При помощи какого прибора измеряют силу и направление землетрясения кратко

Обновлено: 07.07.2024

Ответы на вопросы различных тематик и направлений!
Добавляйте свои ответы в помощь другим!
С нами вам не страшна никакая викторина!

Вопрос: Как называется прибор при помощи которого измеряют силу землетрясения?

Ответ: Сейсмограф

Похожие вопросы:

Вопрос: При помощи какого из этих приборов обычно измеряют влажность воздуха?
Ответ: психрометр
Ответы для викторин: термометр, барометр, манометр
Вопрос: В каких единицах измеряют силу электрического тока?
Ответ: Ампер
Вопрос: По какой шкале измеряют силу землетрясений?
Ответ: По шкале Рихтера
Вопрос: Каким прибором измеряют силу тока?
Ответ: Амперметр
Ответы для викторин: Вольтметр, Омометр, Манометр
Вопрос: При помощи какого устройства обычно регулируют силу тока в электрической цепи?
Ответ: Реостат

Если вы участвуете в викторине, где необходимо ответить на вопрос за короткий промежуток времени, то этот сайт для Вас! Быстрый поиск на сайте поможет вам в этом.

Все ответы на вопросы прошли тщательную проверку на истинность. Случай ошибки крайне маловероятен, но всё же, если вы обнаружили неправильный ответ или повторяющийся вопрос, нажмите кнопку "пожаловаться" рядом с неверным ответом. Будет подана заявка на дополнительную проверку и ответ будет исправлен. Оставить отзыв

Как изучают землетрясения

За время своего существования человечество понесло немало жертв от землетрясений. Как изучают землетрясения, чтобы предупредить разрушения и человеческие жертвы, (подробнее: Какие землетрясения изменили лик Земли). Катастрофическое землетрясение

Приборы для изучения землетрясений

Современный сейсмограф

Современные сейсмографы — сложные электронные устройства. Современный сейсмограф

Сейсмограф Татевского монастыря

Толчки землетрясения выявляли и другими спосо­бами. Большой интерес в этом отношении представляет Гавазан — качающийся восьмигранный каменный столб, высотой около 8 метров, в Татевском монастыре в Зангезуре (в Армян­ии). Этот древний монастырь был основан в IX веке. Он долгое время являлся центром армянской культуры и служил местом пребывания главы духовенства.

Татевский монастырь

Гавазан сооружен во дворе монастыря. В 1931 г. монастырь сильно пострадал от землетрясения, были разрушены все его сооружения, кроме самого Гавазана. Татевский монастырь

Гавазан завершается рельефным украшением в виде ажур­ного креста в квадратной каменной раме. Отсюда — второе его название хачкар — надгробный памятник. В середине ХХ века столб стоял неподвижно, так как, очевидно, был заклинен по­павшим в его основание щебнем, хотя еще недавно он легко на­клонялся от прикосновения руки.

Архитекторы разобрали Гавазан, это помогло определить, что он установлен на шарнире. Точный расчет цента тяжести обеспечивал ему вертикальное положение, а шарнир помогал ему раскачиваться и возвращаться в вертикальное положение. Амплитуда раскачивания могла достигать 20 метров.

В настоящее время, с целью сберечь старинный сесмограф, ученые застопорили механизм качания, а сам столб стянули металлическими обручами и скрепили болтами, поэтому он неподвижен.

Как изучают землетрясения

Работа в области сейсмологии, иначе — науки о землетрясе­ниях, требует не только абсолютной точности приборов, но также и установки их в таком помещении, где наблюдается по­стоянная в течение года температура и куда не проникают слу­чайные толчки. Поэтому сейсмические станции устраиваются в глубоких подвалах, причем сами приборы устанавливаются на специальных глубоких фундаментах.

Землетрясения большей или меньшей силы совершаются ча­сто, известия же, подтверждающие их, не всегда доходят до на­шего сведения, так как колебания земной коры могут про­исходить в странах малонаселенных, а также на дне океанов, занимающих в общем около трех четвертей поверхности земно­го шара (71%). Каждый год, по подсчетам специалистов, совершается в среднем до десяти тысяч землетрясений, иначе говоря, земная кора содрогается ежечасно.

