Skala Richtera — definicja, działanie i skala logarytmiczna
Skala Richtera — czym jest, jak działa i dlaczego jest logarytmiczna? Przewodnik po magnitudach trzęsień ziemi, przykładach historycznych i ich wpływie na bezpieczeństwo.
Skala wielkości Richtera to skala liczbowa służąca do określania siły (lub magnitudy) trzęsień ziemi. Charles Richter opracował skalę Richtera w 1935 roku. Jego skala opierała się na pomiarze maksymalnej amplitudy zapisu sejsmicznego (sejsmogramu) rejestrowanego przez określony typ sejsmometru – oryginalnie przez sejsmometr Wood‑Anderson – znormalizowanego na odległość 100 kilometrów (62 mile) od epicentrum trzęsienia.
Jak działa skala Richtera
W praktyce, aby obliczyć wartość w skali Richtera (oznaczaną często jako ML, od ang. local magnitude), mierzy się maksymalną amplitudę drgań widocznych na sejsmogramie. Następnie do tej amplitudy dodaje się korektę zależną od odległości między stacją a epicentrum, aby uwzględnić osłabienie fal sejsmicznych podczas propagacji. W uproszczeniu można zapisać to jako:
M ≈ log10(A) + korekta(odległość)
gdzie A to zmierzona amplituda. Dzięki temu skala odnosi się do rzeczywistych pomiarów z sejsmografu, a wyniki można porównywać między różnymi stacjami.
Skala logarytmiczna — amplituda i energia
Skala Richtera jest skalą logarytmiczną. Oznacza to, że każdy wzrost o 1 w tej skali odpowiada zwiększeniu mierzonej amplitudy drgań około 10 razy. Energia uwalniana podczas trzęsienia ziemi wzrasta znacznie szybciej niż amplituda — przyrost o 1 stopień odpowiada wzrostowi energii około 31,6 razy (to przybliżenie 10^(1,5)). Przykłady:
- Trzęsienie o wielkości 3.0 ma amplitudę około 10 razy większą niż to o wielkości 2.0.
- Energia trzęsienia 3.0 jest około 32 razy większa niż trzęsienia 2.0.
Trzęsienia ziemi o sile 4,5 lub wyższej w skali Richtera mogą być mierzone na całym świecie, ponieważ amplitudy są wtedy wystarczająco duże, aby zostać zarejestrowane przez globalne sieci sejsmograficzne.
Ograniczenia skali Richtera i nowoczesne miary
Skala Richtera była przełomowa, ale ma ograniczenia. Była kalibrowana dla konkretnego typu sejsmografu i dla stosunkowo bliskich, małych i umiarkowanych trzęsień. Dla bardzo silnych zdarzeń (zazwyczaj powyżej ~7) skala lokalna ma tendencję do "saturacji" — nie oddaje poprawnie wzrostu energii. Z tego powodu współczesna sejsmologia używa częściej skali momentowej (Mw), która bezpośrednio odzwierciedla moment sejsmiczny i daje miarodajne wartości także dla największych trzęsień.
Warto też odróżnić magnitudę (liczbowa miara uwolnionej energii) od intensywności drgań w miejscu (miary odczuwalności i zniszczeń), którą opisują skale takie jak skala Mercallego.
Przykładowy podział wielkości i typowe skutki
- <2.0 — mikro: zwykle niemierzalne lub odczuwalne tylko przy specjalistycznych instrumentach;
- 2.0–2.9 — bardzo słabe: rzadko odczuwalne;
- 3.0–3.9 — słabe: odczuwalne, ale zazwyczaj bez szkód;
- 4.0–4.9 — lekkie: może powodować drobne szkody;
- 5.0–5.9 — umiarkowane: możliwe uszkodzenia budynków o słabej konstrukcji;
- 6.0–6.9 — silne: poważne uszkodzenia w obszarach zaludnionych;
- 7.0–7.9 — duże (major): rozległe zniszczenia;
- ≥8.0 — ogromne (great): katastrofalne skutki i możliwe tsunami (w zależności od lokalizacji).
Przykład historyczny
Trzęsienie ziemi o największej zanotowanej magnitudzie to Wielkie Trzęsienie Ziemi w Chile z 1960 roku. Miało ono magnitudę 9,5 w skali Richtera i spowodowało olbrzymie zniszczenia oraz tsunami rozchodzące się po Pacyfiku. Szacuje się, że około 6 000 osób zginęło wskutek tego trzęsienia i jego następstw. Żadne trzęsienie ziemi nigdy nie osiągnęło magnitudy 10+ w skali Richtera.
