Шкала Рихтера

Шкала Рихтера. Richter scale. В управлении ущербом: классификация землетрясений по магнитудам, основанная на оценке энергии сейсмических волн, возникающих при землетрясениях. В шкале использован логарифмический масштаб, так что каждое целое значение в масштабе указывает на землетрясение в десять раз большее по мощности, чем предыдущее. Сила землетрясения отличается от его интенсивности, измеренной по шкале Меркалли, которая весьма субъективна и варьируется от места к месту при одном и том же землетрясении. Соотношение между магнитудой землетрясения, по шкале Рихтера, и его силой в эпицентре по 12-балльной шкале зависит от глубины очага. Шкала названа именем американского сейсмолога Чарльза Рихтера (1890-1985). Смотри также: От редактора сайта: Учитывая повышенное внимание некоторых посетителей сайта к данной статье (она самая посещаемая из статей словаря) я расширил описание данного вопроса, почерпнув данные из Большой Советской Энциклопедии и других источников… ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ. Землетрясения, подземные удары и колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом тектоническими процессами). В некоторых местах Земли землетрясения происходят часто и иногда достигают большой силы, нарушая целостность грунта, разрушая здания и вызывая человеческие жертвы. Количество землетрясений, ежегодно регистрируемых на земном шаре, исчисляется сотнями тысяч. Однако подавляющее их число относится к слабым, и лишь малая доля достигает степени катастрофы. До 20 в. известны, например, такие катастрофические землетрясение, как Лисабонское в 1755, Верненское в 1887, разрушившее г. Верный (ныне Алма-Ата), землетрясение в Греции в 1870—73 и др. Сильнейшие землетрясения 20 в. показаны в табл. 3. По своей интенсивности, т. е. По проявлению на поверхности Земли, З. разделяются, согласно международной сейсмической шкале MSK-64, на 12 градаций — баллов (см. табл. 2). Область возникновения подземного удара — очаг землетрясения — представляет собой некоторый объём в толще Земли, в пределах которого происходит процесс высвобождения накапливающейся длительное время энергии. В геологическом смысле очаг — это разрыв или группа разрывов, по которым происходит почти мгновенное перемещение масс. В центре очага условно выделяется точка, именуемая гипоцентром. Проекция гипоцентра на поверхность Земли называется эпицентром. Вокруг него располагается область наибольших разрушений — плейстосейстовая область. Линии, соединяющие пункты с одинаковой интенсивностью колебаний (в баллах), называются изосейстами. Зависимость между количеством подземных толчков N и их интенсивностью в эпицентре I 0 приближённо выражается формулой: lg N= a + b I 0 , где a и b — некоторые постоянные величины. От очага землетрясения во все стороны распространяются упругие сейсмические волны, среди которых различают продольные Р и поперечные S. По поверхности Земли во все стороны от эпицентра расходятся поверхностные сейсмические волны Рэлея и Лява. Очаги землетрясения возникают на различных глубинах ( h ). Большая часть их залегает в земной коре (на глубине порядка 20—30 км ) . В некоторых районах отмечается большое число толчков, исходящих из глубин в сотни км (верхняя мантия Земли). Землетрясение — мощное проявление внутренних сил Земли. При каждом землетрясении в очаге выделяется огромное количество кинетической энергии Е. Так, в Ашхабаде в 1948 Е. 10 15 дж, в Сан-Франциско в 1906 E. 10 16 дж, на Аляске в 1964 E. 10 18 дж. На всей Земле за год освобождается упругая энергия (в форме землетрясений) порядка 0,5·10 19 дж, что составляет, однако, менее 0,5% всей энергии эндогенных (внутренних) процессов Земли. Интенсивность землетрясения, измеряемая в баллах, характеризует степень сотрясения на поверхности Земли, что зависит от глубины залегания очага землетрясения. Мерой общей энергии волн служит магнитуда землетрясения (М) — некоторое условное число, пропорциональное логарифму максимальной амплитуды смещения частиц почвы, эта величина определяется из наблюдений на сейсмических станциях и выражается в относительных единицах. Самое сильное землетрясение имеет магнитуду не более 9. Между числом землетрясения ( N ) и их магнитудой ( М ) существует зависимость, которая приближённо выражается формулой: lg N = a — bM, где а и b — постоянные. Энергия землетрясения ( Е ) связана с магнитудой соотношением вида: lg E = a 1 + b 1 M . Для коэффициентов a 1 и b 1 даются различные значения, но наиболее подходящими следует считать a 1 близкое к 4, а b 1 — к 1,6. Величина K = lg Е иногда называется энергетическим классом землетрясения. При землетрясении, для которого М = 5, из очага выделяется энергия. 