Последствие землетрясения

Незначительные ее колебания, отличающиеся удивитель­ным постоянством, отмечаются сейсмическими станциями даже при отсутствии землетрясений. Последствие землетрясения

Основние определения в сейсмологии

Глубина гипоцентра бывает различна, в зависимости от че­го различна и сила землетрясения: чем ближе к земной поверх­ности расположен гипоцентр, тем сотрясение сильнее и тем ограниченнее область его распространения. При значительной глубине гипоцентра сила землетрясения не велика, зато область распространения его огромна.

Согласно большинству опреде­лений гипоцентры возникают в земной коре на глубине до 50 километров от земной поверхности, реже — до 100 километров (примером могут служить Карпатские землетрясения 1802 и 1940 гг.) и лишь единичные землетрясения — от 300 километров и глубже.

По мере удале­ния от эпицентра толчки принимают более косое, боковое на­правление, постепенно теряя свою разрушительную силу. Удары, получающиеся при землетрясении, передаются во все стороны как в глубинах земной коры, так и по ее поверх­ности. Распространение и силу ударов можно грубо сравнить с теми волнами, которые получаются на гладкой поверхности воды от брошенного в нее камня.

Большой камень, производя значительное колебание частиц воды, дает большие волны, ма­ленький — небольшие. Точно так же и сила землетрясений за­висит от мощности подземных ударов. Колебания частиц жид­кости, конечно, отличны от колебаний частиц твердого тела. Они не могут прийти в такое колебательное движение, как частицы жидкости — движения их ограничены соседними частица­ми; они могут только сжиматься, изменять свой объем.

Волны землетрясений

Волны землетрясений распространяются двумя путями:

  1. первый путь — снизу вверх, иначе говоря, в направлении удара; этот путь называется продольным, потому и волны получают определение продольных волн;
  2. другой путь — направление попе­речное, т. е. перпендикулярно предыдущему, почему волны и называются поперечными.

И те и другие волны возникают од­новременно в гипоцентре и распространяются от него во все стороны по радиусам. Наибольшей скоростью распространения отличаются про­дольные волны — от 8 до 10 километров в секунду.

Эти волны отмечаются сейсмографами первыми. Скорость поперечных волн приблизительно вдвое меньше продольных —4 километра в се­кунду, а скорость поверхностных еще меньше — 3,5 километра.

Эти волны, по данным Пулковской сейсмической станции, обе­жали весь земной шар во время Мессинского землетрясения (1908) за 3 часа 8 минут 51 секунду. При особенно сильных землетрясениях возникают в области эпицентра, особенно в рыхлых породах, волны тяжести, подобные волнам на поверхности воды. Распространяются эти волны с весьма незначительной скоростью — 4 метра в секунду, зато действие их особенно разрушительно.

Этим волнам не могут сопротивляться ни почва, ни постройки. Именно эти волны заставляют нагибаться деревья, качаться заводские трубы, соборы и высотные дома. Нередко подобные волны так и запечатлеваются на поверхности земли. Расшифровка, иначе — чтение, сейсмограмм какого-нибудь землетрясения требует от исследователя большой работы для выяснения содержания всех записей в целом и ответа на вопрос как изучают землетрясения.

Сейсмические шкалы

В мире существует большое число сейсмических шкал.

  • Первоначально сила землетрясений определялась по специальной шкале Росси — Фореля. Эти ученые (Росси и Форель), в 1883 году расположили в определенной последовательности те характерные признаки, которые наблюдаются во время землетрясений, и разделили их на десять номеров, или баллов. В настоящее время эта шкала используется в странах Латинской Америки.
  • В России применяется наиболее широко используемая в мире 12‑балльная шкала землетрясений МSK‑64 (Медведева‑Шпонхойера‑Карника), основанная на шкале Меркалли‑Канкани (1902 г.).
  • В Японии используют 7‑балльную шкалу землетрясений.

