Как оценивают силу и интенсивность землетрясений

30 января 1935 года американский сейсмолог Чарльз Рихтер предложил новый способ описания мощности землетрясений, известный сегодня как шкала Рихтера. Множество ученых до и после Рихтера разрабатывали и предлагали обществу свои критерии для оценки подземных толчков, в нашей статье мы рассмотрим самые известные среди них.

Начнем с того, что шкалу Рихтера часто путают со шкалой интенсивности землетрясения в баллах и подобными ей системами. Ключевая разница между ними заключается в критериях оценки: по Рихтеру измеряют магнитуду – энергию подземных толчков, а в баллах характеризуется интенсивность землетрясения в зависимости от его воздействия на людей, животных и окружающие их предметы.

Для оценки магнитуды Рихтер предложил использовать десятичный логарифм перемещения иглы сейсмографа с учетом корректирующей функции в зависимости от расстояния от прибора до эпицентра землетрясения. Первоначальная шкала Рихтера была не безупречной — во-первых, возможности аппаратуры того времени ограничивали ее значение до 6,8 единиц, а для точности показаний сейсмограф должен был находиться на расстоянии не более 600 км от эпицентра толчков. Во-вторых, шкала ориентировалась только на поверхностные землетрясения, которые были характерны для юга Калифорнии, а при глубинных толчках наблюдается совершенно другая картина.

С тех пор производилось множество модификаций шкалы Рихтера с учетом особенностей землетрясений, сегодня существует несколько производных шкал магнитуды, в том числе поверхностных и объемных волн – для удаленных или поверхностных и для глубоких очагов землетрясений соответственно. Логарифмической шкале соответствуют числовые значения от 1 до 9,5. Единиц обозначения у магнитуды нет, потому такие фразы как «землетрясение магнитудой 6 баллов» являются неправильными.

Стоит также упомянуть, что увеличение показателя магнитуды на 1,0 соответствует десятикратному росту амплитуды колебания грунта, а энергия в очаге землетрясения увеличивается при этом в десятки раз, потому землетрясение с магнитудой 5,0 проявится на поверхности куда более серьезными разрушениями, чем с магнитудой 4,0.

Более современной и универсальной является шкала сейсмического момента, разработанная сейсмологом Хиро Канамори в 1977 году. Даже обновленные производные шкалы Рихтера не отображают реальных показателей при более сильных толчках с большой площадью геологических разломов. Ключевым критерием оценивания шкалы Канамори является сейсмический момент. Он определяется по сдвиговой деформации горных пород и площади, на которой обнаружены геологические разломы. Еще одно отличие шкалы Канамори от шкалы Рихтера заключается в том, что последняя отображает магнитуду каждого подземного толчка, а по Канамори оценивается суммарная энергия, выделяемая при движении пород. То есть несколько последовательных землетрясений по шкале сейсмического момента определяются как одно продолжительное явление, а показатель магнитуды будет усредненным.

Интенсивность землетрясений в зависимости от его последствий и влияния на человека в разных странах могут оценивать по-своему. Одна из ранних шкал, разработанная итальянцем Микеле Стефано де Росси и швейцарцем Франсуа-Альфонсом Форелем, использовалась до конца XIX века, в этой системе колебания от микроскопических до чрезвычайно сильных распределялись по классам. В 1902 году стали применять шкалу интенсивности землетрясений Меркалли, названную так в честь итальянского вулканолога Джузеппе Меркалли, работы которого послужили базой для дальнейшего развития шкалы, позже эту систему совершенствовал и Чарльз Рихтер.

Модифицированную шкалу Меркалли – ММ – и до сих пор используют в США для определения интенсивности толчков по разрушениям в случае отсутствия данных по специализированным приборам. 12-балльная шкала использует римские цифры, степень I совершенно не ощущается человеком, а XII соответствует практически полному разрушению инфраструктуры и нарушению линий горизонта.

В 1964 году была опубликована новая 12-балльная шкала, над которой трудились советский геофизик Сергей Медведев, Вильгельм Шпойнхер из ГДР и Вит Коарник из Чехии. Разработанная на основе классической шкалы Меркалли, новая система долгое время широко применялась в СССР и Европе, степени интенсивности также обозначают римскими цифрами: от I – «Не ощущается» до XII «Сильная катастрофа».

В 1998 году европейские страны приняли на вооружение новую Европейскую макросейсмическую шкалу. Европейская сейсмологическая комиссия решила пересмотреть устаревшую шкалу Медведева — Шпонхойера — Карника в 1988 году, а результатом их многолетних исследований и тщательного тестирования стала первая шкала, которая не только определяет степень интенсивности толчков по разрушениям, но и содержит различные классификации зданий и материалов в зависимости от их уязвимости, а также пояснения касательно потенциального масштаба разрушений в зависимости от интенсивности землетрясения.

Упомянутые выше шкалы являются универсальными и взаимозаменяемыми, однако шкала Японского метеорологического агентства была разработана с учетом сейсмологических особенностей Японского архипелага и его «собратьев по несчастью». Шкала определяет интенсивность подземных толчков от 0 до 7 по таким критериям: самочувствие и восприятие происходящего людьми, ситуация внутри помещений и на улице. Всего в шкале 10 степеней, которые называются шиндо, так как 5 и 6 категория разделены на слабую и сильную. В японской системе также указываются кинематические параметры колебания земной коры, то есть пиковое ускорение грунта, 0 шиндо соответствует ускорение 0,008 м/с2, а шиндо 7 – более 4 м/с2.

Ежегодно на нашей планете регистрируют миллионы землетрясений, и довольно часто сообщения СМИ о магнитуде или интенсивности сбивают с толку из-за неправильной подачи информации. Хотя магнитуда и интенсивность землетрясения – разные вещи, между ними существует связь: условное количество энергии, выделяемое во время землетрясения, может по-разному отображаться на поверхности в зависимости от глубины его очага. Толчки с достаточно высокой магнитудой могут практически не проявиться на поверхности, если очаг находится на большой глубине.

Если вы интересуетесь темой землетрясений, наверняка, вам будет интересно узнать о сильнейших землетрясениях за последние 100 лет, в результате которых пострадали Армения, США, Япония, Китай, Чили и другие страны.