Измерение землетрясений. Как измеряется сила землетрясений? Наиболее разрушительные землетрясения

— классификация землетрясений по магнитудам, основанная на оценке энергии сейсмических волн, возникающих при землетрясениях. Шкала была предложена в 1935 году американским сейсмологом Чарльзом Рихтером (1900‑1985), теоретически обоснована совместно с американским сейсмологом Бено Гутенбергом в 1941‑1945 годах, получила повсеместное распространение во всем мире.

Шкала Рихтера характеризует величину энергии, которая выделяется при землетрясении . Хотя шкала магнитуд в принципе не ограничена, существуют физические пределы величины выделившейся в земной коре энергии.
В шкале использован логарифмический масштаб , так что каждое целое значение в масштабе указывает на землетрясение, в десять раз большее по мощности, чем предыдущее.

Землетрясение с магнитудой 6,0 по шкале Рихтера вызовет в 10 раз более сильное колебание грунта, чем землетрясение с магнитудой 5,0 по той же шкале. Магнитуда землетрясения и его полная энергия — не одно и то же. Энергия, выделяющаяся в очаге землетрясения, при увеличении магнитуды на единицу возрастает примерно в 30 раз.
Магнитуда землетрясения — безразмерная величина, пропорциональная логарифму отношения максимальных амплитуд определенного типа волн данного землетрясения, измеренных сейсмографом, 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:
2,0 — самые слабые ощущаемые толчки;
4,5 — самые слабые толчки, приводящие к небольшим разрушениям;
6,0 — умеренные разрушения;
8,5 — самые сильные из известных землетрясений.

Ученые считают, что землетрясения более сильные, чем с магнитудой 9.0, произойти на Земле не могут. 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 километров и уходят на глубину до 50 километров. У максимального из зарегистрированных на Земле землетрясений очаг равен 1000 x 100 километров, т.е. близок к максимальной длине разломов, известных ученым. Невозможно и дальнейшее увеличение глубины очага, так как земное вещество на глубинах более 100 километров переходит в состояние, близкое к плавлению.

Магнитуда характеризует землетрясение как цельное, глобальное событие и не является показателем интенсивности землетрясения, ощущаемой в конкретной точке на поверхности Земли. Интенсивность или сила землетрясения, измеряемая в баллах, не только сильно зависит от расстояния до очага; в зависимости от глубины центра и типа горных пород сила землетрясений с одинаковой магнитудой может различаться на 2‑3 балла.

Шкала балльности (не шкала Рихтера) характеризует интенсивность землетрясения (эффект его воздействия на поверхности), т.е. измеряет ущерб, нанесенный данной местности. Балльность устанавливается при обследовании района по величине разрушений наземных сооружений или деформаций земной поверхности.

Существует большое число сейсмических шкал, которые можно свести к трем основным группам . В России применяется наиболее широко используемая в мире 12‑балльная шкала МSK‑64 (Медведева‑Шпонхойера‑Карника), восходящая к шкале Меркалли‑Канкани (1902), в странах Латинской Америки принята 10‑балльная шкала Росси‑Фореля (1883), в Японии — 7‑балльная шкала.

Шкала Рихтера создана для определения силы колебаний земли. Говоря иначе, линейка помогает установить мощность землетрясений. Система международная. Начинал разрабатывать ее итальянец Меркалли. Кто е такой Рихтер и почему он забрал лавры у предшественника? Будем выяснять.

История шкалы Рихтера

Шкала землетрясения Рихтера принята в 1930-ых. Система Меркалли не просто переименована, а доработана. Итальянец вял за основу 12-бальную . Минимальные толчки – единица.

Сильными признавались землетрясения от 6-ти баллов. Это устраивало не все государства. В России, к примеру, ориентировались на 10-ти, а в Японии на 7-бальный пределы. Между тем, настал век глобализации.

Требовался единый стандарт, дабы данные всех сейсмографов были понятны в любой точке Земли. Тут-то в дело и включился Чарльз Рихтер. Американец предложил использовать десятичный логарифм.

Вычисление амплитуды колебаний прямо пропорционально отклонению иглы на сейсмографе. При этом, Рихтер ввел поправку в соответствии с удаленностью местности от эпицентра землетрясения.

Шкала магнитуд Рихтера была официально принята в 1935-ом. Мир стал ориентироваться не просто на 10 баллов, но и на 10-бальную разницу между соседними отметками линейки.

2-бальное землетрясение в 10 раз сильнее 1-бального. 3-бальные толчки в 10 раз мощнее 2-бальных, и так далее. Но, как определить силу сотрясений? Как понять, что подвижки земной коры именно 3-х, 7-ми, 9-бальные?