Шкала землетрясений

Ознакомимся с содержанием Шкалы землетрясений по описанным ниже баллам:

Определения района землетрясения

При Верненском землетрясении (1887) плейстосейстовая область занимала 5476 кв. км, а область распространения самого землетрясения 1 478 570 кв. км; область распространения второго Крымского землетрясения была свыше 1 млн. кв. км. Продолжительность каждого в отдельности удара земле­трясения бывает весьма незначительна, в редких случаях она продолжается минуту.

В начале землетрясения удары бывают обыкновенно часты, до трех в секунду, затем они становятся все реже и реже. Тот срок, в течение которого повторяются в данной местности удары, называется периодом землетрясения. Он отличается различной продолжительностью — от нескольких минут до нескольких лет; например, в Верненском землетрясе­нии он продолжался около трех лет.

Фокидское землетрясение 1870 г. (Фокида — провинция в Греции), беспримерное по силе, продолжалось три года и дало до 750 тысяч ударов (из которых 300 сопровождалось страшными разрушениями). Наибольшей силой отличаются удары в начале землетрясе­ния, к концу его периода удары постепенно замирают. Самые первые удары бывают обыкновенно слабее тех, которые следу­ют непосредственно за ними.

Карта сейсмических областей Земли

Землетрясения могут неоднократно повторяться в одном и том же районе. В связи с этим различают сейсмические области, где землетрясения часты, например побережье Тихого океана (Японские острова, Курильские, Алеутские, Филиппинские, Ан­ды, а из других горных районов — Апеннины, Карпаты, Кавказ, Тянь-Шань, Гималаи), страны Латинской Америки. Землетрясения часто являются последствием перемещения тектонических плит земной коры. Карта сейсмических областей Земли

В Москве заметные колебательные движения были отмече­ны несколько раз: в 1445 г., как говорит летопись:

В 6 час. нощ­и потрясеся град Москва, Кремль и посад весь и храм поколебашеся, мнози люди не спяще и слышавши то, во многи скорби быша и живота отчаявшеся.

Затем отмечались сотрясе­ния также в 1802 г. и в 1940 г. Более незначительные колебания имели местный характер и были вызваны провалами кровель известковых пустот. Москва белокаменная в основном на глу­бине 10—30 метров лежит на каменноугольных известняках, в которых встречаются значительные пустоты, обусловленные раз­мывающей деятельностью воды, (подробнее: Горные породы слагающие земную кору).

При постройке метро такие пустоты действительно были обнаружены во многих местах.

Что такое сейсмограф и для чего он нужен?

Первый сейсмограф, упоминание о котором осталось в истории, был создан в Китае почти две тысячи лет назад. Ученый астроном Чжан Хен изготовил для китайского императора огромную двухметровую чашу из бронзы, стенки которой поддерживали восемь драконов. В пасти каждого из драконов лежал тяжелый шар.

Внутри чаши был подвешен маятник, который при подземном толчке ударял о стенку, заставляя пасть одного из драконов раскрыться и выронить шар, падавший прямо в рот одной из больших бронзовых жаб, сидящих вокруг чаши. По описанию, прибор мог регистрировать землетрясения, происходящие на расстоянии до 600 км от места, где был установлен.

Строго говоря, каждый из нас может сам изготовить простейший сейсмограф. Для этого нужно подвесить гирю с заостренным концом точно над ровной поверхностью. Любое колебание грунта заставит гирю колебаться. Если припудрить площадку под грузом порошком мела или мукой, то прочерченные острым концом гирьки полоски укажут силу и направление колебаний.

Правда, такой сейсмограф для жителя большого города, дом которого находится рядом с оживленной улицей, не годится. Проезжающие тяжелые грузовики то и дело будут колебать почву, вызывая микроколебания маятника.

Что такое сейсмограф и для чего он нужен?

Первый сейсмограф современной конструкции изобрел русский ученый, князь Б. Голицын, который использовал преобразование механической энергии колебаний в электрический ток.

