение энергии в 32 раза.
Сейсмическая активность от последнего землетрясения ощущалась, в частности, на территории Израиля, Ирака, Ливана, Грузии, Армении, а также России. Подземные толчки — последствия землетрясения в Турции — были зарегистрированы даже в Гренландии.
Многие здания обрушились, есть сообщения о повреждениях газопроводов, которые привели к пожарам.
Наиболее сейсмоопасная область Турции
Первое землетрясение магнитудой 7,8 произошло к востоку от города Нурдагы на юге Турции, в области Газиантеп. Эпицентр землетрясения находился на глубине почти 18 километров.
За ним последовало еще одно событие магнитудой 7,5 в юго-восточной области Кахраманмараш. Очаг был в двух километрах от поверхности.
Этот район Турции особенно подвержен землетрясениям. Он находится на пересечении трёх тектонических плит: Анатолийской, Аравийской и Африканской.
Аравийская плита движется на север, в результате чего Анатолийская плита (на которой находится большая часть Турции) оттесняется на запад. Движется она довольно быстро — со скоростью около 20 миллиметров в год.
Движение тектонических плит создает давление на зоны разломов между ними. Именно внезапный выброс накопленной энергии этого давления вызывает землетрясения.
Последние землетрясения произошли на одном из основных разломов, которые отмечают границы между Анатолийской и Аравийской плитами: Северо-Анатолийский и Восточно-Анатолийский разлом.
Энергия землетрясения исходит не из одного места, как мы привыкли думать, а вызывается движением вдоль области разлома. Чем сильнее землетрясение, тем больше сместится эта область.
Почему землетрясение было таким разрушительным?
Землетрясение вызвало такие разрушения, во-первых, из-за своей силы — это самое сильное землетрясение в Турции с 1939 года — и потому, что оно произошло прямо под населённым пунктом.
84 года назад землетрясение в турецком городе Эрзинджан с точно такой же магнитудой — 7,8 — привело к гибели более 30 тысяч человек, около 100 тысяч было ранено. Оно считается одним из крупнейших землетрясений Турции.
Еще один печальный фактор, приведший к большим потерям — это неожиданность. Землетрясение произошло в районе четырёх утра. Дома рухнули прямо на спящих или сонных людей, не успевших подготовиться к опасности.
В марте 2022 года ученые Ближневосточного технического университета в Анкаре опубликовали исследование, предполагающее, что центр области Газиантеп может подвергнуться серьезным разрушениям в результате землетрясения магнитудой 6,5.
Это связано с тем, что большинство зданий в южной Турции крайне уязвимы к землетрясениям. Это строения с неармированной кирпичной кладкой и малоэтажными бетонными каркасами, построенные вплотную друг к другу.
Люди часто погибают при землетрясениях именно из-за падения кирпичей и каменной кладки.
После трагедии 1999 года правительство Турции ввело новые строительные нормы и систему обязательного страхования от землетрясений.
Однако многие здания, пострадавшие от вчерашнего землетрясения, были построены до 2000 года, отмечает Мустафа Эрдик, инженер-строитель из Босфорского университета в Турции.
При этом в Сирии, где 12 лет вооруженного конфликта подорвали все стандарты строительства, сейсмически безопасных построек еще меньше.
Турецкое землетрясение «проникло» в северо-западные районы Сирии, сообщается об обрушении зданий в Алеппо и Идлибе. Утром 7 февраля было известно о 812 погибших и почти полутора тысячах раненых из-за разрушений.
Что же будет дальше?
После крупных землетрясений происходит много меньших сейсмических событий. Они известны как повторные толчки, или афтершоки.
Они могут продолжаться от нескольких дней до нескольких лет после первоначального события. Обычно афтершоки значительно меньше основного толчка, но их последствия могут быть не менее разрушительными.
В первые 12 часов после первого толчка на юго-востоке Турции произошло уже три других землетрясения магнитудой более 6,0. Зафикированы сотни афтершоков меньшей магнитуды.
