Магнитуда землетрясения

Статья на основе материалов из Википедии

Магниту́да землетрясе́ния (от лат. magnitudo «важность, значительность, крупность, величие») — величина, характеризующая энергию, выделившуюся при землетрясении в виде сейсмических волн. Первоначальная шкала магнитуды была предложена американским сейсмологом Чарльзом Рихтером в 1935 году, поэтому в обиходе значение магнитуды называют шкалой Рихтера.

Магнитуда землетрясения и балльная шкала интенсивности землетрясения

Шкала Рихтера содержит условные единицы (от 1 до 9,5) — магнитуды, которые вычисляются по колебаниям, регистрируемым сейсмографом. Эту шкалу часто путают со шкалой интенсивности землетрясения в баллах (по 7 или 12-балльной системе), которая основана на внешних проявлениях подземного толчка (воздействие на людей, предметы, строения, природные объекты). Когда происходит землетрясение, то сначала становится известной именно его магнитуда, которая определяется по сейсмограммам, а не интенсивность, которая выясняется только спустя некоторое время, после получения информации о последствиях.

Правильное употребление: «землетрясение магнитудой 6,0».

Прежнее неправильное употребление: «землетрясение силой 6 баллов по шкале Рихтера».

Неправильное употребление: «землетрясение магнитудой 6 баллов», «землетрясение силой в 6 магнитуд по шкале Рихтера»[2].

Шкала Рихтера

Рихтер предложил для оценки силы землетрясения (в его эпицентре) десятичный логарифм перемещения A (в микрометрах) иглы стандартного сейсмографа Вуда-Андерсона, расположенного на расстоянии не более 600 км от эпицентра: `M_L = \lg A + f, ` где f — корректирующая функция, вычисляемая по таблице в зависимости от расстояния до эпицентра. Энергия землетрясения примерно пропорциональна `A^{3/2},` то есть увеличение магнитуды на 1,0 соответствует увеличению амплитуды колебаний в 10 раз и увеличению энергии примерно в 32 раза.

Эта шкала имела несколько существенных недостатков:

  • Рихтер использовал для градуировки своей шкалы малые и средние землетрясения южной Калифорнии, характеризующиеся малой глубиной очага.
  • Из-за ограничений используемой аппаратуры шкала Рихтера была ограничена значением около 6,8.
  • Предложенный способ измерения учитывал только поверхностные волны, в то время как при глубинных землетрясениях существенная часть энергии выделяется в форме объёмных волн.

В течение следующих нескольких десятков лет шкала Рихтера уточнялась и приводилась в соответствие с новыми наблюдениями. Сейчас существует несколько производных шкал, самыми важными из которых являются:

Магнитуда объёмных волн

`m_b = \lg (A/T) + Q(D,h),`

где A — амплитуда колебаний земли (в микрометрах), T — период волны (в секундах), и Q — поправка, зависящая от расстояния до эпицентра D и глубины очага землетрясения h.

'

`M_s = \lg (A/T) + 1,66 \lg D + 3,30.`

Эти шкалы плохо работают для самых крупных землетрясений — при M ~ 8 наступает насыщение.

Сейсмический момент и шкала Канамори

В 1977[3] году сейсмолог Хиро Канамори из Калифорнийского технологического института предложил принципиально иную оценку интенсивности землетрясений, основанную на понятии сейсмического момента'.

Сейсмический момент землетрясения определяется как `M_0 = \mu S u` , где

  • μ — модуль сдвига горных пород, порядка 30 ГПа;
  • S — площадь, на которой замечены геологические разломы;
  • u — среднее смещение вдоль разломов.

Таким образом, в единицах СИ сейсмический момент имеет размерность Па × м² × м = Н × м.

Магнитуда по Канамори определяется как

`M_W = {2 \over 3} (\lg M_0 - 16,1),` [4] где M0 — сейсмический момент, выраженный в дин × см (1 дина×см эквивалентна 1 эргу, или 10−7 Н×м).

Шкала Канамори хорошо согласуется с более ранними шкалами при `3 < M < 7` и лучше подходит для оценки крупных землетрясений.

Энергия землетрясения

В каком-то смысле различные способы измерения магнитуды землетрясений являются приближениями к «идеальной» энергетической шкале:

`M = {2 \over 3} (\lg E - 4{,}8),`

где E — энергия землетрясения в джоулях.

Сейсмическая энергия, выделяемая при подземном ядерном взрыве мощностью в 1 мегатонну (1 мегатонна тротилового эквивалента = 4,184·1015 Дж), эквивалентна землетрясению с магнитудой около 6[1]. Стоит заметить, что даже при подземном ядерном взрыве с наибольшим сейсмическим действием, когда ядерный заряд помещён в достаточно компактную горную выработку на большой глубине в твердых породах (камуфлетный взрыв), только небольшая часть общей энергии взрыва (порядка процента) преобразуется в регистрируемые сейсмические колебания. Эта доля ещё меньше при наземном и особенно воздушном ядерном взрыве. Изменение энерговыделения при ядерном взрыве в 1000 раз при прочих равных условиях изменяет магнитуду на две единицы; так, например, подземный взрыв с энерговыделением в 1 кт эквивалентен землетрясению с магнитудой около 4[1].

Частота землетрясений разной магнитуды

За год на Земле происходит примерно:

  • 1 землетрясение с магнитудой 8,0 и выше;
  • 10 — с магнитудой 7,0—7,9;
  • 100 — с магнитудой 6,0—6,9;
  • 1000 — с магнитудой 5,0—5,9.

Сильнейшее зарегистрированное землетрясение произошло в Чили в 1960 году — по более поздним оценкам, магнитуда Канамори составляла 9,5.

См. также

Примечания

  1. Nevada Seismological Lab. What is Richter Magnitude?
  2. Землетрясения — 2011-08-23
  3. Hiroo Kanamori The Energy Release in Great Earthquakes — http://www.gps.caltech.edu/uploads/File/People/kanamori/HKjgr77.pdf — англ. — J. of Geophysical Research, July 10, 1977 — 82 — 20 — 2981—2987
  4. Николай Владимирович Короновский Общая геология : Книжный дом "Университет", 2016

Ссылки

Стихийные бедствия
ЛитосферныеЗемлетрясениеМегаземлетрясениеИзвержение вулкана
АтмосферныеШквалМетельГрадГрозаМолнияШаровая молнияБуряПыльная буряСмерч (торнадо)Субтропический циклонТропический циклон (УраганТайфун) • ЗасухаСуховейЭкстремальная жараЭкстремальный холодСмог
ПожарыЛесной пожарТорфяной пожарСтепной пожарОгненный смерчПодземный пожар
ГидросферныеНаводнениеВнезапный паводокЛедоходЦунамиВолны-убийцыЛимнологическая катастрофа
БиосферныеЭкологическая катастрофаНашествие саранчиБескормицаМассовый голодЭпидемияПандемияЭпизоотияПанзоотияЭпифитотияМассовое вымирание
МагнитосферныеГеомагнитная буряОбращение магнитного поля
КосмическиеАстероидная опасностьГамма-всплескОколоземная сверхновая