Что такое магнитуда землетрясений? Шкала Рихтера. Как измеряется сила землетрясений? Рецептор специальных анализаторов

— 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.

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

Благодаря современным технологиям, ученым удалось подсчитать, сколько ежегодно происходит землетрясений на нашей планете. Их фиксируется больше миллиона. Большая часть их них не ощущается людьми из-за своей малой магнитуды, но есть те, которые становятся настоящей катастрофой.

А что такое магнитуда землетрясений и в чем ее измеряют? Как ученым удается определять, какие из явлений нанесут ущерб, а какие останутся неощутимыми?

Магнитуда

Учеными были разработаны специальные шкалы, по которым измеряют силу подземных толчков. Чтобы понять, что такое магнитуда землетрясения, необходимо ознакомиться с величинами измерений этого явления.

Есть несколько типов шкал: Меркалли - Канкани, Медведева - Шпонхойера - Карника, Рихтера. Благодаря им понятно, что такое магнитуда. Это число, которое можно измерить по определенному эталонному показателю. Во время очередного землетрясения принято говорить о бальности и магнитуде.

Шкала определения магнитуды

Самой первой шкалой длительное время считали сетку Меркалли - Канкани. В наше время она является устаревшей моделью, так что значение подземных толчков ею не измеряют.

Однако на ее основе разработаны все современные методы оценки силы ударов, в числе которых международная шкала MSK 64 (Медведева - Шпонхойера - Карника). Ее берут в большинстве стран мира для анализа интенсивности явления.

MSK 64

Данная система оценки представлена двенадцатибальной шкалой. По ней можно узнать, что характеризует магнитуда землетрясения:

• 1 балл. Такие явления не ощущаются людьми, но их фиксируют аппараты.
• 2 балла. В некоторых случаях могут наблюдаться людьми, чаще всего на верхних этажах зданий.
• 3 балла. Удары заметны тем, у кого высокая чувствительность.
• Землетрясение 4 балла. Отмечается дребезжание стекол.
• 5 баллов. Считается достаточно ощутимым землетрясением, при котором могут раскачиваться отдельные предметы.
• 6 баллов. Образование трещин на зданиях.
• 7 баллов. Возможно падение тяжелых предметов. В стенах зданий появляются крупные трещины.
• 8 баллов. Дома частично рушатся.
• 9 баллов. Здания и другие конструкции рушатся.
• 10 баллов. В грунте возникают глубокие трещины, старые строения полностью разрушаются.
• 11 баллов. На поверхности земли появляются многочисленные трещины, в горах происходят обвалы. Здания полностью разрушаются.
• 12. Рельеф серьезно изменяется, а строения полностью разрушаются.

Оценка по системе Рихтера

В 1935 году ученый Ч. Рихтер предположил, что магнитуда - это энергия сейсмических волн. На основе этого утверждения он разработал особую шкалу, по которой до сих пор проводят оценку сотрясательной активности.

Шкала магнитуд Рихтера характеризует величину энергии, выделяемой во время сейсмологической активности. В ней используется логарифмический масштаб, где каждое значение указывает на толчок в десять раз больше предыдущего. К примеру, если фиксируется землетрясение 4 балла, то явление вызовет в десять раз более сильное колебание, чем магнитуда 3 балла по этой же шкале.

По Рихтеру, сейсмологическая активность измеряется следующим образом:

1.0-2.0 - фиксируется приборами;

2.0-3.0 - слабые ощущения толчков;

3.0 - раскачиваются люстры в домах;

4-5 - толчки слабые, но могут вызывать незначительные разрушения;

6.0 - толчки, способные вызвать умеренные разрушения;

7 - трудно устоять на ногах, по стенам начинают идти трещины, лестничные пролеты могут разрушаться;

8.5 - очень сильные землетрясения, способные вызывать изменения рельефа.

9 - вызывает цунами, почва сильно трескается.

10 - глубина разлома сто и более километров.

Землетрясения в истории

Одним из самых сильных землетрясений в мире стала сейсмологическая активность, зафиксированная в 1960 году в Чили. По шкале Рихтера, приборы указали на значительную активность. Тогда чилийцы узнали, что такое магнитуда 8.5 балла. Толчки вызвали цунами с десятиметровой высотой волн.

Через четыре года, в северной части Аляскинского залива, были зафиксированы сотрясания магнитудой 9 баллов. Из-за этой активности плит произошло сильное изменение береговой линии некоторых островов.

Еще одно мощное землетрясение произошло в 2004 году в Индийском океане. По шкале Рихтера ему присвоено 9 баллов. Толчки стали причиной возникновения сильнейшего цунами с высотой волны более пятнадцати метров.

В 2011 году, в Японии, произошло землетрясение, которое стало причиной огромной трагедии: погибли тысячи людей и была разрушена АЭС.

К сожалению, подобные катастрофы не большая редкость. Как предотвратить землетрясения, ученым пока неизвестно.

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.