Второе крупное землетрясение магнитудой 7,5 было технически достаточно мощным, чтобы считаться отдельным событием.
Но сейсмологи предполагают, что оно было вызвано первым землетрясением. И этот второй толчок породит собственную серию афтершоков.
Больше новостей из мира науки вы найдете в разделе «Научпоп» на медиаплатформе «Смотрим«.
Почему к ним не прислушались и как долго будут продолжаться разрушительные толчки
Ученые ожидали, что в Турции случится сильное землетрясение, и даже предсказывали, что его магнитуда будет достигать 8 баллов, выяснили «Известия». В частности, в последнем среднесрочном прогнозе, обнародованном в январе Институтом теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН, был точно указан эпицентр нынешнего землетрясения. Прислушиваться к прогнозам ученых мешает недостаточная коммуникация между специалистами и властями разных стран, считают эксперты. Между тем в ближайшие дни в зоне землетрясения в Турции и Сирии могут произойти повторные сильные толчки, рассказали «Известиям» российские сейсмологи. А менее ощутимые толчки будут продолжаться в течение нескольких месяцев.
Может затянуться
В районе землетрясения в Турции и Сирии в ближайшие дни следует ожидать новых толчков, рассказали «Известиям» российские специалисты. Причем они могут быть как более сильными, чем предыдущие, так и ослабевать, подчеркнул старший научный сотрудник лаборатории сейсмометрии Института геофизики Уральского отделения РАН Александр Гуляев.
Землетрясение магнитудой 7,7 балла началось ночью 6 февраля в турецкой провинции Кахраманмараш. За первым толчком последовал второй, аналогичный по силе первому. На языке науки это называется роем землетрясений — вид сейсмической активности, при которой за короткое время в одном месте происходит несколько полноценных толчков, пояснила «Известиям» доцент кафедры физики МГУ, сейсмолог Анна Люсина.
— В ближайшее время стоит ждать новых толчков, могут быть еще и афтершоки — повторные толчки меньшей силы, чем основной, — отметила эксперт.
Происходящее, по словам ученых, объясняется тем фактом, что по территории Турции и Греции проходит Северо-Анатолийский разлом. Именно он и делает регион очень опасным — примерно каждые 30 лет там происходят крупные сейсмические события. Землетрясения случаются на разломе плит, которые постоянно движутся и трутся друг о друга. Когда плиты ломаются, и происходят сильные разрушительные толчки, рассказал заведующий кафедрой физики Земли Владимир Смирнов.
Величина колебания при одинаковом расстоянии от очага зависит от типа грунта. Если дом стоит на рыхлой почве, шататься он будет больше, если на твердом каменном основании, например скале, — меньше. Землетрясение в Турции произошло на глубине около 10 км, фактически около самой поверхности, поэтому у него такие сильные последствия, заключил эксперт.
Повторные толчки слабой силы в зоне бедствия будут продолжаться многие дни, если не месяцы, потому что система разломов и блоков земной коры должна каким-то образом себя адаптировать к новой ситуации, уверен старший научный сотрудник Института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН Владимир Кособоков.
— Землетрясение, которое произошло, — одно из сильнейших в мире. В год таких происходят единицы. Магнитуда по шкале Рихтера (служит для измерения силы землетрясений.—«Известия») была от 7,7 до 8 баллов. При этом по шкале интенсивности землетрясений Меркалли (определяет интенсивность землетрясения на основе данных о разрушениях. — «Известия») его сила была 11 баллов из 12 возможных, — сказал Владимир Кособоков.
Прогноз на годы
Специалисты ожидали подобных событий в зоне нынешнего землетрясения и даже предсказывали, что его магнитуда будет достигать 8 баллов, пояснила Анна Люсина. Однако из-за отсутствия налаженной коммуникации между специалистами и властями предупреждения ученых не дошли до тех, кто принимает решения.
