Fale sejsmiczne to wibracje trzęsienia ziemi które podróżują przez Ziemię; są rejestrowane na instrumentach zwanych sejsmografy. Sejsmografy rejestrują zygzakowaty ślad, który pokazuje zmienną amplitudę oscylacji gruntu pod instrumentem. Wrażliwe sejsmografy, które znacznie powiększają te ruchy naziemne, mogą wykryć silne trzęsienia ziemi ze źródeł z dowolnego miejsca na świecie. Czas, lokalizacje i wielkość trzęsienie ziemi można określić na podstawie danych zarejestrowanych przez stacje sejsmograficzne.
Wielkość Richtera skala został opracowany w 1935 roku przez Charlesa F. Richter z California Institute of Technology jako urządzenie matematyczne do porównywania wielkości trzęsień ziemi. Wielkość trzęsienia ziemi jest określana na podstawie logarytmu amplitudy fal zarejestrowanych przez sejsmografy. Uwzględniono dostosowania dotyczące zmiany odległości między różnymi sejsmografami a epicentrum trzęsień ziemi. W Skali Richtera wielkość jest wyrażana w liczbach całkowitych i ułamkach dziesiętnych. Na przykład wartość 5,3 wielkości można obliczyć dla umiarkowanego trzęsienia ziemi, a silne trzęsienie ziemi można ocenić jako wielkość 6,3. Ze względu na logarytmiczną podstawę skali, każdy wzrost wartości liczby całkowitej reprezentuje dziesięciokrotny wzrost zmierzonej wartości amplituda; jako oszacowanie energii, każdy krok liczby całkowitej w skali wielkości odpowiada uwolnieniu około 31 razy więcej energii niż ilość związana z poprzednią wartością liczby całkowitej.
Początkowo skalę Richtera można było zastosować tylko do zapisów z instrumentów identycznej produkcji. Teraz instrumenty są starannie skalibrowane względem siebie. W ten sposób wielkość można obliczyć z zapisu dowolnego skalibrowanego sejsmografu.
Trzęsienia ziemi o wielkości około 2,0 lub mniej są zwykle nazywane trzęsieniami ziemi; nie są powszechnie odczuwalne przez ludzi i są na ogół rejestrowane tylko na lokalnych sejsmografach. Wydarzenia o wielkości około 4,5 lub większej - jest kilka tysięcy takich wstrząsów rocznie - są wystarczająco silne, aby mogły zostać zarejestrowane przez wrażliwe sejsmografy na całym świecie. Wielkie trzęsienia ziemi, takie jak trzęsienie ziemi w Wielki Piątek w 1964 r. Na Alasce, mają wielkość 8,0 lub większą. Średnio co roku jedno trzęsienie ziemi o takiej wielkości występuje na świecie. Skala Richtera nie ma górnego limitu. Niedawno opracowano inną skalę, zwaną skalą wielkości momentu, w celu dokładniejszego badania wielkich trzęsień ziemi.
Skala Richtera nie służy do wyrażania obrażeń. Trzęsienie ziemi w gęsto zaludnionym obszarze, które powoduje wiele ofiar śmiertelnych i znaczne szkody mają taką samą wielkość jak szok w odległym obszarze, który nie robi nic więcej niż tylko przestraszyć dzikiej przyrody. Trzęsienia ziemi o dużej wielkości, które występują pod oceanami, mogą nawet nie być odczuwalne przez ludzi.
Wywiad NEIS
Poniżej znajduje się transkrypcja wywiadu NEIS z Charlesem Richterem:
Jak zainteresowałeś się sejsmologią?
CHARLES RICHTER: To był naprawdę szczęśliwy wypadek. W Caltech pracowałem nad doktoratem w fizyce teoretycznej u dr Roberta Millikana. Pewnego dnia zadzwonił do mnie do swojego biura i powiedział, że Laboratorium Sejsmologiczne szuka fizyka; to nie była moja linia, ale czy w ogóle mnie to interesowało? Rozmawiałem z Harrym Woodem, który był odpowiedzialny za laboratorium; w rezultacie dołączyłem do jego personelu w 1927 r.
Jakie były początki instrumentalnej skali wielkości?
CHARLES RICHTER: Kiedy dołączyłem do personelu pana Wooda, zajmowałem się głównie rutynowymi pomiarami sejsmogramy i lokalizacje trzęsień ziemi, aby można było stworzyć katalog epicentrów i czasów występowanie. Nawiasem mówiąc, sejsmologia zawdzięcza w dużej mierze nieuznany dług konsekwentnym wysiłkom Harry'ego O. Drewno na realizację programu sejsmologicznego w południowej Kalifornii. W tym czasie Pan Wood współpracował z Maxwell Alien przy historycznym przeglądzie trzęsień ziemi w Kalifornii. Nagrywaliśmy na siedmiu szeroko rozstawionych stacjach, wszystkie z sejsmografami skrętnymi Wood-Anderson.
