بزرگی زلزله چگونه محاسبه می شود؟

بزرگی زلزله چگونه محاسبه می شود؟
بزرگی زمین لرزه معیاری برای اندازه یا دامنه امواج لرزه ای است که توسط منبع زلزله ایجاد شده و توسط دستگاه لرزه نگاری ثبت می شود.

از آنجا که اندازه زمین لرزه ها بسیار متفاوت است، لازم است برای مقایسه، دامنه موج اندازه گیری شده در لرزه نگارها را با استفاده از روابط ریاضی بررسی کنیم.

در سال 1935، زلزله شناس آمریکایی «چارلز اف ریشتر» ( Charles F. Richter)، مقیاس بزرگی زمین لرزه ها را به عنوان لگاریتم بر مبنای 10 حداکثر دامنه موج لرزه ای (در هزارم میلی متر) ثبت شده در یک زلزله نگار استاندارد (لرزه نگار پاندولی وود اندرسون) در فاصله 100 کیلومتری (60 مایل) از مرکز زلزله تعریف کرد.

کاهش دامنه های مشاهده شده در فواصل مختلف به دامنه های مورد انتظار در فاصله استاندارد 100 کیلومتر اساس جداول تجربی را شکل می دهد.

مقیاس ریشترMLبر این فرض محاسبه می شود که نسبت حداکثر دامنه موج در دو فاصله معین برای همه زلزله ها یکسان است و مستقل از جهت است.

ریشتر ابتدا مقیاس بزرگی خود را برای زلزله هایی با قدرت کم به کار برد که در فاصله 600 کیلومتری از مرکز زلزله در منطقه جنوبی کالیفرنیا ثبت شده بودند. به مرور زمان، جداول تجربی دیگری تنظیم شد که به موجب آن می توان از مشاهدات در ایستگاه های دور و در لرزه نگارهای غیر از نوع استاندارد استفاده کرد.

جداول تجربی برای پوشش زمین لرزه ها در همه اعماق کانونی و امکان برآورد بزرگی این زلزله ها مستقل از مشاهدات ساختار و سطح موج ادامه یافت.

شکل فعلی مقیاس ریشتر در جدول زیر نشان داده شده است:

در حال حاضر مقیاس های مختلفی توسط دانشمندان و مهندسان برای اندازه گیری اندازه نسبی زلزله استفاده می شود.

بزرگی موج P (Mb)، برای یک موج بر اساس دامنه موج P ثبت شده در یک لرزه نگار استاندارد تعریف می شود.

به طور مشابه، اندازه موج سطحی (Ms) بر حسب لگاریتم حداکثر دامنه حرکت زمین برای امواج سطحی با دوره موج 20 ثانیه تعریف می شود.

همانطور که تعریف شد، مقیاس بزرگی زلزله حد پایین یا بالایی ندارد. لرزه نگارهای حساس می توانند زمین لرزه هایی با اندازه منفی و زمین لرزه هایی با شدت حدود 9 ریشتر را ثبت کنند، برای مثال زمین لرزه سانفرانسیسکو در سال 1906، قدرتی برابر با 8/25 ریشتر داشت.

نقطه ضعف علمی این مقیاس آن است که هیچ مبنای مکانیکی مستقیمی برای اندازه گیری به شرح بالا وجود ندارد.

در عوض، این یک پارامتر تجربی مشابه با قدر ستاره ای است که توسط ستاره شناسان ارزیابی شده است.

در علم مدرن و امروزی، از واحد مکانیکی قوی تری برای اندازه زمین لرزه یعنی گشتاور لرزه ای (Mo) استفاده می شود.

چنین پارامتری به اهرم زاویه ای نیروهایی که باعث ایجاد لغزش روی گسلی که باعث زلزله شده، مربوط است.

می توان این پارامتر را هم از امواج لرزه ای ثبت شده و هم از اندازه گیری های مربوط به اندازه گسیختگی گسل محاسبه کرد.

در نتیجه، گشتاور لرزه ای مقیاس یکنواخت تری از اندازه زلزله را بر اساس مکانیک کلاسیک ارائه می دهد.

این اندازه گیری اجازه می دهد از کمیت علمی تری به نام بزرگای گشتاور (Mw) استفاده شود که متناسب با لگاریتم گشتاور لرزه ای است.

این کمیت و مقادیر آن تفاوت زیادی با مقادیرMsبرای زلزله های متوسط ندارند.

با توجه به تعاریف فوق زلزله بزرگ آلاسکا در سال 1964، با مقیاس ریشتر (ML) برابر با 8/3 بود که ازنظر مقیاسMsبرابر با 8/4 ثبت شد.

همچنین گشتاور لرزه ای این زمین لرزهMo=820×1024نیوتن بر متر وMw=9.2بود.