По словам Владимира Кособокова, всегда существует возможность подготовиться к такого рода событиям. За несколько месяцев перед землетрясением сейсмологи не фиксировали ничего необычного в регионе. Однако более долгосрочные оценки по некоторым сейсмологическим индикаторам говорили, что территория входит в опасное состояние.
Существует Кодекс этики прогнозирования землетрясений, он был принят в Страсбурге в 1991 году на конференции под эгидой Совета Европы, рассказал в интервью «Известиям» заведующий лабораторией сейсмической опасности Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН Алексей Завьялов.
— Это не юридически обязывающий документ, а некий призыв к ученым. Его суть в том, что если у конкретного ученого появляются данные, что где-то произойдет сильное землетрясение, то он должен не сообщать об этом в СМИ, а обсудить их в своей организации. И если научное сообщество в этой организации решит, что эта информация заслуживает внимания, то данные уходят дальше — в министерства. А уже там решают, обратиться ли к руководству той страны, на территории которой прогнозируется сильное сейсмическое событие, — объяснил эксперт.
В России этой проблемой занимается специализированный совет, в который стекаются прогнозы ученых, в частности, Института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН, где ведут среднесрочный прогноз сейсмологической ситуации во всем мире. Результаты их расчетов рассылаются каждые полгода ведущим геофизикам мира. Последняя рассылка была отправлена в январе — в ней в качестве потенциально опасной зоны был указан и эпицентр нынешнего землетрясения.
По данным на 20:00 6 февраля, число погибших в Турции достигло 1541 человека, еще 9733 ранены. В Сирии, согласно данным минздрава страны, жертвами трагедии стали 538 человек, пострадало еще 1353. Подземные толчки ощущались в Ливии, Израиле, Армении, Ираке, были зафиксированы даже в Гренландии. Десятки стран объявили о помощи и отправке спасателей в Сирию и Турцию. В ближайшее время туда вылетят и российские спасатели.
Подсчитано, что ежегодно на нашей планете регистрируются миллионы землетрясений. Конечно, подавляющее большинство из них не ощущается людьми; многие не приносят серьёзного ущерба, но несколько раз в год планету «трясёт по-крупному», известие о чём сразу разлетается по новостным каналам. К сожалению, журналисты в своих репортажах нередко допускают ошибки при употреблении научных терминов. Об одной из них пойдёт речь в этой статье.
Обычно в научно-популярных описаниях землетрясений фигурируют два распространённых термина: бальность землетрясения и магнитуда.
Бальность землетрясения характеризует интенсивность сотрясения грунта во время землетрясения (иногда так и говорят: «интенсивность землетрясения»). Она оценивается по специальной шкале. Первая из них появилась во второй половине XIX века. В 1902 году была разработана шкала Меркалли-Канкани, долгое время считавшейся одной из лучших. Она устарела и в наши дни не используется, но именно на её основе были созданы почти все современные 12-балльные шкалы, в том числе наиболее распространённая ныне международная шкала Mедведева-Шпонхойера-Карника (MSK-64). По ней оценивают интенсивность землетрясений в большинстве стран мира. Краткую расшифровку этой шкалы вы можете увидеть в таблице.
Существуют и другие шкалы. Например, в странах Латинской Америки применяют десятибалльную шкалу Росси-Фореля, созданную в 1883 году. В Японии используют 8-балльную шкалу Японского метеорологического агентства. Сопоставление трёх наиболее распространённых шкал см. на схеме 1.
Сопоставление трёх наиболее распространённых шкал балльности: Росси-Фореля (жёлтый); шкал типа Меркалли-Канкани (например, -64, зелёный); шкалы Японского метеорологического агентства (синий)
Интенсивность землетрясения обычно уменьшается по мере удаления от эпицентра.