Шкала Рихтера – баллы в визуальных и физических проявлениях

Баллы помогают измерить интенсивность поверхностных толчков. Их сила в недрах Земли, где происходит разлом, больше. Часть энергии теряется на пути к твердой коре планеты. Получается, интенсивность тем выше, чем ближе к поверхности очаг. 1 балл не ощутим людьми.

2 балла распознаются лишь на верхних этажах высоток, чувствуются слабые колебания. При 3-х баллах раскачиваются люстры. Ощутимые сотрясения внутри строений, даже невысотных, — это 4 балла.

5-бальные землетрясения засекаются уже не только в домах, но и на улице. При 6-ти баллах могут лопнуть стекла, двигается мебель, посуда. Трудно удержаться на ногах становится во время 7-бального землетрясения. По кирпичным стенам расползаются трещины, разрушаются лестничные пролеты, на дорогах образуются оползни.

При 8-ми баллах здания уже рушатся, а так же, рвутся коммуникации, проложенные под землей. 9-бальные толчки приводят к волнениям в водоемах, могут вызвать, к примеру, цунами. Почва трескается.

Сминается же и ломается она во время 10-бальных землетрясений. 11 баллов … Стоп. Ведь шкала Рихтера оканчивается на десятке. В том-то и дело. Пробелы в познаниях обывателей привели к смешению систем Меркалли и Рихтера.

Поверхностную интенсивность толчков в баллах измеряли по итальянской шкале. Она, как видно, не канула в лету, а неофициально присоединилась к американской. У Меркалли есть и 11, и 12 баллов.

При 11-ти кирпичные здания разрушатся до основания, от дорог тоже остается лишь напоминание. 12 баллов – это катастрофическое землетрясение, меняющее рельеф земли. Трещины в ней достигают вширь 10-15 метров.

Теперь разберемся, о чем же говорят отметки истинной шкалы Рихтера. Она «завязана» на магнитуде, которую не учитывал Меркалли. Магнитуда определяет энергию, выделившуюся при подвижках в земных недрах. Рассматриваются не внешние проявления землетрясения, а его внутренняя суть.

Шкала Рихтера — таблица магнитуд

Если определить баллы можно, наблюдая за изменениями на поверхности планеты, то магнитуду вычисляют только по показаниям сейсмографов. В расчетах за основу берется тип волн некоего типичного, усредненного землетрясения.

Показатель ставится в логарифм с максимальными амплитудами конкретных сотрясений. Магнитуда пропорциональна этому логарифму.

Сила выбрасываемой при землетрясении энергии зависит от размеров его очага, то есть длины и ширины разлома в породах. Типичные толчки по Рихтеру могут измеряться не только целыми, но и дробными числами.

Так, магнитуда 4,5 приводит к незначительным разрушениям. Параметры разлома – лишь несколько метров по вертикали и в длину. Очаг в несколько километров, как правило, дает землетрясения с магнитудой 6.

Разлом в сотни километров – магнитуда 8,5. В шкале Рихтера есть и 10-ка. Но, это, так сказать, нереальный предел. На Земле не происходило землетрясений с магнитудой выше 9-ти. Видимо, и не произойдет.

Для 10-ой магнитуды нужна глубина разлома более 100 километров. Но, на такой глубине земля уже не твердая, вещество превращается в жидкость – мантию планеты. Протяженность очага, тянущего на десятку, должна превысить 1000 километров. Но, подобные разломы ученым не известны.

Не встречаются, точнее, не фиксируются приборами и землетрясения с магнитудой 1. Самые слабые толчки, ощущаемые и сейсмографами, и людьми – 2 балла. Да, показатели магнитуды иногда тоже именуют баллами. Но, правильнее, произносить лишь цифру, дабы не произошло путаницы со шкалой Меркалли.

Существует примерное соотношение бальности землетрясения с его магнитудой. При этом, важно учитывать глубину залегания очага толчков. Проще всего соотнести показатели, глядя на таблицу.

Из видно, что одна и та же магнитуда может привести к разным разрушениям в зависимости от глубины залегания очага. Есть и другие основания судить, каким будет землетрясение в баллах ? Баллы по шкале Рихтера зависят еще и от сейсмоустойчивости зданий в районе подземных толчков, характера почвы.

В добротных строениях сила землетрясения воспринимается иначе, нежели в домах, возведенных без учета возможных подвижек земной коры. Чарльз Рихтер говорил об этом еще в 1930-ых.

Ученый не просто создал международную шкалу, но и всю жизнь боролся за разумное строительство, с учетом всех рисков конкретной местности. Именно благодаря Рихтеру многие страны ужесточили нормы возведения зданий.

