مقياس ريختر
جزء من سلسلة مقالات عن الزلازل |
---|
الأنواع |
هزة سابقة • هزة تابعة • الدفع الأعمى مزدوج • بين الصفائح • داخل الصفيحة الدفع الهائل • مثارة عن بعد • بطيء تحت الماء • قص فائق تسونامي • Earthquake swarm |
الأسباب |
حركة الفوالق • نشاط بركاني • Induced seismicity |
الخصائص |
مركز الزلزال • بؤرة الزلزال • منطقة الظل موجة سيزمية • الموجة پي • الموجة إس |
القياس |
مقاييس زلزالية • السيزموگراف مقياس مدة الزلزال |
التنبؤ |
اللجنة المنسقة لتوقع الزلازل حساس بالزلازل |
أخرى |
فصم موجة القص • معادلة أدمز-وليامسون مناطق فلين-إنگدال • هندسة الزلزال Seismite • علم الزلازل |
مقياس ريختر Richter scale[1] /ˈrɪktər/ —يُطلق عليه أيضاً مقياس شدة ريختر ومقياس گوتنبرگ-ريختر[2]—وهو مقياس لقوة الزلزال، طوره تشارلز فرانسس ريختر وقدمه في بحثه التاريخي عام 1935، حيث أطلق عليه "مقياس الشدة".[3] نُقّح ذلك لاحقاً وأُعيد تسميته بـ مقياس الشدة الموضعي، المشار إليه باسم ML أو ML .
بسبب أوجه القصور المختلفة للمقياس الأصلي ML ، تستخدم معظم هيئات علم الزلازل الآن مقاييس أخرى مماثلة مثل مقياس درجة العزم (Mw ) للإبلاغ عن شدة الزلزال، ولكن كثيراً من وسائل الإعلام لا تزال تشير بشكل خاطئ إلى هذه المقادير "ريختر". تحتفظ جميع مقاييس الشدة بالحرف اللوغاريتمي الخاص بالأصل ويتم تحجيمها بحيث تحتوي على قيم رقمية قابلة للمقارنة (عادةً في منتصف المقياس). نظراً للتباين في الزلازل، من الضروري فهم أن مقياس ريختر يستخدم اللوغاريتمات ببساطة لجعل القياسات قابلة للتحكم (أي عوامل زلزال بقوة 10³ بينما الزلزال بقوة 5 درجات أقوى 100 مرة من ذلك).[4]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
التطوير
طور هذا النظام عالم الزلازل الأمريكي، تشارلز ريختر عام 1935. بدأ عمله في فيه بمتابعة تسجيلات الزلازل وتحديد مواقع الهزات الأرضية، ووضع جدولاً يضم مراكز الزلازل وأوقات حدوثها، باشراف هاري وود الذي كان مسؤولاً عن برنامج رصد الزلازل ودراستها في كاليفورنيا مع ماكسويل ألين، وكانت عملية التسجيل تتم اعتماداً على سبع محطات متباعدة باستخدام راسمة الزلازل التي تعمل على مبدأ الفتل الأفقي التي صنعها وود وأندرسن. واقترح ريختر مقارنة قوة الزلازل اعتماداً على المطالات المقاسة المسجلة في تلك المحطات مع إدخال تصحيح ملائم للمسافة التي تفصل بين المحطة وقوة الزلزال، غير أن النتائج لم تكن مرضية. وفي الوقت نفسه كان العالم الياباني ك. واداتي يعمل على مقارنة قوة الزلازل برسم الحركة الأرضية العظمى بدلالة المسافة عن مركز الزلزال السطحي، ولما حاول ريختر إجراء مقارنة مشابهة بدا المدى بين المطالات الأصغر والأكبر كبيراً للغاية. وبناءً على اقتراح بينو گوتنبرگ رسم ريختر المطالات لوغاريتمياً فتوصّل إلى تصنيف قوة الزلازل بمطابقتها الواحد فوق الآخر، وتحريك منحنياتها المتوازية على الرسم أفقياً وغدا بالإمكان تشكيل منحنٍ وسطي نموذجي، وتمييز الأحداث المستقلة باستخدام الفروقات اللوغاريتمية الإفرادية على المنحني النموذجي، وغدت مجموعة هذه الفروقات مسجّلة عددياً على سلم المقياس الآلي الجديد، الذي اشتهر فيما بعد باسم مقياس ريختر.[5]
التفاصيل
حُدد مقياس ريختر في عام 1935 لظروف وأدوات معينة؛ تشير الظروف الخاصة إلى أنه تم تعريفه لجنوب كاليفورنيا و"يتضمن خصائص التخميد لقشرة ووشاح جنوب كاليفورنيا."[6]ستصبح الأداة الخاصة المستخدمة مشبعة بالزلازل القوية وغير قادرة على تسجيل قيم عالية. وقد استُبدل المقياس في السبعينيات بـ مقياس درجة العزم (MMS، الرمز Mw )؛ بالنسبة للزلازل المقاسة بشكل كافٍ بمقياس ريختر، فإن القيم العددية هي نفسها تقريباً. على الرغم من أن القيم التي تم قياسها للزلازل الآن هي Mw ، فقد أُبلغ عنها بواسطة الصحافة كقيم ريختر، حتى بالنسبة للزلازل التي تزيد قوتها عن 8، عندما يصبح مقياس ريختر غير مفيد.