Магнитуда землетрясения характеризует общую энергию сейсмических колебаний земной поверхности. Магнитуда определяется как «логарифм отношения максимальных амплитуд волн данного землетрясения к амплитудам таких же волн некоторого стандартного землетрясения» (магнитуда «стандартного землетрясения» принимается за 0). Впервые шкала магнитуд была предложена в 1935 году Ч. Рихтером, поэтому до сих пор очень часто говорят о «магнитуде по шкале Рихтера», что неточно. Шкала Рихтера приближенно соответствует современным формулам для расчёта магнитуды, но в настоящее время не используется.
Изменение магнитуды на единицу означает рост амплитуды колебаний в 10 раз и рост количества выделившейся энергии в 32 раза.
В отличие от интенсивности, магнитуда не имеет единицы измерения — она обозначается целым числом или десятичной дробью, так что сказать «магнитуда 6,9 баллов» — неправильно. Интенсивность определяется по субъективным показателям: ощущениям людей, повреждениям сооружений, изменениям рельефа, в то время как определение магнитуды основано на строгих физико-математических расчётах. Можно провести такую аналогию: бальность землетрясения — это навскидку оцененная сила взрыва (определяемая по внешним проявлениям), а магнитуда — мощность взрывного устройства. Однако следует помнить, что магнитуда не является абсолютным значением энергии землетрясения, это всего лишь относительная характеристика. Для определения действительной энергии землетрясения по значению магнитуды пользуются специальной формулой.
Последствия землетрясения в Нефтегорске (Сахалин), 1995 год (магнитуда ок. 7,5; балльность 8-10 баллов)
Подсчитано, что энергия землетрясения магнитудой 7,2 соответствуют энергии взрыва мегатонной атомной бомбы. Самое сильное землетрясение за всю историю наблюдений случилось в 1960 году в Чили, его магнитуда составила 9,5 (по данным журнала «Вокруг света» и «Википедии»). Во многих источниках можно встретить другую информацию: магнитуда крупнейшего землетрясения составляла около 8,9-9,0. Скорее всего, эти различия связаны с неточностями в расчётах (погрешность при определении магнитуды может достигать 0,25).
Что касается другого типа землетрясений, которые тоже изредка случаются — землетрясений, вызванных падением на Землю метеоритов, астероидов и иных космических тел, то здесь результаты исследований весьма неутешительны. По оценкам астрономов, магнитуда землетрясения, вызванного падением крупного астероида, может составить 13, то есть его энергия в миллион раз превысит энергию крупнейшего известного землетрясения. Но событие это пока маловероятное, так что, скорее всего, к тому времени, когда нависнет подобная угроза, человечество будет готово её предотвратить.
Таким образом, можно сделать следующие выводы. Пример типичного сообщения, помещённый в начале статьи, представляет собой классический пример мешанины терминов. Правильно же сказать так:
«Произошло землетрясение магнитудой 6,9»,
или, если речь идёт о балльности
«Произошло землетрясение интенсивностью 8 баллов (по шкале MSK-64)».
Энергия землетрясения [Пузырев, 1997, с. 81-84]
Интенсивность колебаний в эпицентральной области, хотя и связана с характеристиками очага, не может считаться его энергетическим параметром по причине некоторой субъективности макросейсмических шкал и неучета ими глубин очагов землетрясений.
сейсмологической практике энергетическая величина землетрясения оценивается
помощью трех параметров: магнитуды (), энергии () и сейсмического момента (). Первые два из них являются объективными величинами не связанными непосредственно с той или иной моделью очага. В то время как третья определяется на основании того, что тектоническое землетрясение представляет собой подвижку определенной массы земной коры вдоль некоторой поверхности.
Градусы шкалы
- I степень: Мало кто испытывает шок первого порядка при особенно благоприятных условиях.
- II степень: Вибрации уровня 2 ощущаются лишь несколькими людьми в состоянии покоя, особенно на верхних этажах зданий. Подвесные объекты могут раскачиваться.
