تعریف انرژی یک زلزله

انرژی یک زلزله چه قدر است؟
انرژی زلزله ای که از سطح یک مکان خاص عبور می کند می تواند مستقیماً از حرکت زمین لرزه ای سطح به عنوان مثال به عنوان سرعت زمین ثبت و محاسبه شود.

چنین داده هایی نشان دهنده میزان انرژی105وات در متر مربع (9300 وات در فوت مربع) در نزدیکی منبع زلزله با اندازه متوسط است.

مجموع توان خروجی گسل در زلزله کم عمق1014وات است در حالی که توان105وات در موتورهای موشک تولید می شود.

اندازه موج سطحی یعنیMsبا فرمول تجربی انرژی سطحی یعنیEsزلزله ارتباط دارد. این اطلاعات به ترتیب انرژیEs=6.3×1011و1.4×1025ارگ را برای زلزله هایMs=0و 8/9 را ثبت می کنند.

یک واحد افزایش درMsتقریباً با 32 برابر شدن افزایش انرژی همراه است. مقدار منفیMs مربوط به کوچک ترین زمین لرزه هایی است که تنها با ابزار لرزه نگاری ثبت می شوند و زلزله ای با اندازه 1/5 کوچک ترین مقدار زلزله ای است که توسط افراد حس می شود.

در حالی که زلزله ای با مقدار 3 زلزله ای است که در فاصله حداکثر 20 کیلومتری (12 مایل) از آن کاملاً احساس می شود.

زمین لرزه های 5 ریشتری باعث خسارت سبک در نزدیکی مرکز زلزله می شوند و موارد زلزله 6 ریشتری در مناطق محدود مخرب هستند.

در نهایت زلزله های 7/5 ریشتر در حد پایینی زلزله های بزرگ قرار می گیرند.

مجموع انرژی سالانه آزاد شده در همه زلزله ها حدود1025ارگ است که مربوط به میزان کار بین 10 میلیون تا 100 میلیون کیلو وات است.

این تقریباً یک هزارم مقدار سالانه گرمای خروجی از داخل زمین است. نود درصد از کل انرژی لرزه ای ناشی از زمین لرزه هایی به بزرگی 7 و بیشتر است یعنی زلزله هایی که انرژی آنها در حدود1023 ارگ یا بیشتر است.

فرکانس یک زلزله چه قدر است؟
روابط تجربی متعددی برای فرکانس های زلزله با بزرگی های مختلف وجود دارد. فرض کنید که N به طور متوسط تعداد لرزه در سال است که میزان آن در محدوده ای ازMsاست، در نتیجه داریم:

log10N=a−bMs

متناسب با داده ها در سطح جهان و مناطق خاص به عنوان مثال، برای زلزله های کم عمق در سراسر جهان هنگامی کهMs>6 است a = 6/7 و b = 0/9 خواهند بود.

بنابراین فرکانس زلزله های بزرگ تر هنگامی که قدر آن یک واحد کاهش می یابد، تا 10 برابر افزایش پیدا می کند.

بنابراین، زلزله های بزرگ تر به طور عمده سهم بیشتری از کل انرژی لرزه ای را پوشش می دهند و تعداد زمین لرزه ها در سال باMb>4به 50، 000 زمین لرزه می رسد.

انرژی یک زلزله به چه شکل است؟
زمین لرزه یا زلزله ها به چند شکل انرژی آزاد می کنند:

• انرژی موجود در امواج لرزه ای که باعث لرزش زمین می شود.
• انرژی گرمایی مرتبط با اصطکاک در سطح لغزش گسل
• انرژی پتانسیل گرانشی (انرژی ذخیره شده برای مثال هنگام بلند کردن چیزی از زمین) ممکن است در نتیجه زلزله تغییر کند.
• انرژی پتانسیل الاستیک، مانند انرژی بازگشت یک فنر کشیده شده

می توان اولین انرژی لیست شده در بالا را مستقیماً در امواج لرزه ای اندازه گیری کرد اما سایر انواع انرژی را نمی توان مستقیماً اندازه گیری نمود، بلکه فقط می توان به طور غیر مستقیم آن ها را تجزیه و تحلیل کرد.

همان طور که گفتیم چارلز ریشتر یکی از اولین دانشمندانی بود که معادله ای را برای محاسبه انرژی امواج لرزه ای ناشی از زلزله پیشنهاد کرد.

می توانیم از روش او برای محاسبه اعداد جدول زیر استفاده کنیم که از مگاتن TNT به عنوان واحد انرژی استفاده کرده ایم.

بمب اتمی که در 1945 در هیروشیما پرتاب شد انرژی برابر با 16 کیلوتن یعنی 0/016 مگاتن TNT داشت که این انرژی معادل با انرژی یک زلزله 6 ریشتری است.

بزرگ ترین بمب هیدروژنی که تا کنون منفجر شده است، دستگاه تسار بمبا بود که توسط اتحاد جماهیر شوروی در 30 اکتبر 1961 منفجر شد و انرژی آن معادل 50 مگاتن TNT بود.