Jakie modyfikacje były związane z zastosowaniem skali do trzęsień ziemi na całym świecie?
CHARLES RICHTER: Słusznie wskazujesz, że oryginalna skala wielkości, którą opublikowałem w 1935 r. utworzono tylko dla południowej Kalifornii i dla określonych rodzajów wykorzystywanych sejsmografów tam. Rozszerzenie skali na trzęsienia ziemi na całym świecie i nagrania na innych instrumentach rozpoczęto w 1936 roku we współpracy z Dr. Gutenbergiem. Obejmowało to wykorzystanie zgłoszonych amplitud fal powierzchniowych z okresami około 20 sekund. Nawiasem mówiąc, zwykłe oznaczenie skali wielkości na moje imię ma mniej niż sprawiedliwość dla wielką rolę, jaką dr Gutenberg odegrał w rozszerzeniu skali, aby zastosować ją do trzęsień ziemi we wszystkich częściach świat.
Wiele osób ma błędne wrażenie, że wielkość Richtera opiera się na skali 10.
CHARLES RICHTER: Wielokrotnie muszę skorygować to przekonanie. W pewnym sensie wielkość obejmuje kroki 10, ponieważ każdy wzrost o jedną wielkość reprezentuje dziesięciokrotne wzmocnienie ruchu gruntu. Ale nie ma skali 10 w sensie górnej granicy, jak w przypadku skal intensywności; w rzeczy samej, cieszę się, że prasa odnosi się teraz do otwartej skali Richtera. Liczby wielkości przedstawiają po prostu pomiar z zapisu sejsmografu - na pewno logarytmiczny, ale bez domyślnego pułapu. Najwyższe wielkości przypisane dotychczas rzeczywistym trzęsieniom ziemi wynoszą około 9, ale jest to ograniczenie na Ziemi, a nie w skali.
Istnieje inne powszechne nieporozumienie, że sama skala wielkości jest rodzajem instrumentu lub aparatu. Odwiedzający często proszą o „zobaczenie skali”. Niepokoi ich odwoływanie się do tabel i wykresów służących do zastosowania skali do odczytów pobranych z sejsmogramów.
Bez wątpienia często pytają Cię o różnicę między wielkością a intensywnością.
CHARLES RICHTER: To także powoduje wielkie zamieszanie wśród publiczności. Lubię używać analogii z transmisjami radiowymi. Ma to zastosowanie w sejsmologii, ponieważ sejsmografy lub odbiorniki rejestrują fale zakłóceń sprężystych lub fale radiowe, które są emitowane ze źródła trzęsienia ziemi lub stacji nadawczej. Wielkość można porównać do mocy wyjściowej w kilowatach stacji nadawczej. Intensywność lokalna w skali Mercalli jest następnie porównywalna z siłą sygnału na odbiorniku w danej lokalizacji; w efekcie jakość sygnału. Natężenie, takie jak siła sygnału, na ogół spada wraz z odległością od źródła, chociaż zależy to również od lokalnych warunków i drogi od źródła do punktu.
Ostatnio pojawiło się zainteresowanie ponowną oceną tego, co oznacza „rozmiar trzęsienia ziemi”.
CHARLES RICHTER: Udoskonalanie jest nieuniknione w nauce, gdy dokonujesz pomiarów zjawiska przez długi okres czasu. Naszym pierwotnym zamiarem było ścisłe zdefiniowanie wielkości w kategoriach obserwacji instrumentalnych. Jeśli ktoś wprowadza pojęcie „energii trzęsienia ziemi”, to jest to teoretycznie uzyskana ilość. Jeśli założenia zastosowane do obliczania energii zostaną zmienione, to poważnie wpłynie to na końcowy wynik, nawet jeśli można użyć tego samego zbioru danych. Dlatego staraliśmy się, aby interpretacja „wielkości trzęsienia ziemi” była jak najściślej powiązana z rzeczywistymi obserwacjami przyrządów, jak to możliwe. Okazało się oczywiście, że skala wielkości zakłada, że wszystkie trzęsienia ziemi są podobne, z wyjątkiem stałego współczynnika skalowania. I okazało się, że jest to bliższe prawdy, niż się spodziewaliśmy.