- III степень: Подземные толчки магнитудой 3 отчетливо ощущались в помещениях, особенно на верхних этажах зданий, и многие не связывали его с землетрясением. Припаркованные моторизованные транспортные средства могут немного двигаться. Вибрации, например, вызванные проездом тяжелых транспортных средств. Предполагаемая Продолжительность.
- Градо IV: В течение дня многие люди чувствуют это в помещении и немногие на открытом воздухе. Вибрация столовых приборов, окон и стеклянных дверей; скрипящие стены. Такое ощущение, что тяжелая машина врезается в здание, а припаркованные автомобили заметно раскачиваются.
- XNUMX-й класс: Почти все это чувствуют. Многие просыпаются с битой глиняной посудой, стеклом и т. д., очень редко бывают смятия и трещины, падение неустойчивых предметов. Нарушения наблюдаются у деревьев, опор ЛЭП и других высоких объектов.
- VI класс: многие испуганные люди выбегают на улицу. Некоторая тяжелая мебель меняется местами; есть упавшие или поврежденные дымоходы. Небольшие травмы.
- VII класс: Люди бегут за границу. Незначительные повреждения хорошо спроектированных и построенных зданий. Незначительные повреждения обычных добротных конструкций; значительный ущерб слабым или плохо расположенным людям; поломка некоторых дымоходов.
- VIII класс: Незначительные повреждения особо удачно спроектированных конструкций; значительный в обычных зданиях с частичным обрушением; падая из дымоходов, продукты падают на заводские склады, столбы, памятники и стены. Тяжелая мебель опрокидывается. Распылено небольшое количество песка и грязи. Изменения уровня колодезной воды. Люди, управляющие транспортными средствами, теряют контроль над собой.
- IX класс: Серьезное повреждение хорошо спроектированных конструкций; обширные повреждения прочных зданий, частичное обрушение. Здания падают с фундамента. Земля явно потрескалась. Взрыв подземных труб.
- Х класс— Уничтожьте несколько добротных деревянных построек; большая часть бронированных и каменных конструкций полностью разрушена вместе с фундаментами; трещины в земле. Рельсы скручиваются. На берегах рек и крутых склонах довольно много оползней. Речная вода вторгается в его берега.
- XI класс: разрушенные мосты. Трещины в земле. Осадки и оползни на слабых грунтовых основаниях. Большой поворот рельсов.
- XNUMX класс: полное уничтожение. Видны рябь на земле. Возмущения высотных отметок (рек, озер и морей). Предметы, подброшенные в воздух вверх.
Я надеюсь, что с помощью этой информации вы сможете больше узнать о шкале Рихтера и ее характеристиках.
Характеристики
Шкала составляет от 1.5 до 12 градусов. На самом деле до второго уровня о землетрясениях обычно не говорят, потому что это микроземлетрясения, которые человек не может воспринять. Регистрируйте до 8.000 движений в день. Землетрясения магнитудой выше 4 считаются небольшими, обычно регистрируются на сейсмографах, но остаются незамеченными и редко причиняют ущерб. Уровень 4 не вдвое больше уровня 2, а в 100 раз больше.
Наибольший ущерб может быть нанесен на уровне 4. Землетрясения считаются умеренными землетрясениями, начиная с магнитуды 5, при этом ежегодно происходит около 800 таких землетрясений. Землетрясения этого типа обычно наносят ущерб плохо построенным зданиям и некоторые отдельные повреждения более крупных сооружений.
Уровень 6 считается мощным и может нанести урон на площади в 160 километров в диаметре. Чтобы понять величину этой магнитуды, достаточно вспомнить землетрясение магнитудой 6,9, опустошившее Италию, унесшее жизни 294 человек и оставившее без крова 50.000 4 человек. Уровень 2 не вдвое больше уровня 100, а в XNUMX раз больше.