(Zaadaptowane z dokumentów U.S. Geological Survey)
Więcej przykładów
| Przybliżona liczba magnitudo Richtera | Ekwiwalent energii sejsmicznej: Ilość TNT | Przykładowe zdarzenie |
| 0.5 | 5,6 kg | Duży granat ręczny |
| 1.5 | 178kg | Bomba użyta w II wojnie światowej |
| 2 | 1 tona metryczna | Duża bomba użyta podczas II wojny światowej |
| 2.5 | 5,6 ton metrycznych | Bomba kasetowa (zrzucana z samolotów) w II wojnie światowej |
| 3.5 | 178 ton metrycznych | Wypadek w Czarnobylu, 1986 r. |
| 4 | 1 kilotonę | Mała bomba atomowa |
| 5 | 32 kilotony | Bomba atomowa w Nagasaki |
| 5.4 | 150 kilotonów | [2008 Chino Hills earthquake] (Los Angeles, Stany Zjednoczone) |
| 5.5 | 178 kiloton | Trzęsienie ziemi Little Skull Mtn. (NV, USA), 1992 |
| 6.0 | 1 megatonę | Trzęsienie ziemi w Double Spring Flat (NV, USA), 1994 |
| 6.5 | 5,6 megatony | Caracas (Wenezuela), 1967 r. |
| 6.7 | 16,2 megatony | Trzęsienie ziemi w Northridge (CA, USA), 1994 r. |
| 6.9 | 26,8 megatony | Trzęsienie ziemi w rejonie Zatoki San Francisco (CA, USA), 1989 r. |
| 7.0 | 32 megatony | Trzęsienie ziemi na Jawie (Indonezja), 2009, 2010 Trzęsienie ziemi na Haiti |
| 7.1 | 50 megaton | Uwolniona energia jest równoważna tej z Tsar Bomby, największej broni termojądrowej, jaką kiedykolwiek testowano1944 2019 Ridgecrest, Kalifornia trzęsienie ziemi |
| 7.5 | 178 megaton | Trzęsienie ziemi w Kaszmirze (Pakistan), 2005 r. Trzęsienie ziemi w Antofagastzie (Chile), 2007 r. |
| 7.8 | 600 megaton | Trzęsienie ziemi w Tangshan (Chiny), 1976 r. North Canterbury (Nowa Zelandia) 2016 |
| 8.0 | 1 gigaton | Trzęsienie ziemi w San Francisco (CA, USA), 1906 Trzęsienie ziemi w Queen |
| 8.5 | 5,6 gigatonów | Erupcja Toba, 75 000 lat temu; największe znane wydarzenie wulkaniczne. |
| 9.0 | 32 gigatony | 2011 Sendai, Japonia trzęsienie ziemi i tsunami, trzęsienie ziemi w Lizbonie (Lizbona, Portugalia), Dzień Wszystkich Świętych, 1755 |
| 9.1 | 67 gigatonów | trzęsienie ziemi na Oceanie Indyjskim, 2004 r. (w tym przypadku 40 ZJ) |
| 9.2 | 90,7 gigatonów | Trzęsienie ziemi w Anchorage (AK, USA), 1964 r. |
| 9.5 | 178 gigatonów | |
| 13.0 | 108 megaton = 100 teraton | Uderzenie na Półwyspie Jukatan (powodujące powstanie krateru Chicxulub) 65 mln lat temu. |
Powiązane strony
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest skala Richtera?
O: Skala Richtera to skala liczb używana do określania siły (lub wielkości) trzęsień ziemi.
P: Kto opracował skalę Richtera?
O: Charles Richter opracował skalę Richtera w 1935 roku.
P: Jak działa skala Richtera?
O: Skala Richtera działa jak sejsmogram, mierzony przez określony typ sejsmometru w odległości 100 km (62 mil) od trzęsienia ziemi.
P: Jaka jest minimalna magnituda, którą można zmierzyć na całym świecie?
O: Trzęsienia ziemi o sile 4,5 lub wyższej w skali Richtera mogą być mierzone na całym świecie.
P: O ile więcej energii jest uwalniane podczas trzęsienia ziemi o sile 3,0 w porównaniu do trzęsienia ziemi o sile 2,0?
O: Trzęsienie ziemi o sile 3,0 ma dziesięciokrotnie większą amplitudę niż trzęsienie o sile 2,0. Uwolniona energia wzrasta około 32-krotnie.
P: Jak zwiększa się amplituda wraz ze wzrostem skali Richtera?
O: Każdy wzrost o 1 w skali Richtera odpowiada wzrostowi amplitudy o współczynnik 10, więc jest to skala logarytmiczna.
P: Jakie jest największe odnotowane trzęsienie ziemi w skali Richtera i kiedy miało ono miejsce?
O: Wielkie trzęsienie ziemi w Chile miało siłę 9,5 stopnia w skali Richtera i miało miejsce w 1960 roku. W wyniku trzęsienia ziemi zginęło około 6 000 osób. Żadne trzęsienie ziemi nigdy nie osiągnęło 10+ w skali Richtera.
Przeszukaj encyklopedię