Магнитуда землетрясения

Магниту́да землетрясе́ния (от  «важность, значительность, крупность, величие») — величина, характеризующая энергию, выделившуюся при землетрясении в виде сейсмических волн. Первоначальная шкала магнитуды была предложена американским сейсмологом Чарльзом Рихтером в 1935 году, поэтому в обиходе значение магнитуды подразумевается по шкале Рихтера.

Магнитуда землетрясения и балльная шкала интенсивности землетрясения 
Шкала Рихтера содержит условные единицы (от 1 до 9,5) — магнитуды, которые вычисляются по колебаниям, регистрируемым сейсмографом. Эту шкалу часто путают со шкалой интенсивности землетрясения в баллах (по 7 или 12-балльной системе), которая основана на внешних проявлениях подземного толчка (воздействие на людей, предметы, строения, природные объекты). Когда происходит землетрясение, то сначала становится известной именно его магнитуда, которая определяется по сейсмограммам, а не интенсивность, которая выясняется только спустя некоторое время, после получения информации о последствиях.

Правильное употребление: «землетрясение магнитудой 6,0».

Прежнее неправильное употребление: «землетрясение силой 6 баллов по шкале Рихтера».

Неправильное употребление: «землетрясение магнитудой 6 баллов», «землетрясение силой в 6 магнитуд по шкале Рихтера».

Шкала Рихтера 

Рихтер предложил для оценки силы землетрясения (в его эпицентре) десятичный логарифм перемещения  (в микрометрах) иглы стандартного сейсмографа Вуда — Андерсона, расположенного на расстоянии не более 600 км от эпицентра:
 где  — корректирующая функция, вычисляемая по таблице в зависимости от расстояния до эпицентра. Энергия землетрясения примерно пропорциональна  то есть увеличение магнитуды на 1,0 соответствует увеличению амплитуды колебаний в 10 раз и увеличению энергии примерно в 32 раза.

Эта шкала имела несколько существенных недостатков:
 Рихтер использовал для градуировки своей шкалы малые и средние землетрясения южной Калифорнии, характеризующиеся малой глубиной очага.
 Из-за ограничений используемой аппаратуры шкала Рихтера была ограничена значением около 6,8.
 Предложенный способ измерения учитывал только поверхностные волны, в то время как при глубинных землетрясениях существенная часть энергии выделяется в форме объёмных волн.

В течение следующих нескольких десятков лет шкала Рихтера уточнялась и приводилась в соответствие с новыми наблюдениями. Сейчас существует несколько производных шкал, самыми важными из которых являются:

 Магнитуда объёмных волн

 

где  — амплитуда колебаний земли (в микрометрах),  — период волны (в секундах), и  — поправка, зависящая от расстояния до эпицентра  и глубины очага землетрясения .

 

 

Эти шкалы плохо работают для самых крупных землетрясений — при  ~ 8 наступает насыщение.

Сейсмический момент и шкала Канамори 
В 1977 году сейсмолог Хиро Канамори из Калифорнийского технологического института предложил принципиально иную оценку интенсивности землетрясений, основанную на понятии сейсмического момента.

Сейсмический момент землетрясения определяется как
 
где
  — модуль сдвига горных пород, порядка 30 ГПа,
  — площадь, на которой замечены геологические разломы,
  — среднее смещение вдоль разломов.

Таким образом, в единицах СИ сейсмический момент имеет размерность Па⋅м2⋅м = Н⋅м.

Магнитуда по Канамори определяется как

 
где 0 — сейсмический момент, выраженный в Н⋅м.

Шкала Канамори хорошо согласуется с более ранними шкалами при  и лучше подходит для оценки крупных землетрясений.

Энергия землетрясения 
В каком-то смысле различные способы измерения магнитуды землетрясений являются приближениями к «идеальной» энергетической шкале:

 

где  — энергия землетрясения в джоулях.

Сейсмическая энергия, выделяемая при подземном ядерном взрыве мощностью в 1 мегатонну (4,184·1015 Дж), эквивалентна землетрясению с магнитудой около 6. Стоит заметить, что даже при подземном ядерном взрыве с наибольшим сейсмическим действием, когда ядерный заряд помещён в достаточно компактную горную выработку на большой глубине в твёрдых породах (камуфлетный взрыв), только небольшая часть общей энергии взрыва (порядка процента) преобразуется в регистрируемые сейсмические колебания. Эта доля ещё меньше при наземном и особенно воздушном ядерном взрыве. Изменение энерговыделения при ядерном взрыве в 1000 раз при прочих равных условиях изменяет магнитуду на две единицы; так, например, подземный взрыв с энерговыделением в 1 кт эквивалентен землетрясению с магнитудой около 4.

Частота землетрясений разной магнитуды 
За год на Земле происходит примерно:
 1 землетрясение с магнитудой 8,0 и выше;
 10 — с магнитудой 7,0—7,9;
 100 — с магнитудой 6,0—6,9;
 1000 — с магнитудой 5,0—5,9.

Сильнейшее зарегистрированное землетрясение в истории современных наблюдений произошло в Чили в 1960 году, его магнитуда по шкале Канамори составляла 9,5.

См. также 
 12-балльная сейсмическая шкала
 Шкала Японского метеорологического агентства
 Шкала Росси-Фореля
 Шкала Фудзиты
 Шкала Меркалли

Примечания

Ссылки 
 [geology.about.com/cs/quakemags/a/aa060798.htm Measuring Earthquake Magnitudes]
 USGS: Measuring earthquakes

Сейсмология
Магнитуды землетрясений
Землетрясения
Безразмерные параметры