Эта шкала «открытая», поэтому нет теоретического максимального предела, кроме предела, определяемого общей энергией, накопленной в каждой пластине, которая была бы пределом на Земле, а не пределом шкалы. Можно использовать систему оценок с использованием римских цифр. Это пропорционально, так что интенсивность IV вдвое больше, чем интенсивность II.
Энергетический класс
Энергия землетрясения может выражаться в эргах и в джоулях. В случае, если энергия выражается в джоулях, может быть определена величина lg= , где – энергетический класс землетрясения. Магнитуда, введенная Ч. Рихтером в 1935 г. для калифорнийских землетрясений, по сути, являлась энергетическим классом. Энергетический класс вычисляется только для близких землетрясений с эпицентральным расстоянием до 1500 . На практике нередко вместо непосредственного использования приведенных формул расчеты проводятся по эмпирическим зависимостям. При этом величина относится к поверхности референц-сферы с радиусом 10 от гипоцентра. Последнее условие, естественно, приводит к ограничению рассчитанных величин приблизительно до 15-16.
Энергетические величины и не являются полностью независимыми и связаны между собой с помощью корреляционных соотношений. Среди наибольшего количества таких соотношений, полученных при различных выборках, наиболее часто используется следующая зависимость:
Попутно отметим, что интенсивность колебаний в эпицентральной зоне также связана с магнитудой. Для количественной характеристики макросейсмического поля часто используется следующее соотношение:
§ 1. Интенсивность землетрясений. Шкалы msк-64 и рихтера.
Еще сотни лет назад интенсивность
землетрясения оценивалась по размерам
причиненного им ущерба. Если одно
землетрясение разрушало больше населенных
пунктов, приносило больше человеческих
жертв, чем другое, его считали более
сильным. Однако такой подход носит
качественный характер. Ведь разрушение
различных зданий, сооружений связано
с воздействием сейсмических волн,
параметры которых в свою очередь зависят
от энергии землетрясения, глубины очага
и удаления объекта от эпицентра. Тем не
менее, и в настоящее время степень ущерба
в определенном месте часто называют
интенсивностью землетрясения.
Интенсивность, приписываемая конкретному
землетрясению без указания места
наблюдений, – это обычно максимальная
интенсивность, наблюдаемая при этом
землетрясении. Интенсивность землетрясения
оценивается в баллах (J балл).
Отдельно необходимо остановиться на
шкале Рихтера, позволяющей оценить
энергию землетрясения. Следует отметить,
что в средствах массовой информации
(СМИ) интенсивность землетрясения часто
оценивают в баллах по шкале Рихтера.
Шкала Рихтера – это шкала магнитуд,
баллы этой шкалы – величина магнитуды.
При известной магнитуде энергия
землетрясения находится по формуле
(1.44).
В табл. 3 приводятся основные данные
шкалы МSК-64, рекомендованной
к использованию ЮНЕСКО.
,
(1.47)
где
,
,
W – ускорение, скорость
и смещение грунта соответственно.
Ускорение грунта в зависимости от
интенсивности землетрясения
оценивается по соотношению
, (1.48)
Как отмечалось, интенсивность землетрясения
в точках на поверхности земли зависит
от выделенной в очаге энергии, глубины
очага и удаления от эпицентра.
,
(1.49)
где J0 – интенсивность
землетрясения в эпицентре, балл; M
– магнитуда; H – глубина
очага, км.
Среднее значение коэффициентов: C1
= 1,5; C2 = 3,5; C3 = 3,0.
При отсутствии данных о глубине очага
в приближенных расчетах для оценки
величины J0 допускается использовать
зависимость
которую считают близкой к средней по
всему земному шару для неглубоких
землетрясений (Н
20 км).
,
(1.50)
где J – интенсивность
землетрясения на расстоянии L,
км, от эпицентра, балл;
— поправка, учитывающая особенности
местных геологических условий; величины
J0, Н имеют то же
значение, что и в формуле (1.49).