Конструкция довольно проста: грузик подвешивается на вертикально или горизонтально расположенной пружине, а к другому концу груза крепится перо самописца.

Вращающаяся бумажная лента служит для записи колебаний груза. Чем сильнее толчок, тем дальше отклоняется перо и дольше колеблется пружина. Вертикальный груз позволяет регистрировать горизонтально направленные толчки, и наоборот, горизонтальный самописец записывает толчки в вертикальной плоскости. Как правило, горизонтальная запись ведется в двух направлениях: север–юг и запад-восток.

Что такое сейсмограф и для чего он нужен?

Записи сейсмографов необходимы для изучения закономерностей появления подземных толчков. Этим занимается наука, называемая сейсмологией. Наибольший интерес для сейсмологов представляют районы, расположенные в так называемых сейсмически активных местах – в зонах разломов земной коры. Там нередки извержения вулканов и передвижения огромных пластов подземных пород – т.е. то, что обычно вызывает землетрясения.

Как правило, крупные землетрясения не возникают неожиданно. Им предшествуют серии мелких, почти незаметных толчков особого характера. Научившись предсказывать землетрясения, люди смогут избегать гибели из-за этих катаклизмов и минимизировать наносимый ими материальный ущерб.

Сейсмо́граф

Прибор для записи упругих колебаний земной коры, вызванных землетрясениями или искусственными взрывами

Зачем нужны сейсмографы?


Все записи сейсмографов помогают ученым разобраться в закономерности наступления всех колебаний. На этой почве зародилась наука, названная сейсмологией. Наиболее часто под изучение подходят зоны, где землетрясения — постоянная ситуация, например, в горной местности или местах разломов. Там также происходят извержения вулканов наряду с осыпями, оползнями.

Как уже многие исследователи в этой сфере успели понять за счет практики, сильное землетрясение произвольным образом не возникает. То есть перед его наступлением необходимы более слабые толчки, вследствие которых и предсказывают наступление серьезной катастрофы. Такие выводы помогают людям приготовиться к возможным потерям, покинуть дом, взяв необходимые вещи.

Принцип работы

схематичное изображение сейсмографа

Принцип работы сейсмографа основан на передаче колебаний предметам, установленным на участке земной коры. При нахождении одной плиты земной коры на другую накапливается огромное количество энергии, при ее высвобождении происходит сотрясение.

Что такое сейсмограф? Современные приборы состоят из маятника, подвешенного на нити и закрепленного к стойке, прочно стоящей на грунте. На конце маятника имеется перо, которое при колебании будет вычерчивать амплитуду значения деформации. Барабан с бумагой, на которой будет отображаться процесс землетрясения, устанавливается также на грунте жестко. Когда происходит землетрясение, маятник за счет инерции остается на месте, а барабан с бумагой совершает колебательные движения, вычерчивая значение энергии, высвобождаемой при явлении землетрясения. Современные приборы способны контролировать даже незначительные изменения, не несущие разрушения.

Что такое сейсмограф у животных? Их организм устроен так, что малейшие изменения в атмосфере и состоянии земной поверхности в радиусе нескольких километров вызывают у них тревогу. Срабатывает закон самосохранения, и они покидают опасные территории. Самыми чувствительными к явлению землетрясения считаются относящиеся к видам амфибий и рептилий, то есть змеи, лягушки, ящерицы.

Современные сейсмографы способны определять и измерять амплитуду колебаний в трех плоскостях. Измеряя виброскорость, сейсмографы имеют диапазон частот измерения от 0,3 до 500 Гц, при диапазоне измерения скорости колебания — от 0,0002 до 20 мм/с. Сейсмографы бывают как переносные, так и стационарные. Последние выполняют больших размеров и устанавливают конкретно один раз и на весь срок службы. Переносные возможно переустанавливать в определенное место в зависимости от местности. Все современные модели снабжены программными интерфейсами и передают напрямую все свои измерения в базу данных на компьютер.