Шкала Рихтера была придумана для определения силы земных колебаний. Иными словами она поможет нам устанавливать мощность землетрясений. Система эта- международная. Придумал ее итальянец Меркалли. Кем же был Рихтер и почему все лавры достались ему?

История шкалы Рихтера

Шкала землетрясения Рихтера разработана в тридцатых годах двадцатого века. Система Меркалли была не только переименована, но и доделана. Итальянец вял за основу 12-бальную шкалу. Минимальные толчки равнялись единице.

Сильными считались землетрясения от 6-ти баллов. Не все государства были с этим согласны. В России, к примеру, применяли 10-ти бальную, а в Японии на 7-бальную шкалы. Но в век глобализации всё изменилось.

Нужен был общий стандарт, а данные всех сейсмографов были расшифрованы в любой точке на Земле. Тут-то за дело и взялся Чарльз Рихтер. Американец стал применять десятичный логарифм.

Измерение амплитуды колебаний было прямо пропорционально изменению иглы на сейсмографе. Рихтер также внес поправки в зависимости от удаления местности от эпицентра землетрясения.

Шкала магнитуд Рихтера была официально зарегистрирована в 1935-ом. Мир стал ориентироваться не только на 10 баллов, но и на разницу в десять баллов между соседними отметками линейки.

2-бальное землетрясение считается в 10 раз сильнее 1-бального, а 3-бальные толчки в 10 раз мощнее 2-бальных, и так далее. Но, как определять силу толчков? Как узнать и определить, что подвижки земной коры именно 3-х, 7-ми, 9-бальные?

Шкала Рихтера - баллы в визуальных и физических проявлениях

Баллы помогут нам измерить частоту поверхностных толчков. Их мощность в недрах Земли, где произошёл разлом, больше. Часть энергии уходит по пути к твердой коре планеты. Значит, мощность тем больше, чем ближе к поверхности очаг. Один балл люди не ощущают.

Два балла почувствуют лишь жители верхних этажей высоток, ощущая слабые колебания. При трёх баллах качаются люстры. Ощутимые сотрясения внутри зданий, даже не больших, — это четыре балла.

А пяти-бальные землетрясения ощутимы уже не только в домах, но и на улицах. При шести баллах могут потрескаться стекла, движется мебель, посуда. Трудно держаться на ногах становится во время семи-бального землетрясения. По кирпичным стенам расходятся трещины, могут быть разрушены лестничные пролеты, на дорогах случаются оползни.

При восьми баллах здания могут разрушаться, а так же, рваться коммуникации, которые расположены под землей. Девяти-бальные толчки приводят к волнениям на воде, могут вызвать, цунами. Почва идет трещинами.

Сминает же и ломает её во время 10-бальных землетрясений. Одиннадцать баллов … Стоп. Ведь шкала Рихтера заканчивается на десятке. В том-то и дело. Пробелы в знаниях людей привели к смешиванию систем Меркалли и Рихтера.

Поверхностную интенсивность толчков в баллах измеряли по итальянской шкале. Она, как видно, не исчезла, а неофициально присоединилась к американской. У Меркалли присутствует и 11, и 12 баллов.

При 11-ти кирпичные здания разрушатся до основания, от дорог тоже остается лишь воспоминание. 12 баллов - это катастрофическое землетрясение, меняющее рельеф земли. Трещины в ней достигают вширь 10-15 метров.

О чем же нам говорят отметки истинной шкалы Рихтера. Она основана на магнитуде, которую не учитывал Меркалли. Магнитуда замеряет энергию, выделившуюся при подвижках в земных недрах. Рассматривают не внешние проявления землетрясения, а их внутренняя суть.

Шкала Рихтера — таблица магнитуд

Если определять баллы возможно, наблюдая за изменениями на поверхности планеты, то магнитуду измеряют только по показаниям сейсмографов. В расчете за основу берут тип волн некоего типичного, среднего землетрясения.

Показатель ставится в логарифм с максимальной амплитудой конкретных сотрясений. Магнитуда пропорциональна этому логарифму.

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).

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.

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.

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.

Почему раньше о силе землетрясений сообщали в баллах по шкале Рихтера, а теперь стали упоминать какие-то магнитуды?

Как ответили в Крымском экспертном совете, магнитуда - характеристика энергии, выделенной в очаге землетрясения. Существуют два подхода к оценке силы землетрясений. Согласно первому, интенсивность землетрясения оценивается по его проявлению и последствиям на поверхности земли. Оценка производится в баллах по макросейсмической шкале. В Украине и в России принята шкала от 1 до 12 баллов.