Формула (1.50) была получена применительно
к условиям скального грунта. Позднее
введена поправка, учитывающая влияние
местных геологических условий. Значения
этой поправки принимаются равными:
= 0 для скального грунта,
= 0 1 балла для
песчаников и известняков,
= 1 балл для умеренно прочных пород,
= 1 2 балла для
песчаных грунтов и глинистых толщ,
= 2 3 балла для рыхлых
насыпных грунтов.
Следует отметить, что в ряде стран для
определения величины J
используются зависимости, несколько
отличные от зависимости (1.50), тем не
менее, в расчетах, носящих оценочный
характер, применение этой формулы
допустимо.
.
(1.51)
Здесь под величиной J
подразумевается осредненное значение
интенсивностей землетрясения по
различным направлениям на одном и том
же расстоянии L от эпицентра,
а величины J0, L,
Н имеют тот же смысл, что и в формуле
(1.50). При необходимости влияние местных
геологических условий на величину J
учитывается дополнительно.
Пример. Оценить энергию и
интенсивность землетрясения магнитудой
М = = 8 на расстоянии L =
100 км от эпицентра, если глубина очага
Н = =20 км, грунт – умеренно прочные
породы.
Решение. 1. Энергию землетрясения
вычисляем по формуле (1.44)
Q = 10
= 1016,7 Дж.
2. Интенсивность землетрясения
в эпицентре находим по формуле (1.49)
10,45 балла.
3. Интенсивность землетрясения
на расстоянии 100 км от эпицентра определяем
по формуле (1.50)
+1 = 7,25 балла.
Магнитуда землетрясения
Наиболее распространен параметр , принятый во всех странах мира под названием шкалы Рихтера.
создали методы для определения энергии упругих волн, излучаемых из очагов землетрясений, по записям на сейсмограммах поверхностных и объемных волн.
log log ,
где – максимальная амплитуда на записи стандартного сейсмографа для данного землетрясения на определенном эпицентральном расстоянии, – максимальная амплитуда на записи того же сейсмографа для землетрясения, выбранного как эталонное для того же эпицентрального расстояния.
Выражение log — есть, по сути, калибровочная функция, определяемая
В настоящее время для расчета магнитуд по объемным и поверхностным волнам в России и странах СНГ используется формула:
где — максимальная амплитуда в волне, — максимальный период в секундах, (, ) — калибровочная функция, определяемая на основе статистической обработки
данных для землетрясений, магнитуды которых достаточно надежно определены. Последний член в (3.1) представляет поправку к магнитуде, учитывающую как локальные условия расположения той или иной сейсмической станции, так и специфику очагов землетрясений.
В случае нормальных по глубине очагов землетрясений и наличия на сейсмостанции регистрирующего канала, осуществляющего запись сейсмических сигналов в пределах достаточно широкополосного диапазона, для объемных — и — волн изменяется в пределах 6 — 7 при 20≤ ≤ 90. При использовании поверхностных волн функция () в тех же пределах изменяется в пределах 5,5 — 6,6. Что касается
зависимости от глубины очага , то она носит достаточно сложный характер, причем для отдельных интервалов она имеет существенно различный вид. Для каждой сейсмоактивной области калибровочная функция может видоизменяться по мере накопления экспериментальных данных.
Формула шкалы Рихтера
В шкале, предложенной Рихтером, используются логарифмы, повторяющие логику шкал астрономических величин. Формула его расчета выглядит следующим образом:
- M = землетрясение произвольной, но постоянной магнитуды, высвобождающее ту же энергию
- A = амплитуда сейсмической волны, зарегистрированная сейсмическими волнами, в миллиметрах.
- t = время в секундах от начала первичной (P) до вторичной (S) волны.
Статистика землетрясений с различными магнитудами
Глубина очага может
колебаться в различных сейсмических
районах от 0 до 730 км. Очаг, т. е. точка под
землей, которая является источником
землетрясения, называется гипоцентром.