10 17 дж , К = 17. Магнитуда ( М ), интенсивность ( I o ) и глубина очага ( h ) связаны между собой. Для приближённого определения одной из этих величин по двум другим можно пользоваться табл. 1. Общие сведения. Сильные землетрясения носят катастрофический характер, уступая по числу жертв только тайфунам и значительно (в десятки раз) опережая извержения вулканов. Материальный ущерб одного разрушительного землетрясения может составлять сотни миллионов долларов. Число слабых землетрясений гораздо больше, чем сильных. Так, из сотни тысяч землетрясений, ежегодно происходящих на Земле, только единицы катастрофических. Они высвобождают около 1020 Дж потенциальной сейсмической энергии, что составляет всего 0,01% тепловой энергии Земли, излучаемой в космическое пространство. Где и почему происходят землетрясения. Территориальное распределение землетрясений неравномерно. Оно определяется перемещением и взаимодействием литосферных плит. Главный сейсмический пояс, в котором выделяется до 80% всей сейсмической энергии, расположен в Тихом океане в районе глубоководных желобов, где происходит подвигание холодных литосферных плит под континент. Остальная энергия выделяется в Евроазиатском складчатом поясе в местах столкновения Евроазиатской плиты с Индийской и Африканской плитами и в районах срединно-океанических хребтов в условиях растяжения литосферы. Параметры землетрясений. Очаги землетрясений располагаются на глубинах до 700 км, но большая часть (3/4) сейсмической энергии выделяется в очагах, находящихся на глубине до 70 км. Размер очага катастрофических землетрясений может достигать 100x1000 км. Его положение и место начала перемещения масс (гипоцентр) определяют путем регистрации сейсмических волн, возникающих при землетрясениях (у слабых землетрясений очаг и гипоцентр совпадают). Проекция гипоцентра на земную поверхность именуется эпицентром. Вокруг него располагается область наибольших разрушений (эпицентральная, или плейстосейстовая, область). Магнитуда землетрясений. Магнитуда землетрясений обычно определяется по шкале, основанной на записях сейсмографов. Эта шкала известна под названием шкалы магнитуд, или шкалы Рихтера (по имени американского сейсмолога Ч.Ф.Рихтера, предложившего ее в 1935). Магнитуда землетрясения - безразмерная величина, пропорциональная логарифму отношения максимальных амплитуд определенного типа волн данного землетрясения и некоторого стандартного землетрясения. Существуют различия в методах определения магнитуд близких, удаленных, мелкофокусных (неглубоких) и глубоких землетрясений. Магнитуды, определенные по разным типам волн, отличаются по величине. Землетрясения разной магнитуды (по шкале Рихтера) проявляются следующим образом: 2 - самые слабые ощущаемые толчки; 4,5 - самые слабые толчки, приводящие к небольшим разрушениям; 6 - умеренные разрушения; 8,5 - самые сильные из известных землетрясений. Ученые считают, что землетрясения более сильные, чем с магнитудой 9 произойти на Земле не могут. И вот почему. Известно, что каждое землетрясение представляет собой толчок или серию толчков, которые возникают в результате смещения горных масс по разлому. Расчеты показали, что размер очага землетрясения (то есть величина площади, на которой произошло смещение горных пород, которыми и определяется сила землетрясения и его энергия) при слабых, едва ощутимых человеком толчках измеряется в длину и по вертикали несколькими метрами. При землетрясениях средней силы, когда возникают в каменных зданиях трещины, размеры очага достигают уже километров. Очаги же при самых сильных, катастрофических землетрясениях имеют протяженность 500-1000 км и уходят на глубину до 50 км. У максимального из зарегистрированных на Земле землетрясений очаг равен 1000x100 км, т. е. близок к максимальной длине разломов, известных ученым. Невозможно и дальнейшее увеличение глубины очага, так как земное вещество на глубинах более 100 км переходит в состояние, близкое к плавлению. Следовательно, такое землетрясение, как Чилийское, можно считать близким к максимальному. Интенсивность землетрясений. Интенсивность в баллах (выражающихся целыми числами без дробей) определяется при обследовании района, в котором произошло землетрясение, или опросе жителей об их ощущениях при отсутствии разрушений, или же расчетами по эмпирически полученным и принятым для данного района формулам. Среди первых сведений о произошедшем землетрясении становится известной именно его магнитуда, а не интенсивность. Магнитуда определяется по сейсмограммам даже на больших расстояниях от эпицентра. Интенсивность проявления землетрясений на поверхности измеряется в баллах и зависит от глубины очага и магнитуды землетрясения, служащей мерой его энергии. Магнитуда связана с полной энергией землетрясения, но эта зависимость не прямая, а логарифмическая, 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. Часто в средствах массовой информации, оповещающих о сейсмических катастрофах, отождествляется шкала магнитуд (Рихтера шкала) и сейсмическая шкала интенсивности, измеряемая в сейсмических баллах, т. к. журналисты, сообщающие о 12 баллах "по шкале Рихтера", путают магнитуду с интенсивностью. Интенсивность тем больше, чем ближе очаг расположен к поверхности, так, напр., если очаг землетрясения с магнитудой, равной 8, находится на глубине 10 км, то на поверхности интенсивность составит 11-12 баллов; при той же магнитуде, но на глубине 40-50 км воздействие на поверхности уменьшается до 9-10 баллов. Табл.1 Примерное соотношение магнитуды и балльности в зависимости от глубины очага.