Aardbeving Magnitudes

De grote meten

John Lund / Getty Images

Tegenwoordig gebeurt er een aardbeving en deze is meteen op het nieuws, inclusief de omvang ervan. Onmiddellijke aardbevingen lijken een even routinematige prestatie als het rapporteren van de temperatuur, maar ze zijn het resultaat van generaties wetenschappelijk werk.

Waarom aardbevingen moeilijk te meten zijn

Aardbevingen zijn erg moeilijk te meten op een standaard schaal van grootte. Het probleem is als het vinden van één nummer voor de kwaliteit van een honkbalwerper. U kunt beginnen met het winst-verliesrecord van de werper, maar er zijn meer zaken waarmee u rekening moet houden: het verdiende gemiddelde, strikeouts en vrije lopen, een lange loopbaan, enzovoort. Honkbalstatistici sleutelen aan indexen die deze factoren wegen (ga voor meer informatie naar de About Baseball Guide).

Aardbevingen zijn gemakkelijk net zo ingewikkeld als kruiken. Ze zijn snel of langzaam. Sommige zijn zachtaardig, andere zijn gewelddadig. Ze zijn zelfs rechts- of linkshandig. Ze zijn op verschillende manieren georiënteerd: horizontaal, verticaal of er tussenin (zie Storingen in een notendop ). Ze komen voor in verschillende geologische omgevingen, diep in continenten of in de oceaan. Toch willen we op de een of andere manier een enkel betekenisvol getal voor het rangschikken van aardbevingen in de wereld. Het doel is altijd geweest om de totale hoeveelheid energie te berekenen die een aardbeving vrijgeeft, want dat vertelt ons diepgaande dingen over de dynamiek van het binnenste van de aarde.

Richters eerste schaal

De baanbrekende seismoloog Charles Richter begon in de jaren dertig met het vereenvoudigen van alles wat hij maar kon bedenken. Hij koos één standaardinstrument, een Wood-Anderson-seismograaf, gebruikte alleen aardbevingen in de buurt in Zuid-Californië en nam slechts één stuk gegevens op: de afstand EEN in millimeters dat de seismograafnaald bewoog. Hij werkte een eenvoudige aanpassingsfactor uit B om nabije versus verre aardbevingen mogelijk te maken, en dat was de eerste schaal van Richter van lokale magnitude M _L:

M _L= log EEN + B

Een grafische versie van zijn schaal is gereproduceerd op de Caltech-archievensite.

Dat zul je merken M _Lmeet echt de grootte van aardbevingsgolven, niet de totale energie van een aardbeving, maar het was een begin. Deze schaal werkte tot nu toe redelijk goed, namelijk voor kleine en matige aardbevingen in Zuid-Californië. In de loop van de volgende 20 jaar breidden Richter en vele andere arbeiders de schaal uit naar nieuwere seismometers, verschillende regio's en verschillende soorten seismische golven.

Later 'Richter Schalen'

Al snel werd de oorspronkelijke schaal van Richter verlaten, maar het publiek en de pers gebruiken nog steeds de uitdrukking 'Richter-magnitude'. Seismologen vonden het vroeger erg, maar nu niet meer.

Tegenwoordig kunnen seismische gebeurtenissen worden gemeten op basis van: lichaamsgolven of oppervlaktegolven (deze worden uitgelegd in Aardbevingen in een notendop ). De formules verschillen, maar ze leveren dezelfde cijfers op voor matige aardbevingen.

Lichaamsgolf magnitude is

m _b= logboek( EEN / T ) + Q ( D , h )

waar EEN is de grondbeweging (in micron), T is de periode van de golf (in seconden), en Q ( D , h ) is een correctiefactor die afhangt van de afstand tot het epicentrum van de aardbeving D (in graden) en scherptediepte h (in kilometers).

Oppervlaktegolf magnitude is

M _s= logboek( EEN / T ) + 1,66 log D + 3.30

m _bgebruikt relatief korte seismische golven met een periode van 1 seconde, dus elke aardbevingsbron die groter is dan een paar golflengten ziet er hetzelfde uit. Dat komt overeen met een magnitude van ongeveer 6,5. M _sgebruikt golven van 20 seconden en kan grotere bronnen aan, maar het verzadigt ook rond magnitude 8. Dat is OK voor de meeste doeleinden, omdat magnitude 8 of groot gebeurtenissen vinden gemiddeld slechts één keer per jaar plaats voor de hele planeet. Maar binnen hun grenzen zijn deze twee schalen een betrouwbare graadmeter voor de werkelijke energie die aardbevingen vrijgeven.

De grootste aardbeving waarvan we weten dat deze op 22 mei op de schaal van Richter was, vond plaats in 1960 in de Stille Oceaan, vlak bij centraal Chili. Destijds werd gezegd dat het een kracht van 8,5 was, maar tegenwoordig zeggen we dat het 9,5 was. Wat in de tussentijd gebeurde, was dat Tom Hanks en Hiroo Kanamori in 1979 met een betere magnitudeschaal kwamen.

Deze moment magnitude , M _in, is helemaal niet gebaseerd op seismometermetingen, maar op de totale energie die vrijkomt bij een aardbeving, het seismische moment M_O (in dyne-centimeter):

M _in= 2/3 logboek( M_O ) - 10.7

Deze schaal verzadigt dus niet. Momentmagnitude kan overeenkomen met alles wat de aarde naar ons kan gooien. De formule voor M _inis zodanig dat onder magnitude 8 het overeenkomt M _sen onder magnitude 6 komt het overeen m _b, die dicht genoeg bij Richter's oude M _L. Dus blijf het de schaal van Richter noemen als je wilt - het is de schaal die Richter zou hebben gemaakt als hij kon.

Henry Spall van de U.S. Geological Survey interviewde Charles Richter in 1980 over 'zijn' schaal. Het zorgt voor levendig lezen.

PS: Aardbevingen op aarde kunnen gewoon niet groter worden dan rond M _in= 9.5. Een stuk rots kan maar zoveel spanningsenergie opslaan voordat het scheurt, dus de grootte van een aardbeving hangt strikt af van hoeveel gesteente - hoeveel kilometer breuklengte - tegelijk kan scheuren. De Chile Trench, waar de aardbeving van 1960 plaatsvond, is de langste rechte breuk ter wereld. De enige manier om meer energie te krijgen is met gigantische aardverschuivingen of asteroïde inslagen .