изображение колебаний

Что такое сейсмограф и куда его установить? Его размещают на потенциально опасных участках, где возможны проявления колебаний земной коры. Переносные сейсмографы устанавливают на участках горных или подземных разработок, чтобы избежать человеческих жертв, предупредив землетрясения и эвакуировав рабочий персонал. При установке следует учитывать, что прибор может давать серьезные погрешности, если устанавливать его вблизи дорог, где возможен проезд тяжелой техники.

Чжан Хэн и первый в мире сейсмограф


С глубокой древности Китай был сейсмоопасным регионом. В исторических хрониках содержится немало сведений о землетрясениях, разрушавших целые города ещё до нашей эры. Для большой территории Империи Хань каждое подобное землетрясение несло огромную опасность — внешние враги не брезговали воспользоваться чужой бедой, устраивая налеты на поврежденные города и грабя дезориентированных жителей.

Чтобы пресекать подобные случаи и вовремя помогать собственному населению, необходимо было сразу же узнавать о произошедшей трагедии и немедленно выдвигаться к месту событий. Где же ещё, как не в Китае, должен был появиться первый сейсмограф? Его создателем стал выдающийся древнекитайский учёный Чжан Хэн.


Китайский изобретатель Джан Хэн

Чжан Хэн родился в семье обедневшего китайского чиновника в 78 году н.э. С детства проявляя трудолюбие и тягу к знаниям, Чжан Хэн всегда выделялся среди своих сверстников. Молодой человек быстро продвигался по карьерной лестнице, поэтому неудивительно, что уже в 37 лет он занял одну из самых уважаемых должностей в империи Хань — пост придворного историографа-астролога. За свою жизнь Чжан Хэн придумал множество интересных изобретений, усовершенствовал географические карты Китая, внес большой вклад в развитие математики. Кроме того, он стал первым, кто утверждал, что свет Луны — это отраженный солнечный свет. Но самым известным его творением является сейсмограф, который он представил императору в 132 году н.э после того, как очередное землетрясение нанесло большой ущерб столице. Если верить древнекитайским авторам, удивительный сейсмограф позволял регистрировать землетрясения, происходящие за сотни километров от места нахождения прибора.

Сейсмограф Чжан Хэна мало чем напоминает современные приборы для измерения подземной активности. Он представляет собой огромный медный сосуд, внутри которого располагался прикреплённый к вершине маятник. К маятнику были подведены 8 рычагов, распределённых равномерно по окружности. Под воздействием малейших подземных толчков от бушующего вдалеке землетрясения маятник отклонялся в сторону, активируя один из рычагов, который, в свою очередь, крепился другим концом к выходящей наружу голове дракона с находящимся внутри металлическим шаром. Система пружин сбрасывала шар вниз в фигуры жаб с широко открытым ртом. Упавший шар создавал гулкий звон, который был слышен по всему дворцу.

JARRE HOU FENG - sismomètre ( inventé par le chinois Zhang Heng en l’an 132 )


Современный экземпляр первого в мире сейсмографа

Сейсмограф пришёлся по нраву императору и с тех пор всегда находился в рабочем состоянии, готовый предупредить о случившейся беде. Данный сейсмограф стал первым в истории, увековечив имя своего создателя. Судьба же самого Чжан Хэна круто изменилась через 4 года после изобретения прибора: в результате дворцовых интриг учёный был изгнан из столицы и назначен управляющим отдаленной провинцией империи, где он работал до конца своей жизни.

EastHanSeismograph


Современный экземпляр первого в мире сейсмографа

Но остаётся самый главный вопрос — действительно ли сейсмограф Чжан Хэна регистрировал землетрясение, или описания его работы чересчур приукрашены? Интересно, что во всех сохранившихся описаниях большое внимание уделяется именно внешнему виду сейсмографа, а не принципу его работы. Прибор безусловно красив, а его дизайн поистине оригинален, но современным исследователям хотелось бы больше узнать о его внутренней начинке. Нет сомнений, что главной деталью внутреннего механизма являлся подвешенный маятник с невероятной точностью умевший реагировать на подземные толчки, происходившие на больших расстояниях. Как именно был он закреплён в сосуде и что позволяло ему замечать подземные толчки, которые не мог ощутить человек? К сожалению, это так и остаётся главной загадкой.