بقوم مقياسا ريختر وMMS بقياس "الطاقة" التي يطلقها الزلزال. كما يصنف مقياس آخر، مقياس مركالي المعدل، الزلازل من خلال آثارها، من الزلازل التي يمكن اكتشافها بواسطة الأدوات ولكن غير ملحوظ إلى كارثي. وكما لا تترابط الطاقة والتأثيرات؛ يمكن لزلزال ضحل في منطقة مأهولة بالسكان بها أنواع معينة من التربة أن يكون أكثر شدة بكثير من زلزال عميق أكثر نشاطاً في منطقة معزولة.
وُصفت العديد من المقاييس تاريخياً باسم "مقياس ريختر"،[بحاجة لمصدر] خاصةً الشدة الموضعية ML ومقياس الموجة السطحية Ms . بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام حجم موجة الكتلة، mb ، وشدة العزم، Mw ، MMS المختصرة، على نطاق واسع لعقود. هناك طريقتان جديدتان لقياس الشدة في مرحلة التطوير بواسطة علماء الزلازل.
صُممت جميع مقاييس الشدة لإعطاء نتائج متشابهة عددياً. لقد تم تحقيق هذا الهدف بشكل جيد ML ، Ms ، وMw .[7][8]يعطي المقياس mb قيماً مختلفة إلى حد ما عن المقاييس الأخرى. والسبب في وجود العديد من الطرق المختلفة لقياس نفس الشيء هو أنه على مسافات مختلفة، ولأعماق مركزية مختلفة، ولأحجام زلازل مختلفة، يجب قياس اتساع أنواع مختلفة من الموجات المرنة.
ML هو المقياس المستخدم لمعظم الزلازل المبلغ عنها (عشرات الآلاف) بواسطة المراصد الزلزالية المحلية والإقليمية. بالنسبة للزلازل الكبيرة في جميع أنحاء العالم، فإن مقياس شدة العزم (MMS) هو الأكثر شيوعاً، على الرغم من أن Ms يُبلغ عنه أيضاً بشكل متكرر.
يتناسب العزم الزلزالي، Mقالب:Smallsub ، مع مساحة التصدع مضروباً في متوسط الانزلاق الذي حدث في الزلزال، وبالتالي فهو يقيس الحجم المادي للحدث. Mw مشتق منه تجريبياً ككمية بدون وحدات، مجرد رقم مصمم ليتوافق مع مقياس Ms .[9] التحليل الطيفي ضروري للحصول على Mقالب:Smallsub ، بينما يتم اشتقاق المقادير الأخرى من قياس بسيط لشدة موجة محددة بشكل خاص.
جميع المقاييس، باستثناء Mw ، مشبعة للزلازل الكبيرة، مما يعني أنها تستند إلى اتساع الموجات التي يكون طولها الموجي أقصر من طول تمزق الزلازل. هذه الموجات القصيرة (الموجات عالية التردد) هي مقياس قصير جداً لقياس مدى الحدث. ويبلغ الحد الأعلى الفعال الناتج للقياس لـ ML حوالي 7 وحوالي 8.5[10] لـ Ms .[11]
تُطوّر تقنيات جديدة لتجنب مشكلة التشبع وقياس الأقدار بسرعة للزلازل الكبيرة جداً. ويعتمد أحد هذه العوامل على الموجة P طويلة المدى؛[12]وتعتمد الأخرى على موجة مسار تم اكتشافها مؤخراً.[13]
إطلاق الطاقة من الزلزال،[14]التي ترتبط ارتباطاً وثيقاً بقوتها التدميرية، تتناسب مع قدرة 3⁄2 لمدى الاهتزاز (انظر مقياس درجة العزم للحصول على شرح). وبالتالي، فإن الاختلاف في المقدار 1.0 يعادل عامل 31.6 () في الطاقة المنبعثة؛ الفرق في المقدار 2.0 يعادل عامل 1000 () في الطاقة المنبعثة.[15]كما تُشتق الطاقة المرنة المشعة بشكل أفضل من تكامل الطيف المشع، ولكن يمكن أن يستند التقدير إلى mb لأن معظم الطاقة تحملها الموجات عالية التردد.
آلية القياس
يُحدد مقدار ريختر للزلزال من لوغاريتم سعة موجات المسجلة بواسطة أجهزة قياس الزلازل (يتم تضمين التعديلات للتعويض عن التباين في المسافة بين أجهزة قياس الزلازل المختلفة ومركز الزلزال). فالصيغة الأصلية:[16]
حيث A هي أقصى انحراف لجهاز قياس الزلازل وود أندرسون، يعتمد التابع التجريبي فقط A0 على المسافة المركزية للزلزال للمحطة، . من الناحية العملية، يتم حساب متوسط القراءات من جميع محطات المراقبة بعد التعديل مع التصحيحات الخاصة بالمحطة للحصول على قيمة ML .[16] بسبب الأساس اللوغاريتمي للمقياس، فإن كل زيادة في الحجم تمثل زيادة قدرها عشرة أضعاف في السعة المقاسة؛ من حيث الطاقة، تقابل كل زيادة عدد صحيح زيادة تبلغ حوالي 31.6 ضعف كمية الطاقة المنبعثة، وكل زيادة قدرها 0.2 تقابل تقريباً ضعف الطاقة المنبعثة.
الأحداث التي تزيد قوتها عن 4.5 تكون قوية بما يكفي ليتم تسجيلها بواسطة جهاز قياس الزلازل في أي مكان في العالم، طالما أن مستشعراته غير موجودة في منطقة ظل الزلزال.[17][18][19]
فيما يلي وصف للآثار النموذجية للزلازل بمقادير مختلفة بالقرب من مركز الزلزال.[20]القيم نموذجية فقط. يجب أخذها بحذر شديد نظراً لأن الشدة وبالتالي التأثيرات الأرضية لا تعتمد فقط على الحجم ولكن أيضاً على المسافة إلى مركز الزلزال، وعمق تركيز الزلزال أسفل مركز الزلزال، وموقع مركز الزلزال، و الظروف الجيولوجية.
الشدة | الوصف | الحد الأقصى النموذجي لشدة مركالي المعدلة[21] | متوسط آثار الزلزال | متوسط تواتر الحدوث عالمياً (تقديرياً) |
---|---|---|---|---|
1.0–1.9 | صغير | I | الزلازل الصغيرة، لا يُشعر بها، أو يشعر بها نادراً. مسجلة بواسطة أجهزة قياس الزلازل.[22] | مستمرة/عدة ملايين في السنة |
2.0–2.9 | طفيف | I | يُشعر به قليلاً من قبل بعض الناس. لا يسبب ضرر للمباني. | أكثر من مليون في السنة |
3.0–3.9 | II إلى III | غالباً ما يشعر به الناس، لكن نادراً ما يسبب ضرراً. يمكن ملاحظة اهتزاز الأشياء الداخلية. | أكثر من 100,000 في السنة | |
4.0–4.9 | خفيف | IV إلى V | اهتزاز ملحوظ للأشياء الداخلية وأصوات خشخشة. يشعر به معظم الناس في المنطقة التي ضرب بها الزلزال. كما يشعر به سكان خارج المنطقة التي ضرب بها الزلزال. عموماً يسبب من صفر إلى الحد الأدنى من الضرر. من المستبعد حدوث أضرار معتدلة إلى كبيرة. قد تسقط بعض الأشياء من على الرفوف أو تتعرض للسقوط. | 10000 إلى 15000 في السنة |
5.0–5.9 | معتدل | VI إلى VII | يمكن أن يتسبب في أضرار متفاوتة الخطورة للمباني سيئة التشييد. من صفر إلى أضرار طفيفة لجميع المباني الأخرى. يشعر به الجميع. | 1000 إلى 1500 في السنة |
6.0–6.9 | قوي | VII إلى IX | يلحق الأضرار بعدد معتدل من المباني جيدة البناء في المناطق المأهولة بالسكان. تنجو الهياكل المقاومة للزلازل من أضرار طفيفة إلى متوسطة. تتعرض الهياكل سيئة التصميم لأضرار متوسطة إلى شديدة. يُشعر به في مناطق أوسع؛ ما يصل إلى مئات الكيلومترات من مركز الزلزال. اهتزاز قوي إلى عنيف في المنطقة المركزية. | 100 إلى 150 في السنة |
7.0–7.9 | شديد | VIII أو أكبر | يتسبب في إلحاق أضرار بمعظم المباني، بعضها إلى انهيار جزئي أو كلي أو التعرض لأضرار جسيمة. من المحتمل أن تتعرض الهياكل جيدة التصميم للضرر. يشعر به السكان على مسافات كبيرة مع أضرار جسيمة تقتصر في الغالب على 250 كم من مركز الزلزال. | من 10 إلى 20 في السنة |
8.0–8.9 | عظيم | أضرار جسيمة للمباني ومن المحتمل أن يتم تدميرها. يتسبب في أضرار متوسطة إلى شديدة للمباني القوية أو المقاومة للزلازل. ضرر على مساحات واسعة. يشعر به سكان المناطق البعيدة. | مرة في السنة | |
9.0 وأكثر | دمار أو شبه دمار كامل - أضرار جسيمة أو انهيار لجميع المباني. يمتد الضرر الشديد والاهتزاز إلى أماكن بعيدة. تغييرات دائمة في تضاريس الأرض. | مرة كل 10 إلى 50 سنة |
(بناءً على وثائق المسح الجيولوجي الأمريكية.)[23]
تعتمد شدة الزلزال وعدد الوفيات على عدة عوامل (عمق الزلزال، موقع مركز الزلزال، والكثافة السكانية، على سبيل المثال لا الحصر) ويمكن أن تختلف على نطاق واسع.
