Магнитуда землетрясения

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 землетрясенияПравить

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»^[1]^[2].

Шкала РихтераПравить

Рихтер предложил для оценки силы землетрясения (в его эпицентре) десятичный логарифм перемещения $\text{[math]}$ A (в микрометрах) иглы стандартного сейсмографа Вуда — Андерсона, расположенного на расстоянии не более 600 км от эпицентра: $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $M_{L}=\lg A+f,$ где $\text{[math]}$ f — корректирующая функция, вычисляемая по таблице в зависимости от расстояния до эпицентра. Энергия землетрясения примерно пропорциональна $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $A^{3/2},$ 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

\text{[math]}

m_{b}=\lg(A/T)+Q(D,h),

где $\text{[math]}$ A — амплитуда колебаний земли (в микрометрах), $\text{[math]}$ T — период волны (в секундах), и $\text{[math]}$ Q — поправка, зависящая от расстояния до эпицентра $\text{[math]}$ D и глубины очага землетрясения $\text{[math]}$ h.

Магнитуда поверхностных волн^[en]

\text{[math]}

M_{s}=\lg(A/T)+1{,}66\lg D+3{,}30.

Эти шкалы плохо работают для самых крупных землетрясений — при $\text{[math]}$ M ~ 8 наступает насыщение.

Сейсмический момент и шкала КанамориПравить

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

\text{[math]}

M_{0}=\mu Su,

где

$\text{[math]}$ μ — модуль сдвига горных пород, порядка 30 ГПа,

$\text{[math]}$ S — площадь, на которой замечены геологические разломы,

$\text{[math]}$ u — среднее смещение вдоль разломов.

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

Магнитуда по Канамори определяется как^[4]

\text{[math]}

M_{W}={\frac {2}{3}}(\lg M_{0}-9{,}1),

где $\text{[math]}$ M₀ — сейсмический момент, выраженный в Н⋅м.

Шкала Канамори хорошо согласуется с более ранними шкалами при $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $3<M<7$ и лучше подходит для оценки крупных землетрясений.

Энергия землетрясенияПравить

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

\text{[math]}

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

где $\text{[math]}$ E — энергия землетрясения в джоулях.

Сейсмическая энергия, выделяемая при подземном ядерном взрыве мощностью в 1 мегатонну (4,184·10¹⁵ Дж), эквивалентна землетрясению с магнитудой около 6^[5]. 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 твёрдых 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^[5]^[6].

Частота землетрясений разной магнитудыПравить

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 в истории современных наблюдений произошло в Чили в 1960 году, его магнитуда по шкале Канамори составляла 9,5.

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

↑ Землетрясения (неопр.). Дата обращения: 12 марта 2011. Архивировано 23 августа 2011 года.
↑ Под редакцией проф. А. П. Горкина. Рихтера шкала // География. Современная иллюстрированная энциклопедия. — М.: Росмэн (рус.). — 2006.
↑ Hiroo Kanamori. The Energy Release in Great Earthquakes (англ.) // J. of Geophysical Research. — 10 July 1977. — Vol. 82, iss. 20. — P. 2981—2987.
↑ Николай Владимирович Короновский. Общая геология. — Книжный дом «Университет», 2016.
↑ ¹ ² Nevada Seismological Lab. What is Richter Magnitude?
↑ V. Assessing Monitoring Requirements // Nuclear testing and nonproliferation: The role of seismology in deterring the development of nuclear weapons (англ.) / Ed.: Gregory E. Van der Vink. — Arlington, Virginia: The IRIS Consortium, 1994.

СсылкиПравить

[geology.about.com/cs/quakemags/a/aa060798.htm Measuring Earthquake Magnitudes]
USGS: Measuring earthquakes

[1] Землетрясения (неопр.). Дата обращения: 12 марта 2011. Архивировано 23 августа 2011 года.

[2] Под редакцией проф. А. П. Горкина. Рихтера шкала // География. Современная иллюстрированная энциклопедия. — М.: Росмэн (рус.). — 2006.

[3] Hiroo Kanamori. The Energy Release in Great Earthquakes (англ.) // J. of Geophysical Research. — 10 July 1977. — Vol. 82, iss. 20. — P. 2981—2987.

[4] Николай Владимирович Короновский. Общая геология. — Книжный дом «Университет», 2016.

[nevada-5] ¹ ² Nevada Seismological Lab. What is Richter Magnitude?

[6] V. Assessing Monitoring Requirements // Nuclear testing and nonproliferation: The role of seismology in deterring the development of nuclear weapons (англ.) / Ed.: Gregory E. Van der Vink. — Arlington, Virginia: The IRIS Consortium, 1994.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]