Конечно, энтузиасты много раз предпринимали попытки создать похожий прибор. Все сейсмографы Чжан Хэна, которые мы сегодня наблюдаем в музеях — это работы современных мастеров. При изготовлении внутренностей данных сейсмографов примерялись передовые материалы, а сам маятник изготавливался с ювелирной точностью, которая, при всём уважении к древнекитайским умельцам, не могла быть достигнута две тысячи лет назад. Расположенные во многих частях света, эти приборы ни разу не смогли зарегистрировать ни одного землетрясения. Хотя некоторые из природных бедствий были довольно сильными и даже привели к многочисленным жертвам.

Но, быть может, мы просто недооцениваем гений изобретателя, который почти два тысячелетия назад смог с помощью простейших технологий создать удивительно точный работающий сейсмограф?

Принцип работы первого китайского сейсмографа

Схема, по которой работал аппарат была следующей:

  1. Когда начиналось землетрясение, первые толчки земли заставляли детектор трястись.
  2. При этом, шарик, который был помещен внутрь дракона, начинал двигаться.
  3. Затем он падал из пасти мифической рептилии прямо в рот жабы.

Принцип работы китайского сейсмографа. Источник фото - baidu.com

Принцип работы китайского сейсмографа.Во время падения шарика раздавался характерный лязгающий звук. Удивительно, но первый сейсмограф указывал даже направление, в котором находился эпицентр землетрясения (для этого на приборе были прикреплены дополнительные драконы). К примеру, если шар выпал из дракона с восточной части прибора, значит, беды нужно ждать на западе.

Китайский сейсмограф. Источник фото - baidu.com

В древние времена считалось, что землетрясения – очень недобрый знак и гнев небес. В древней китайской философии даже было придумано специальное ученье, которое разбирало по косточкам баланс между двумя силами Инь и Ян. Естественно, эта наука не могла обойтись без объяснения такого феномена, как землетрясение. По мнению китайцев того времени, земля сотрясается не просто так, а из-за глобального нарушения баланса.

Почему иногда случаются подземные толчки, сила которых может привести к катастрофе? Все списывалось на неправильные решения китайских правителей. Увеличились налоги? Небеса накажут Китай землетрясением! Развязана война? Жди беды! Большой процент землетрясений, которые происходили тогда, были скрупулезно описаны. Историки считали важным писать обо всем, что творилось в такой неблагоприятный день.

Благодаря исследованиям Чжан Хэна было установлено, что землетрясения -естественное явление, узнать о котором можно заранее. Для этой цели он и создал сейсмограф.

Ответы на вопросы различных тематик и направлений!
Добавляйте свои ответы в помощь другим!
С нами вам не страшна никакая викторина!

Вопрос: Как называется прибор при помощи которого измеряют силу землетрясения?

Ответ: Сейсмограф

Похожие вопросы:

Вопрос: При помощи какого из этих приборов обычно измеряют влажность воздуха?
Ответ: психрометр
Ответы для викторин: термометр, барометр, манометр
Вопрос: В каких единицах измеряют силу электрического тока?
Ответ: Ампер
Вопрос: По какой шкале измеряют силу землетрясений?
Ответ: По шкале Рихтера
Вопрос: Каким прибором измеряют силу тока?
Ответ: Амперметр
Ответы для викторин: Вольтметр, Омометр, Манометр
Вопрос: При помощи какого устройства обычно регулируют силу тока в электрической цепи?
Ответ: Реостат

Если вы участвуете в викторине, где необходимо ответить на вопрос за короткий промежуток времени, то этот сайт для Вас! Быстрый поиск на сайте поможет вам в этом.