Прямо над гипоцентром на поверхности
земли находится эпицентр,
вокруг которого располагается область,
называемая эпицентральной, испытывающая
наибольшие колебания грунта.
Интенсивность сейсмических колебаний
грунта на поверхности земли измеряется
в баллах. Интенсивность в разных пунктах
наблюдения разная, однако, магнитуда у
толчка только одна. Для оценки интенсивности
используются шкалы интенсивности: MSK,
Росси-Фореля или модифицированная шкала
Меркалли и другие. Магнитуда и энергия
характеризуют силу землетрясения в его
очаге. В то же время разрушительные
эффекты этого стихийного бедствия
проявляются главным образом на поверхности
земли. Интенсивность сейсмических
колебаний Iна поверхности определяетсяшкалой интенсивности. Существуют
два принципиально разных типа шкал
интенсивности:
макросейсмические,
построенные на основании обследования
разрушений различного типа сооружений;инструментальные,
созданные на основе регистрации
параметров сейсмических колебаний
соответствующими приборами.
В России применяется 12-балльная шкала.
Колебания интенсивностью до 4-х баллов
не приводят к разрушениям; колебания в
5–6 баллов ощущаются населением и
приводят к появлению отдельных трещин
в постройках; 7-балльное землетрясение
может характеризоваться как сильное и
приводить к разрушениям. Катастрофические
землетрясения в 11 и 12 баллов приводят
практически к полному разрушению
сооружений и изменениям рельефа
местности.
Разрушительные 7-балльные колебания
наблюдаются обычно при землетрясениях,
начиная с магнитуды 5,5 и в районе их
эпицентров. При сильнейших землетрясениях
с магнитудами 8 и выше они проявляются
даже на расстояниях от эпицентра в
300–500 километров. Чем ближе очаг
землетрясения к поверхности, тем больше
интенсивность колебаний в эпицентральном
районе, но в то же время она быстрее
убывает с расстоянием..
Площадь разрушений Sрастет в
зависимости от магнитудыМземлетрясения (табл. 2.3).
Упругая энергия, выделяющаяся в очаге
Если представляет собой энергию объемной волны, приходящуюся на единицу
площади на эпицентральном расстоянии , то энергию в очаге, в случае его небольшой глубины, можно оценить, исходя из соотношения:
где первый сомножитель определяет затухание волн с эпицентральным расстоянием , а экспоненциальный множитель их поглощение, – коэффициент поглощения волны в среде. Величина , являясь плотностью кинетической энергии, протекающей в единицу
времени «через» пункт наблюдения, равна:
где — плотность среды, – скорость движения частиц среды в волне, – скорость
распространения волны (- продольной- поперечной или – поверхностной, в зависимости от того, по каким волнам определяется значение энергии). В предположении
синусоидальных колебаний с частотой и амплитудой величина скорости может быть представлена в виде
Решая уравнение (3.2) относительно , принимая во внимание два последних соотношения (3.3) и (3.4) и предполагая, что процесс длится в течение времени , окончательно получаем:
Если колебания носят более сложный характер, то вместо выражения , очевидно, следует рассматривать сумму , в которой суммирование проводится
по каждому колебанию на сейсмограмме.
Вычисления могут быть проведены и для поверхностных волн Рэлея (). При этом следует воспользоваться известным свойством поверхностных волн, согласно которому подавляющая часть их энергии сосредоточена в приповерхностном слое Земли мощностью, равной длине волны . Исходные предпосылки в этом случае, в целом, остаются такими же, как и в рассмотренном выше случае объемной волны. Необходимо только учесть, что в случае поверхностной волны обратно пропорциональна не второй
степени эпицентрального расстояния , как в случае объемных волн (3.2), а первой степени . Окончательная формула для величины энергии волны, определяемой по поверхностным волнам, в случае ее длительности и записи в произвольной форме, имеет вид: