Магнитуда единицы измерения

Шкала Рихтера: классификация землетрясений по магнитуде

Шкала Рихтера основана на оценке энергии сейсмических волн, которые возникают при землетрясениях. Самые сильные землетрясения имеют магнитуду не более 9.

Такую классификацию в 1935 году предложил американский сейсмолог Чарльз Рихтер, в честь которого и названа шкала. Сейчас шкала Рихтера — международная единица измерения, которая определяет и классифицирует силу сотрясений земной коры в эпицентре при начале сейсмоактивности.

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).

Серия мощных землетрясений в Турции вызвала волну интереса к «прикладной сейсмологии». Украинцы стали вспоминать землетрясения 1977, 1986, 1990 и 2004 годов, которые ощущались даже в центральной Украине. Но оказалось, что многие, особенно наши СМИ и «лидеры мнений», не понимают разницы между оценкой землетрясения по шкале интенсивности и измерением силы землетрясений по магнитуде. Тот факт, что и первой, и второй шкалы несколько вариантов и разные страны используют разные стандарты, вносит дополнительную путаницу. Будем разбираться!

Примерное время чтения: 1 минута

В Агентстве по защите населения и территории Кузбасса разъяснили, чем отличается магнитуда от интенсивности землетрясения.

Магнитуда — это энергия, выделившаяся при землетрясении в виде сейсмических волн. Она измеряется не в баллах, а в единицах. Разные сейсмостанции выдали разную магнитуду землетрясения, произошедшего в Кемеровской области 13 августа, — от 5,1 до 5,4.

Интенсивность — это качественная характеристика, указывающая на характер и масштаб воздеи‌ствия сейсмособытия  на людеи‌ и сооружения. Интенсивность оценивается в баллах, причём в числах без дробеи‌. Сегодня сейсмологи используют современную шкалу Медведева — Шпонхойера — Карника (MSK-64). Ей, в частности, пользуются специалисты Алтае-Саянский филиал единой геофизической службы РАН.

Интенсивность проявления землетрясения в конкретном районе на поверхности зависит от магнитуды землетрясения, глубины гипоцентра, типа горных пород и расстояния до очага. Чем дальше от эпицентра, тем слабее ощущается волна. Землетрясение 13 августа в Новокузнецке ощущалось как 4-балльное. Для многоэтажной застройки разрушительными считаются землетрясения от 5-6 баллов. При 7-8 баллах разрушения уже значительные, идёт изменение рельефа: провалы и вспучивание.

Сейсмособытие 13 августа произошло между несколькими угольными предприятиями, ведущими взрывные работы. То есть при производимых взрывных работах в земной коре накопилась энергия, которая высвободилась в результате природного землетрясения. По мощности (магнитуде) предыдущее подобное землетрясение было зарегистрировано в Кузбассе в районе Белова в 2013 году. Но оно было ближе к жилой застройке, потому оказалось более ощутимым: магнитуда 5,6, интенсивность 9 баллов.

Каждый день происходят сотни и сотни землетрясений. Это же турецкое землетрясение составляет несколько сотен подземных толчков различной магнитуды. Считается, что ежедневно происходит около 10 000 землетрясений магнитудой от 2 до 2,9 (нет, нет очков, забудьте о баллах). Даже заметные землетрясения магнитудой до 6 (опять же не баллов) в год составляют где-то около 1000–1 500. Сильные землетрясения, магнитудой до 7 – 100–150 в год. С 7 до 7,9 – около 10–20 в год. Землетрясения от 8 до 8,9 происходят почти каждый год. Землетрясения магнитудой более 9 – это уже настоящая катастрофа, которая происходит каждые 10-50 лет.

Магнитуда землетрясения не всегда соответствует его разрушительной силе и количеству жертв. Факторов здесь очень много, начиная от глубины эпицентра до горных пород, численности населения местности, глубины водоемов и т.д.

Таким образом, самое мощное землетрясение за все время наблюдений – Великое чилийское или вальдивское землетрясение 1960 года, имело магнитуду 9,4-9,6 по канаморской шкале. Считается, что от 1000 до 6000 человек погибли от последствий этого землетрясения. Цунами разрушило даже побережья Японии и Гавайев, убив людей за тысячи километров от эпицентра. Среди последствий были извержения вулканов, оползни, наводнения и т.д.

Но самым смертоносным является гораздо более слабое землетрясение в Таншане (Китай) в 1976 году, с магнитудой всего 7,6. Землетрясение поразило густонаселенные районы Китая, и только по официальным данным, погибло 242 769 человек, еще 164 851 человек получили ранения. По независимым данным, погибло до 655 тысяч человек. Народ.

227 898 человек погибли в результате землетрясения в Индийском океане в 2004 году, большинство из них погибли в результате разрушительного цунами. Магнитуда этого землетрясения составила 9,1 балла по шкале Канамори.

Но Великое землетрясение на Аляске 1964 года, самое сильное землетрясение в Соединенных Штатах и второе по величине за всю историю наблюдений, имело магнитуду 9,2, но убило только 131 человека. Опять же, почти все, кроме 9 человек, погибших от подземных толчков, были унесены цунами. Если бы такое же землетрясение произошло, например, в Нью-Йорке, число жертв составило бы сотни тысяч человек.

Одно из самых известных землетрясений, в Сан-Франциско в 1906 году, имело магнитуду 7,9 по шкале Канамори, такое же, как и в Турции, убило от 700 до более чем 3000 человек и полностью разрушило город.

Во-первых, существует несколько типов величин и, (сюрприз), несколько шкал величин: локальная величина (наиболее известная как шкала Рихтера), величина поверхностных волн, величина объемных волн, моментная величина (шкала Канамори). Все шкалы величин являются логарифмическими, то есть нет никаких значений, даже точек. Это просто цифры.

Напомним, что логарифмическая шкала удобна для отображения очень больших диапазонов значений величин, кроме того, для многих органов чувств значение ощущения пропорционально логарифму воздействия. Например, экспозиции на фотографии имеют логарифмическую шкалу, уровень pH и мощность звука – тоже.

Локальная величина равна десятичному логарифму движения А (в микрометрах) иглы стандартного сейсмографа Вуда-Андерсона, расположенного на расстоянии не более 600 км от эпицентра землетрясения плюс корректирующая функция, определяемая таблицей в зависимости от расстояния до эпицентра. То есть с учетом приближенной функции из корректирующей таблицы и предела расстояния – это не самое точное измерение.

Тем не менее, доработанная шкала Рихтера, которая уже содержит весь спектр измерений, до сих пор используется. И именно ее, не добавляя словесных точек, используют серьезные западные СМИ, но не всегда.

Вместо локальной магнитуды Рихтера сейсмологи предлагают использовать, особенно для мощных землетрясений, моментную магнитуду, в основе которой лежит понятие сейсмического момента. Он был предложен в 1977 году сейсмологом Хиро Канамори из Калифорнийского технологического института.

Моментная магнитуда характеризует количество энергии, выделяемой в эпицентре землетрясения, и пропорциональна логарифму максимальной амплитуды смещения частиц грунта, регистрируемой сейсмическими станциями. Математически это 2/3 разницы в логарифме сейсмического момента (модуль смещения пород (значение около 30 ГПа) по площади, на которой были зафиксированы геологические разломы, по среднему смещению по разломам) и коэффициент 9,05. Максимальная магнитуда землетрясения составляет около 10,6, что соответствует энергии от 10 до 19 градусов Эдгара Гувера. При такой величине земная кора должна развалиться на куски, и мы все умрем.

С 2002 года Геологическая служба США использует именно моментную магнитуду для оценки мощных землетрясений.

Существует формула для преобразования сиюминутной магнитуды землетрясения в тротиловый эквивалент. Например, недавнее землетрясение в Турции, магнитудой 7,9, имело энергию как взрыв примерно 15 миллионов тонн тротила, или 1 200 ядерных бомб, сброшенных на Хиросиму в 1945 году, но, напомним, именно энергия в эпицентре землетрясения, под землей, она имеет довольно относительную корреляцию с тем, как эти и другие конкретные здания ведут себя на поверхности.

Давайте упростим. Если вы не видите слова «точки» и видите дробную часть – это измеренная сила землетрясения, его магнитуда. Но по словам Рихтера или Канаморы – об этом сказать сложнее. Скорее всего, если магнитуда до 5 баллов – это Рихтер, выше – Канамори. Но это не точно.

Интенсивность землетрясения – это оценочная сила явления, которая «измеряется» его воздействием на поверхность земли, людей и сооружений. Интенсивность оценивается по последствиям визуально и/или по опросу очевидцев. Это оценочная и неточная шкала и она чаще всего используется обычными СМИ.

Например, если привязать к Европейской макросейсмической шкале (EMS-98), которая была принята в 1998 году, то если власти и жители сообщают о легких повреждениях зданий, то есть трещинах в штукатурке и падении мелких объектов, то это 6-точечное землетрясение. Но если большинство предметов падает с полок, на стенах появляются небольшие трещины, а часть дымоходов разваливается – это уже 7 баллов. Но размер трещин или количество упавших предметов – это относительные значения, каждый воспринимает их лично. Что для одного маленькая трещина в штукатурке, для другого уже большой ущерб его уютному дому.

В европейской макросейсмической шкале – 12 баллов. Согласно ему, недавнее землетрясение в Турции тянет 9 баллов, это разрушительное землетрясение – падают памятники и колонны; Многие здания частично разрушены, некоторые полностью.

В СССР использовалась шкала Медведева-Шпонхойера-Карника (МСК-64), принятая на вооружение в 1964 году. Также по нему оценивались и «украинские» (цитаты здесь, потому что эти землетрясения происходили за пределами Украины, мы слышали только отзывы) землетрясения 1977, 1986, 1990 и, скорее всего, 2004 годов. Это тоже 12-балльная, а также шкала оценки.

Шкала Медведева-Шпонхойера-Карника привязана к некоторым устаревшим понятиям, которые сегодня уже не актуальны. Например, перед остановкой маятника часов на стене или на полу (у кого-нибудь еще такие часы?), к кривизне деревянных домов (реалии СССР/России), искажению железнодорожных рельсов и т.д. Все русскоязычные СМИ, даже в Украине, продолжают использовать эту устаревшую шкалу. По шкале Медведева-Шпонхойера-Карника землетрясение в Турции составляет нечто среднее между 9 и 10 баллами. Разрушительное или разрушительное землетрясение.

Но Япония, которая, кстати, страдает от землетрясений больше, чем Европа, СССР или США, использует свою 10-балльную шкалу сейсмической интенсивности Японского метеорологического агентства (JMA), но предельное значение в ней составляет 7 баллов, потому что она начинается с 0 баллов, и содержит еще 5-балльные, 5+ баллов, 6- и 6+. То есть, если в Европе 7 баллов – это «много людей напуганы и у них заканчиваются здания», то 7 баллов в Японии – это тотальное разрушение. По шкале JMA турецкое землетрясение составляет 6-/6+ баллов, четкой аналогии нет.

В Украине используется 12-балльная шкала сейсмической интенсивности по ДСТУ Б В.1.1-28:2010. Такая сейсмическая шкала была разработана в связи с отменой шкалы МСК-64 в Украине и необходимостью адаптации к европейской макросейсмической шкале EMS-98. Представлен в 2011 году.

Давайте упростим. Если вы видите слово «точки» – это оценочная шкала интенсивности землетрясений, она очень приблизительная, в ней нет маленьких цифр, только цели, и такая шкала привязана к конкретной стране или региону.

Так, с расчетными масштабами землетрясения вычислили интенсивность. Перейдем к измерениям.

Где следить за землетрясениями

Но, по крайней мере, в Google! Если сделать поисковый запрос со словом «землетрясение», то поиск отобразит перед другими результатами отдельные данные о последних крупнейших землетрясениях. Если уточнить запрос, например, «землетрясение в Турции» информация будет более подробной.

Кроме того, вы можете посмотреть на интерактивную карту Геологической службы США, на которой отображаются все последние землетрясения с магнитудой более 2,5.

Есть карта землетрясений, кроме того с подробностями о Европе, на сайте Европейского средиземноморского сейсмологического центра. Но это немного неудобно и устарело с точки зрения пользовательского интерфейса.

И, наконец, вот видео 120 лет землетрясений из Тихоокеанского центра предупреждения о цунами. На видео показаны все землетрясения магнитудой более 6,5 с 1901 по 2020 год, и их цунами, конечно.

И мы надеемся, что эта статья немного успокоит граждан Украины и научит их отличать предполагаемую интенсивность землетрясения от измеренной магнитуды землетрясения. Поверьте, землетрясения сейчас не самая большая наша проблема.

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.

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.

А как насчет Украины?

Если посмотреть на карту крупнейших землетрясений за последние 100 лет, то легко увидеть, что их эпицентры расположены на стыках литосферных плит. Это логично: там, где одна пластина толкается или толкается к/к другой, происходит разряд избыточного напряжения из-за землетрясений.

И вот тут-то нам повезло. Украина расположена на Евразийской литосферной плите, самой толстой и почти самой большой из всех плит. Толщина земной коры по всей Украине составляет около 40 км, в отличие от 10 км для океанических плит. Более того, в центре нашей страны лежит украинский кристаллический щит – блок поднятия кристаллического фундамента Восточно-Европейской платформы. Кристаллический щит характеризуется уменьшенным тепловым потоком и повышенной (до 150 км) мощностью литосферы.

Ближайшие к нам плиты, которые принято рассматривать как составляющие Евразийского моря, Адриатического, Эгейского и Анатолийского морей. То есть это ближайшие к нам потенциальные зоны мощных землетрясений. На самом деле, ближайшим к нам районом, где были зафиксированы крупные землетрясения, является Румыния. Землетрясения в Крыму обычно менее мощные и происходят довольно редко.

Крупнейшим землетрясением в Украине являются крымские землетрясения 1927 года, которые обычно объединяются в одно сейсмическое событие. С июля по сентябрь 1927 года произошло не менее трех мощных подземных толчков, самый мощный, 11 сентября 1927 года, имел магнитуду 6,7. Были многочисленные оползни и оползни в горах, разрушение зданий, в том числе исторических памятников, в Алуште, Алупке, Севастополе и Симферополе. Погибло 12 человек. Отметим, что в то время Крым входил в состав РСФСР, такого в Украине не было!

Сейсмоактивной является так называемая зона Вранча на стыке Южных и Восточных Карпат. Самые мощные землетрясения в этой зоне произошли в Румынии – Карпатское землетрясение 1940 года магнитудой 7,7 (разрушено 65 000 домов, погиб 1 671 человек) и Вранчайское землетрясение 1977 года магнитудой 7,5 (1 700 погибших). Последнее землетрясение ощущалось даже в Киеве примерно на 4 балла по шкале МСК-64.

То есть, вы, наверное, уже поняли, Украина не является сейсмической зоной, все, что мы можем почувствовать, это отголоски и афтершоки от землетрясений в других зонах, с наибольшей вероятностью – в Румынии. В Карпатах могут быть небольшие землетрясения. Землетрясение в Крыму более вероятно, но за последние 100 лет там не произошло ни одного крупного тектонического события. 4-5 баллов за МСК-64 в Киеве в 1977, 1986, 1990, 2004 годах – либо «Распознается по легкому дребезжанию и колебаниям предметов, посуды и оконных стекол, скрипу дверей и стен» или «Общему сотрясению здания, колебаниям мебели; маятники часов останавливаются; трещины в оконных стеклах и штукатурке, хлопающие двери». То есть без разрушения зданий.

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.

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.

Насколько показательна шкала Рихтера?

Считается, что несмотря на популярность и доказанную полезность, шкала Рихтера имеет недостатки. Ее трудно соотнести с физическими свойствами сейсмического источника. Более того, сейсмограф для шкалы требует расширения. Поэтому используют шкалу Рихтера чаще всего для землетрясений магнитудой до 6,9, а далее используются способы измерения с большей точностью.

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.

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.

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.

Как используется шкала Рихтера?

Логарифмическая шкала основана на измерении энергии, которая выделяется при перемещении коры в эпицентре. Сила землетрясения отсчитывается от его магнитуды — величины, характеризующей энергию, которая выделилась в виде сейсмических волн.

Важно не путать магнитуду с оценкой интенсивности землетрясения. В России для измерения интенсивности используется 12-балльная шкала, которая основана на внешних проявлениях подземного толчка (воздействие на людей, здания, природу).

Рихтер предложил измерять магнитуду землетрясений как десятичный логарифм максимальной амплитуды колебаний грунта с поправкой на расстояние до эпицентра. Вычислялась амплитуда пропорционально отклонениям иглы сейсмографа.

Шкала логарифмическая — это значит, что каждое целое значение в масштабе указывает на землетрясение по мощности в 10 раз больше, чем предыдущее. Соответственно, землетрясение с магнитудой 5 вызовет в 10 раз менее сильное колебание, чем землетрясение с магнитудой 6.

Магнитуды, которые определяются по разным типам волн, отличаются по величине.

2 — самые слабые, но уже ощущаемые толчки, которые не приводят к разрушениям;

4,5 — слабые толчки, которые приводят к небольшим разрушениям — например, возникают трещины в каменных зданиях. При таких землетрясениях размеры очага достигают нескольких километров.

6 — толчки, приводящие к умеренным разрушениям. Очаги при таких землетрясениях имеют протяженность до 1 тыс. км и уходят на глубину до 50 км;

8,5 — самые сильные землетрясения (из уже произошедших). У самого разрушительного из зарегистрированных землетрясений очаг равен 1 тыс. км на глубине более 100 км.

По мнению ученых, на Земле не может произойти землетрясение сильнее, чем с магнитудой 9.

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.