Все ответы на вопросы прошли тщательную проверку на истинность. Случай ошибки крайне маловероятен, но всё же, если вы обнаружили неправильный ответ или повторяющийся вопрос, нажмите кнопку "пожаловаться" рядом с неверным ответом. Будет подана заявка на дополнительную проверку и ответ будет исправлен. Оставить отзыв

Шкала магнитуды землетрясений Рихтера: появление, принцип вычислений и какими приборами измеряется


Но даже в таком внезапном и разрушительном явлении ученые давно нашли варианты по наблюдению, вычислению и подсчетам силы подземных толчков. Шкала Рихтера, о которой мы будем сегодня говорить, как раз и является единицей измерения силы землетрясения и широко используется в сейсмологии по наши дни.

Шкала Рихтера является международной единицей измерения, которая определяет и классифицирует величины: силу и скорость сотрясений земной коры при начале сейсмической активности.

Шкала основана на измерении энергии, выделяемой перемещением коры в эпицентре. Сила землетрясения отсчитывается от энергии, то есть магнитуды землетрясения. Магнитуда землетрясения – величина, характеризующая энергию, выделившуюся при землетрясении в виде сейсмических волн.

Стоит отметить, что магнитуда (шкала Рихтера) – это не то же самое, что интенсивность землетрясения. Последнюю высчитывают по шкалам интенсивности волн в земной поверхности.

Интенсивность землетрясения – мера величины сотрясения земной поверхности при землетрясении на охваченной им территории.

История появления шкалы Рихтера

С помощью шкалы Рихтера невозможно измерить величину землетрясений магнитудой более 8. Для измерения силы очень мощных землетрясений используются другие методы.

Шкалы интенсивности землетрясений в разных странах разные, к примеру:


В России это 12-балльная шкала Медведева-Шпонхойера-Карника;
В Европе применяется также 12-балльная Европейская макросейсмическая шкала;
В США – 12-балльная модифицированная шкала Меркалли;
В Японии, известной своими землетрясениями, – 7-балльная шкала Японского метеорологического агентства.

Шкала Рихтера была разработана в 1935 году американским сейсмологом Чарльзом Рихтером и его коллегой Бено Гутенбергом как способ количественной оценки величины или силы землетрясений. Рихтер, изучавший землетрясения в Калифорнии в то время, нуждался в простом способе точно выразить то, что качественно было очевидно и тогда: что одни землетрясения малы (поверхностны), а другие велики (глубоки). Но хоть это и было очевидно, доказательств тому не было.


Современные сейсмологи в первую очередь смотрят в корень проблемы – в разломы. Сегодня землетрясения и движение разломов неразрывно связаны в сознании сейсмологов – настолько, что, услышав о произошедшем землетрясении, они сразу же спрашивают о разломе, который его вызвал.

Например, землетрясение магнитудой 6,9 в 1994 году в Нортридже, которое привело к серьезным разрушениям в Лос-Анджелесе, было вызвано движением двух-четырех-метрового пласта в разломе длиной около 12 и шириной 15 километров.

Но когда Чарльз Рихтер взялся за вопрос, его внимание, напротив, было сосредоточено на самой вибрации земли, которую он мог легко отслеживать с помощью сейсмометров в Калифорнийском технологическом институте (Caltech). Для Рихтера землетрясение большой магнитуды было землетрясением лишь с сильной вибрацией Земли. Таким образом, для шкалы Рихтера нет прямой связи ни с одним из свойств первичного разлома, что вносило некую путаницу для понимания обывателями (то есть нами с вами, не связанным с сейсмологией).

Шкала Рихтера была смоделирована на основе шкалы звездных величин, используемой астрономами, которая количественно определяет объем света, испускаемого звездами (их светимость). Светимость звезды основана на телескопических наблюдениях ее яркости, которые корректируются для увеличения телескопа и расстояния звезды от Земли. Но поскольку светимость колеблется во многих десятках раз (например, Бетельгейзе в 50 000 раз ярче Альфы Центавры), астрономы вычисляют логарифм светимости, чтобы получить звездную величину: легко запоминаемое однозначное число.