تحدث ملايين الزلازل الصغيرة كل عام في جميع أنحاء العالم، أي ما يعادل مئات الزلازل كل ساعة كل يوم.[24]من ناحية أخرى، تحدث الزلازل التي تبلغ قوتها 9+ مرة واحدة سنوياً في المتوسط.[24] كان أكبر زلزال مسجل هو زلزال تشيلي العظيم في 22 مايو 1960، والذي بلغت قوته 9.5 درجة على مقياس درجة العزم.[25]
اقترحت عالمة الزلازل سوزان هو أن زلزالاً بقوة 10 درجات قد يمثل حداً تقريبياً للغاية لما تستطيع المناطق التكتونية للأرض القيام به، والذي سيكون نتيجة أكبر نطاق مستمر معروف من الصدوع التي تنفجر معاً (على طول ساحل المحيط الهادئ للأمريكتين).[26] كما وجد بحث في جامعة توهكو في اليابان أن زلزالاً بقوة 10 درجات كان ممكناً نظرياً إذا تمزق 3,000 kilometres (1,900 mi) من الصدوع من أخدود اليابان إلى أخدود كوريل –كامتشاتكا معاً وتحرك بواسطة 60 metres (200 ft) (أو إذا حدث تمزق واسع النطاق مماثل في مكان آخر). مثل هذا الزلزال من شأنه أن يتسبب في حركات أرضية لمدة تصل إلى ساعة، مع تسونامي يضرب الشواطئ بينما لا تزال الأرض تهتز، وإذا حدث هذا النوع من الزلزال، فمن المحتمل أن يكون حدثاً واحداً في كل 10000 عام.[27]
أمثلة
الجدول التالي قوائم للطاقة التقريبية المكافئة لقوة تفجير تي إن تي - على الرغم من ملاحظة أن إنطلاق طاقة الزلال تكون تحت الأرض أكثر منها على سطح الأرض.[28] معظم الطاقة المنطلقة من الزلازل لا تنقل عبر السطح، بدلا من ذلك، فإنها تتبدد في قشرة الأرض والبنى التحتية الأخرى. على النقيض، فإن انفجار قنبلة ذرية صغيرة (انظر تأثير القنلة الذرية) لن يتسبب في اهتزازات بسيطة للأشياء الموجودة داخل الأماكن المغلقة، حيث أن طاقة القنبلة النووية تنطلق على سطح الأرض.
التالي، 31.623 to the power of 0 يساوي 1, 31.623 to the power of 1 يساوي 31.623 و31.623 to the power of 2 يساوي 1000. ولذلك، فإن زلزال بقوة 8.0 على مقياس ريختر يطلق طاقة أكبر 31.623 مرة من 7.0 وزلزال بقوة 9.0 على مقياس ريختر يطلق طاقة أكثر 1000 مرة من 7.0.
- الاختصارات المستخدمة: and . Those that have no denoted prefix are . يرجى ملاحظة أن المقياس يعبر عنه "برقم" (مثال 7.0) displayed for those quakes on this table may represent a significantly greater or lesser release in energy than by the correctly given magnitude (مثال ).
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
انظر أيضاً
- زلزال
- أكبر الزلازل حسب العزم الزلزالي
- مقياس سيزمي
- مقياس عزم الزلازل
- وكالة الأرصاد الجوية اليابانية لمقياس الكثافة سيزمية
- ترتيب العزم الزلزالي
- مقياس رون للطوارئ قياس العزم (الكثافة) في حالات الطوارئ
المصادر
|
وصلات خارجية
- CS1 maint: location missing publisher
- CS1 errors: URL
- CS1 errors: unsupported parameter
- CS1 errors: access-date without URL
- Articles using ML magnitude scale
- Articles using Mw magnitude scale
- Articles with unsourced statements from January 2020
- Articles using MS magnitude scale
- Articles using mb magnitude scale
- Articles using seismic moment M0
- مقاييس الزلازل
- جيولوجيا
- فيزياء أرضية