مقياس ريختر
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]
![{\displaystyle M_{\mathrm {L} }=\log _{10}A-\log _{10}A_{\mathrm {0} }(\delta )=\log _{10}[A/A_{\mathrm {0} }(\delta )],\ }](https://www.marefa.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7690368e779e6224c83c3ec0a3ae8432a6c05c87)
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 | Micro | I | Microearthquakes, not felt, or felt rarely. Recorded by seismographs.[22] | Continual/several million per year |
| 2.0–2.9 | Minor | I | Felt slightly by some people. No damage to buildings. | Over one million per year |
| 3.0–3.9 | II to III | Often felt by people, but very rarely causes damage. Shaking of indoor objects can be noticeable. | Over 100,000 per year | |
| 4.0–4.9 | Light | IV to V | Noticeable shaking of indoor objects and rattling noises. Felt by most people in the affected area. Slightly felt outside. Generally causes zero to minimal damage. Moderate to significant damage very unlikely. Some objects may fall off shelves or be knocked over. | 10,000 to 15,000 per year |
| 5.0–5.9 | Moderate | VI to VII | Can cause damage of varying severity to poorly constructed buildings. Zero to slight damage to all other buildings. Felt by everyone. | 1,000 to 1,500 per year |
| 6.0–6.9 | Strong | VII to IX | Damage to a moderate number of well-built structures in populated areas. Earthquake-resistant structures survive with slight to moderate damage. Poorly designed structures receive moderate to severe damage. Felt in wider areas; up to hundreds of kilometers from the epicenter. Strong to violent shaking in epicentral area. | 100 to 150 per year |
| 7.0–7.9 | Major | VIII or higher | Causes damage to most buildings, some to partially or completely collapse or receive severe damage. Well-designed structures are likely to receive damage. Felt across great distances with major damage mostly limited to 250 km from epicenter. | 10 to 20 per year |
| 8.0–8.9 | Great | Major damage to buildings, structures likely to be destroyed. Will cause moderate to heavy damage to sturdy or earthquake-resistant buildings. Damaging in large areas. Felt in extremely large regions. | One per year | |
| 9.0 and greater | At or near total destruction – severe damage or collapse to all buildings. Heavy damage and shaking extends to distant locations. Permanent changes in ground topography. | One per 10 to 50 years |
(Based on U.S. Geological Survey documents.)[23]
The intensity and death toll depend on several factors (earthquake depth, epicenter location, and population density, to name a few) and can vary widely.
Millions of minor earthquakes occur every year worldwide, equating to hundreds every hour every day.[24] On the other hand, earthquakes of magnitude 9+ occur about once a year, on average.[24] The largest recorded earthquake was the Great Chilean earthquake of May 22, 1960, which had a magnitude of 9.5 on the moment magnitude scale.[25]
Seismologist Susan Hough has suggested that a magnitude 10 quake may represent a very approximate upper limit for what the Earth's tectonic zones are capable of, which would be the result of the largest known continuous belt of faults rupturing together (along the Pacific coast of the Americas).[26] A research at the Tohoku University in Japan found that a magnitude 10 earthquake was theoretically possible if a combined 3,000 kiloمترs (1,900 ميل) of faults from the Japan Trench to the Kuril–Kamchatka Trench ruptured together and moved by 60 مترs (200 قدم) (or if a similar large-scale rupture occurred elsewhere). Such an earthquake would cause ground motions for up to an hour, with tsunamis hitting shores while the ground is still shaking, and if this kind of earthquake occurred, it would probably be a 1-in-10,000 year event.[27]
تصنيف الزلازل بمقياس ريختر
ويزداد الاتساع الموجي للحركات الأرضية التي ترصدها مرسمة الزلازل بعشرة أضعاف عند كل زيادة رقم واحد (تدريج واحد) في مقياس ريختر. ومرسمة الزلازل أداة تكبر وتسجل الحركات الأرضية الصغيرة. والاتساع هو المسافة التي تتحركها الأرض من موقعها الأصلي أثناء مرور الموجة. وهكذا، يمثل كل رقم على قوة ريختر حركة أرضية تساوي قوتها عشرة أضعاف المقياس التالي الأقل. فعلى سبيل المثال الهزة الأرضية التي تكون قوتها 7 درجات، تكون الحركة الأرضية فيها أكبر بعشرة أضعاف الهزة الأرضية التي تكون قوتها 6 درجات.[28]
يُحسب مقياس ريختر على أساس الطاقة التي يطلقها الزلزال. فكل رقم واحد في مقياس ريختر يمثل إطلاق للطاقة يبلغ 32 ضعف المقياس التالي الأقل. مثال ذلك، أن زلزالاً ذو قدر زلزالي مقداره سبع درجات يطلق 32 ضعفاً من الطاقة التي يطلقها زلزال ذو قدر زلزالي مقداره ست درجات.
تسجل زلازل كبيرة على مقياس ريختر بشكل عادي. ولكن العلماء يفضلون وصف الزلازل ذات القدر الزلزالي البالغ أكثر من سبع درجات باستعمال مقياس العزم الزلزالي، فهو أكثر دقة من مقياس ريختر. والمقياسان متقاربان عند قياس الزلازل أكثر من سبع درجات. فعندما بلغ أعلى رقم سجله هذا المقياس (ريختر) 8,5 درجة في المحيط الهادي بالقرب من تشيلي عام 1960، كان يعادل 9,5 درجة بمقياس العزم الزلزالي.
ويحدث في كل يوم أكثر من ألف هزة بقوة درجتين في الأرض. ويرى علماء الزلازل أن الزلازل التي تبلغ قوتها خمس درجات فأقل، ذات أثر ضئيل؛ لأن القليل منها فقط يُسبب نتائج خطيرة. لكن الهزة التي تبلغ سبع درجات فأكثر، تسبب دمارًا كبيرًا، وتقتل كثيرًا من البشر، وبخاصة إذا كان مركزها في المناطق المأهولة بالسكان.
ويزداد عدد الزلازل بعشرة أضعاف عند كل نقصان رقم واحد (تدريج واحد) في مقياس ريختر. فعلى سبيل المثال، فإن عدد الزلازل التي تبلغ شدتها 6 درجات على مقياس ريختر تعادل عشرة أضعاف عدد الزلازل التي تبلغ شدتها 7 درجات على نفس المقياس.
ورغم أن كل هزة أرضية لها قوة واحدة فقط، فإن ضررها يختلف من مكان لآخر. ويستخدم علماء الزلازل مقاييس أخرى متنوعة لقياس الضرر الناجم عن هزة أرضية. فعلى سبيل المثال، يعمل مقياس مركالي المعدَّل لقياس شدة الهزات على تقسيم الهزات إلى 12 فئة، تتراوح ما بين الهزات التي لا تكاد تكون محسوسة والهزات التي تسبب دمارًا هائلاً.
| الوصف | قياس ريختر | تأثير الزلزال | حدوث الزلزال |
|---|---|---|---|
| دقيق | أقل من 2.0 | زلازل دقيقة لا يمكن أن يحس بها | حوالي 8000 كل يوم |
| صغير جداً | 2.0-2.9 | لا يشعر به البشر ولكن الأجهزة ترصده | حوالي 1000 كل يوم |
| صغير | 3.0-3.9 | يشعر به البشر، لكن قلما يسبب ضرراً | حوالي 49000 كل عام |
| خفيف | 4.0-4.9 | يشعر البشر بهزة مع تحرك الأشياء وظهور صوت للزلزال. لكنه لا يسبب ضرراً | حوالي 6200 كل عام |
| معتدل | 5.0-5.9 | المباني الضعيفة قد تتضرر بشكل كبير ولكن المباني القوية لا تتضرر كثيراً | حوالي 800 كل عام |
| قوي | 6.0-6.9 | يمكن أن يسبب ضرراً كبيراً حتى 100 ميل عن نقطة حدوثه | حوالي 120 كل عام |
| كبير | 7.0-7.9 | يمكن أن يسبب أضراراً كبيرة على مساحة كبيرة | حوالي 18 كل عام |
| عظيم | 8.0-أكثر | يمكن أن يسبب أضراراً كبيرة حتى مئات الأميال عن نقطة حدوثه | حوالي مرة كل عام |
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.[29] 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
|