Рихтер заменил измерения логарифма светимости на искомые – количество колебаний грунта, измеренные сейсмографом. Заметим, что в обоих случаях понятие силы довольно абстрактно: звездная величина – это не мера физического размера звезды (как можно было бы определить по ее диаметру), а скорее количество света, которое испускает звезда.

Сейсмическая величина – это не мера физического размера разлома землетрясения (как можно было бы количественно определить по его площади или его скольжению), а скорее величина вибрации, которую она испускает.


Аналог шкалы Рихтера определяется количеством энергии, выделяющейся от взрыва, и следующей после него сейсмической реакции волн земной коры.

Например, при землетрясении силой 2 балла выделяется количество энергии, равное 56 килограммам взрывчатого вещества. Конечно, поскольку эта энергия высвобождается на очень большой территории, мы даже ничего не чувствуем. Но когда площадь ограничена – мини-землетрясение будет ощутимым.

Также шкала Рихтера дает информацию не только о величине землетрясения, но и об энергии, выделяющейся при нем.

Разрушительная сила землетрясения пропорциональна 2/3 силы амплитуды колебания. Поэтому, когда интенсивность землетрясения увеличивается на одну единицу по шкале Рихтера, разрушительная сила землетрясения увеличивается в 10 (3/2) = 31,6 раза.

К примеру, магнитуда 3 – это крошечное землетрясение. Магнитуда в 6 баллов – это та величина, которая может нанести существенный ущерб. Магнитуда 9 может вызвать даже цунами, подобно тому, что наблюдалось в декабре 2004 года в Индийском океане .


В первоначальной формулировке Рихтера землетрясение на расстоянии 100 километров, которое вызвало сигнал амплитудой в один миллиметр на бумажном регистраторе сейсмометра Калтеха, было произвольно определено как магнитуда 3 (увеличение сейсмометра Рихтера составило около 2800, поэтому один миллиметр на бумажной записи соответствует примерно 0,36 микрона фактического движения Земли). Землетрясение на том же расстоянии, которое произвело 10-миллиметровую амплитудную запись, было обозначено магнитудой 4, 100-миллиметровая амплитуда – магнитудой 5 и так далее. В дальнейшем Рихтер разработал корректирующие таблицы, которые позволяли вычислять величины независимо от фактического расстояния землетрясения от сейсмометра.


Также магнитуда может быть легко определена из измерений, сделанных сейсмометром, который не должен быть расположен особенно близко к разлому. Действительно, современные сейсмометры могут регистрировать землетрясения магнитудой 5 и выше, происходящие в любой точке мира. Недостатком шкалы Рихтера является то, что величина – это единственное число, которое не может полностью охарактеризовать сложное явление, такое как землетрясение. Землетрясения с одинаковой магнитудой могут различаться многими фундаментальными способами, в том числе направлениями колебаний и их относительной амплитудой в разные периоды во время толчков. Эти различия могут привести к землетрясениям одинаковой величины, имеющим существенно разный уровень разрушительности.

Фактически с помощью современных чувствительных сейсмографов можно идентифицировать землетрясения с отрицательным значением по шкале Рихтера.

Разрушительная сила землетрясения пропорциональна 2/3 силы амплитуды колебания. Поэтому, когда интенсивность землетрясения увеличивается на одну единицу по шкале Рихтера, разрушительная сила землетрясения увеличивается в 10 (3/2) = 31,6 раза.

Развитие теории


И, наконец, начиная с середины 1960-х годов, сейсмологи добились довольно полного понимания того, как скользящий разлом порождает колебания грунта. Важной величиной, характеризующей прочность разлома, является сейсмический момент – алгебраическое произведение площади разлома, скольжения разлома и жесткости окружающей породы.

Как говорят сейсмологи, землетрясение с большой магнитудой соответствует разлому с большим моментом, причем увеличение на единицу величины соответствует увеличению момента примерно в 30 раз. Но эта связь неточна, есть много случаев, когда небольшие сдвиги вызывают неожиданно большое землетрясение или наоборот.

Читайте также: