סולם ריכטר

סולם ריכטר הוא סולם מדידה לעצמתה ("מגניטודה" בלעז) של רעידת אדמה. נהוג לתאר רעידות אדמה לפי סולם ריכטר כאשר פונים לציבור הרחב, אף שכבר אינו בשימוש על ידי סייסמולוגים. סולם זה מתאים למדידת עצמת רעידת אדמה בהיקף מקומי, וכיום משתמשים סייסמולוגים בסולם מגניטודה לפי מומנט, הנחשב מדויק יותר ואינו מוגבל לנתונים מקומיים בלבד. סולם ריכטר פותח בשנת 1935 על ידי הגאולוג צ'ארלס ריכטר (Charles Francis Richter) בשיתוף עם בֶּנוֹ גוטנברג(אנ'), שניהם מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה (קאלטק). סולם ריכטר מציג את עצמתן של רעידות אדמה בסקאלה לוגריתמית (לפי בסיס   10 3 / 2 ≈ 31.6 {\displaystyle \ 10^{3/2}\approx 31.6} ). הדרגה בסולם ריכטר היא מדד יחסי של כמות האנרגיה שהשתחררה במוקד רעידת האדמה, בדומה למדידת דציבל. כלומר, רעידת אדמה שדרגתה 7 בסולם ריכטר גדולה פי 30 מזו של רעידת אדמה שדרגתה 6 מבחינת כמות האנרגיה שהשתחררה במוקד. הצורך בסקאלה לוגריתמית נובע מכך שגודלה של רעידת האדמה החזקה ביותר שנמדדה (9.5 בסולם ריכטר) גדולה פי 1,600,000,000 מזו של רעידה במגניטודה 0. הבסיס למדידה הוא תנודה של סייסמוגרף (מסוג מסוים) במרחק של 100 ק"מ ממוקד הרעש. מגניטודה של 1.0 בסולם ריכטר היא תנודה של מאית מיקרון. מגניטודה של 2.0 היא תנודה של עשירית מיקרון. מגניטודה של 3.0 היא תנודה של מיקרון וכן הלאה. כאמור, כמות האנרגיה המשתחררת בין דרגה אחת לשנייה בסולם ריכטר שקולה לפי 30 מהדרגה הקודמת. לכל רעידת אדמה מגניטודה אחת בלבד והיא תמיד מתייחסת רק למוקד הרעש. לסולם ריכטר אין סף עליון תאורטי, ואין סף תחתון. לצורך המחשה, ניתן להסביר את שיטת המדידה בעזרת האיור שמשמאל. הסקאלה השמאלית באיור מסמנת את הפרשי הזמנים בין הגעת גלי ה־P לתחנה הסייסמוגרפית, להגעת גלי ה־S לתחנה. המשמעות של הפרש זמנים זה היא כאמור מרחק התחנה ממוקד הרעידה. על כן לאורך הסקאלה הזו יש גם את סימון הפרשי הזמנים, וגם את משמעות המרחק של כל הפרש. הסקאלה הימנית היא גודל המשרעת המקסימלית (במילימטרים) של הסייסמוגרמה שנקלטה בתחנה (גודל המשרעת מבטא את כמות האנרגיה שהשתחררה במוקד כפונקציה של המרחק ממנו). הסייסמוגרמה בראש האיור מציגה גודל מקסימלי של 23 מ"מ והפרש זמנים בין הגעת גלי P לגלי S של 24 שניות. נסמן על הסקאלה הימנית את הערך של 23 מ"מ, ועל הסקאלה השמאלית את הערך של 24 שניות ונחבר את שתיהן בישר. הנקודה בה יחתוך הישר את הסקאלה שקבע ריכטר (במרכז האיור) יהיה הגודל בסולם ריכטר, ובמקרה שלנו, 5 בסולם ריכטר. בכל תחנה בכדור הארץ שתקלוט את הרעידה באופן תקין, תתקבל אותה מגניטודה: זאת מכיוון שאם התחנה קרובה למוקד, גודל המשרעת המקסימלית יהיה גדול מאוד, אך הפרש הזמנים בין גלי P לגלי S יהיה קטן מאוד. אם התחנה