Международная сейсмическая 12-балльная шкала выглядит следующим образом.

1. Незаметное. Отмечается только сейсмическими приборами.
2. Очень слабое. Отмечается отдельными людьми, находящимися в состоянии покоя.
3. Слабое. Отмечается лишь небольшой частью населения.
4. Умеренное. Распознается по легкому дребезжанию и колебанию предметов, посуды, оконных стекол, скрипу дверей и окон.
5. Довольно сильное. Общее сотрясение зданий. Колебание мебели. Трещины в оконных стеклах и штукатурке.
6. Сильное. Ощущается всеми.
7. Очень сильное. Трещины в стенах каменных домов. Антисейсмические и деревянные постройки остаются невредимыми.
8. Разрушительное. Трещины на крутых склонах и на сырой почве, дома сильно повреждаются.
9. Опустошительное. Сильное повреждение и разрушение каменных домов.
10. Уничтожающее. Крупные трещины в почве. Оползни и обвалы. Разрушение каменных зданий. Искривление железнодорожных рельсов.
11. Катастрофа. Широкие трещины в земле. Многочисленные оползни и обвалы.
12. Сильная катастрофа. Изменения в почве достигают огромных размеров. Многочисленные обвалы, оползни, трещины. Возникновение водопадов, подпруд на озерах, изменение русла рек. Ни одно сооружение не выдерживает.

Второй способ оценить силу землетрясения - оценка энергии толчка по шкале интенсивности, предложенной американским сейсмологом Рихтером в 1935 году. Шкала эта построена на условных единицах - магнитудах (лат. magnitudo - величина).

Вообще говоря, абсолютно точно измерить энергию землетрясения невозможно. Сейсмическая волна, по которой мы судим о величине землетрясения, несет информацию всего лишь о долях процента энергии, излученной очагом. По нему определить истинное значение энергии, исключив погрешность измерений, чрезвычайно трудно. Поэтому ввели магнитудное понятие - относительную шкалу. Принято считать, что если произошедшее землетрясение приводит к смещениям почвы на расстоянии 100 км от эпицентра равным 1 микрону, то его величина соответствует магнитуде 1. Самое сильное землетрясение имеет магнитуду (а не баллы!) не более 9. Шкала эта логарифмическая, то есть, например, увеличение на одну единицу означает увеличение энергии примерно в 30 раз, на две единицы - в 900 раз.

Магнитуда - характеристика энергии, излученной из очага, и далеко не всегда соответствует тому, что ощущается людьми на поверхности. Чем больше магнитуда землетрясения, чем оно мощнее, тем разрушительней могут быть его последствия на поверхности земли, то есть тем выше балльность. Однако прямой связи тут нет. Землетрясения одной и той же энергии (или магнитуды), очаги которых расположены на разной глубине, на поверхности земли будут ощущаться по-разному. Так, глубокое может почти не ощущаться (1-2 балла), а мелкое, имеющее ту же самую магнитуду, вызовет катастрофические разрушения (7-8 баллов), как, например, произошло в Ташкенте в 1966 году. Но тогда произошло трагическое стечение обстоятельств: неглубоко расположенный очаг находился практически под центром города, то есть энергия в очаге была не столь уж велика, а проявления на поверхности земли - катастрофическими. Поэтому неправильно говорить, что, например, в океане произошло землетрясение силой 7 баллов по шкале Рихтера! В океане-то вообще баллов быть не может, так как баллами описываются события, происходящие на суше: качаются люстры, сдвигается мебель, открываются двери, и появляются трещины в стенах. То есть правильно говорить нужно так: «В такой-то стране произошло землетрясение с магнитудой 6,7 по шкале Рихтера. Землетрясение ощущалось в таких-то пунктах силой 5 баллов, в таких-то пунктах силой 4 балла и т.д. по 12-балльной шкале». Или так: «В таком-то районе Тихого океана зарегистрировано землетрясение с магнитудой 7,4 по шкале Рихтера. Сила толчков на побережье составила 1-2 балла».

Кстати, информация о якобы грядущем в скором времени в Крыму землетрясении не соответствует действительности. Об этом сообщила пресс-служба Главного управления МЧС Украины в АРК. Сейсмическая обстановка в Крыму находится в пределах нормы, то есть не превышает допустимых нормативных сейсмических воздействий.

Справка

Шкала Рихтера

Магнитуда/Землетрясение

от 0 до 4,3 - легкое
от 4,4 до 4,8 - умеренное
от 4,9 до 6,2 - среднее
от 6,3 до 7,3 - сильное
от 7,4 до 8,9 - катастрофическое