רחוקה, גודל המשרעת יהיה קטן, אך הפרש הזמנים יהיה גדול, ובכל מקרה הישר יחתוך את הסקאלה של ריכטר באותה נקודה. המגניטודה הגדולה ביותר שנמדדה אי פעם הייתה בסדרת רעידות אדמה במגניטודה 9.5 בצ'ילה בשנת 1960. רעידה זו גרמה לצונאמי בגובה 11.5 מטרים שחצה את כל האוקיינוס השקט והכה כמעט את כל איי האוקיינוס השקט ואת אוסטרליה, והגיע עד מזרח יפן. הטבלה הבאה מציגה את תיאור הנזק האפשרי של רעידות אדמה לפי סולם ריכטר באתרים נבחרים ובעיקר בקרבת האפיצנטר, כולל תדירות טיפוסית (על בסיס נתונים מרחבי העולם): קיימות משוואות היפוך לחישוב כמות האנרגיה שהשתחררה במוקד רעידת אדמה בגודל נתון לפי סולם ריכטר וכדלקמן: (1) log ⁡ E e r g = 11.8 + 1.5 M {\displaystyle \log E_{erg}=11.8+1.5M} כאשר E {\displaystyle E} היא כמות האנרגיה (ביחידות ארג) שהשתחררה במוקד ו־ M {\displaystyle M} הוא גודל רעידת האדמה בסולם ריכטר; (2) log ⁡ E j o u l e s = 4.8 + 1.5 M {\displaystyle \log E_{joules}=4.8+1.5M} כאשר כאן E {\displaystyle E} היא כמות האנרגיה ביחידות של ג'אול. סולם מגניטודה לפי מומנט יחידות מידה על שם אישים Charles F. Richter., 1958. Elementary Seismology. Freeman & Company, San Francisco & London, (Chapter 22) pp. 338 - 363 בכמה גדולה יותר רעידת אדמה בגודל של 7.5 מאשר רעידה בגודל של 3.7?, אתר Ready.org.il סולם ריכטר, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) Ellsworth, William L., The Richter Scale ML, The San Andreas Fault System, California, 1991, עמ' 177 doi: 10.3133/pp1515 לעומת זאת, גובה המשרעת (אמפליטודה) המקסימלית בסייסמוגרמה של הרעידה בגודל 7, תהיה גדולה פי 10 מגובה המשרעת המקסימלית רעידה בגודל 6. כלומר לעניין האמפליטודות מדובר בסולם לוגריתמי שהבסיס שלו הוא 10. דרגה 1 (אחת) בסולם היא דרגת רעידת האדמה שריכטר בחר כנקודת הייחוס (כמו שצלזיוס בחר את נק' קפיאת המים). כיום הסייסמוגרפים מצוידים במגברים גדולים, ובנוסף מפעילים במדידה שיטת Coda שמאפשרת למדוד רעידות אדמה חלשות ביותר שציונן בסולם ריכטר שלילי. מכיוון שריכטר בחר את נקודת האפס של הסולם כזו שמתארת את כמות האנרגיה שהשתחררה במוקד הרעידה הסטנדרטית שבחר (כמו האפס בסולם צלזיוס), הרי כמתואר לעיל, תמיד תוכל להיקלט רעידת אדמה החלשה יותר מהחלשה ביותר שנמדדה עדיה. כך גם לגבי הסף העליון. ברם, לגבי הסף העליון ניתן לומר שקרום כדור הארץ לא יוכל לאצור בתוכו כמות אנרגיה שתספיק לגרום לרעידת אדמה בגודל 10, משום שהאנרגיה תשתחרר הרבה לפני כן. Bolt, B.A.,1999. Earthquakes, F&C, p.323 המכון הגאולוגי האמריקאי USGS, M 9.5 1960 Great Chilean Earthquake (Valdivia Earthquake) Earthquake Facts and Statistics, web.archive.org, ‏2010-05-24