Магнитуда и баллы в чем разница
Сейсмолог рассказал, чем отличаются магнитуда и балльность землетрясения
Директор Института сейсмологии Национальной академии наук КР Канатбек Абдрахматов объяснил, чем отличается балльность землетрясения от магнитуды.
Полный комментарий эксперта слушайте в аудиоверсии.
В Кыргызстане 19 и 20 января ощущались подземные толчки. Первое землетрясение произошло на границе с Китаем, магнитуда составила 6,5. Толчки ощущались в Нарыне (2,5 балла), в Ат-Башинском районе и селе Нура Ошской области (3 балла). Второе землетрясение зафиксировали на территории КР 20 января, магнитуда составила 5,7. Подземные толчки ощущались в селе Бор-Добо Токтогульского района (3 балла) и городе Кара-Куле (2 балла).
22 января в Нарынской области произошло землетрясение силой 4,5 балла в эпицентре.
В эфире радио Sputnik Кыргызстан Абдрахматов сообщил, что СМИ часто путают магнитуду с балльностью землетрясения.
«Магнитуда и балльность — два разных понятия. Магнитуда — это мощность и сила землетрясения, а балльность — степень разрушений на поверхности земли и реакция людей на толчки. Обе категории имеют свои шкалы», — сказал сейсмолог.
«Интенсивность землетрясения измеряется по 7- или 12-балльной системе. Эта шкала определяет внешние проявления подземного толчка — воздействие на людей, предметы, строения, природные объекты. Интенсивность землетрясения становится известна лишь после получения информации о последствиях», — отметил Абдрахматов.
Все интересные подкасты слушайте на Telegram-канале радио Sputnik Кыргызстан.
Самые важные темы и новости дня читайте на нашем канале.
Магнитуда и бальность землетрясений
Подсчитано, что ежегодно на нашей планете регистрируются миллионы землетрясений. Конечно, подавляющее большинство из них не ощущается людьми; многие не приносят серьёзного ущерба, но несколько раз в год планету «трясёт по-крупному», известие о чём сразу разлетается по новостным каналам. К сожалению, журналисты в своих репортажах нередко допускают ошибки при употреблении научных терминов. Об одной из них пойдёт речь в этой статье.
Все сообщения о сейсмических катастрофах обычно сопровождаются словами вроде «… случилось землетрясение силой 6,9 баллов по шкале Рихтера». Такая формулировка неверна. Что интересно, подобного рода ошибки можно встретить и в некоторой учебной литературе.
Обычно в научно-популярных описаниях землетрясений фигурируют два распространённых термина: бальность землетрясения и магнитуда.
Бальность землетрясения характеризует интенсивность сотрясения грунта во время землетрясения (иногда так и говорят: «интенсивность землетрясения»). Она оценивается по специальной шкале. Первая из них появилась во второй половине XIX века. В 1902 году была разработана шкала Меркалли-Канкани, долгое время считавшейся одной из лучших. Она устарела и в наши дни не используется, но именно на её основе были созданы почти все современные 12-балльные шкалы, в том числе наиболее распространённая ныне международная шкала Mедведева-Шпонхойера-Карника (MSK-64). По ней оценивают интенсивность землетрясений в большинстве стран мира. Краткую расшифровку этой шкалы вы можете увидеть в таблице.
Не ощущается людьми, фиксируется приборами
Фиксируется приборами, ощущается в отдельных случаях людьми, находящимися в спокойном состоянии, и на верхних этажах зданий
Колебания отмечаются немногими людьми
Колебания отмечаются многими людьми, возможно дребезжание стёкол
Колебания отмечаются даже на улице, многие спящие просыпаются, отдельные предметы раскачиваются
В зданиях появляются трещины
Трещины в штукатурке и в стенах, люди в панике покидают дома. Возможно падение тяжелых предметов
Большие трещины в стенах, падение карнизов и дымовых труб
Обвалы в некоторых зданиях.
Трещины в грунте (шириной до 1 м.) Обвалы во многих зданиях, полное разрушение старых построек
Многочисленные трещины на поверхности земли, обвалы в горах. Разрушение зданий
Полное разрушение всех сооружений, серьёзные изменения в рельефе
Таблица 1. Краткая расшифровка шкалы MSK-64.Более подробная характеристика включает в себя три отдельных критерия: ощущения людей, воздействие на сооружения, воздействие на рельеф
Существуют и другие шкалы. Например, в странах Латинской Америки применяют десятибалльную шкалу Росси-Фореля, созданную в 1883 году. В Японии используют 8-балльную шкалу Японского метеорологического агентства. Сопоставление трёх наиболее распространённых шкал см. на схеме 1.
Интенсивность землетрясения обычно уменьшается по мере удаления от эпицентра.
Магнитуда землетрясения характеризует общую энергию сейсмических колебаний земной поверхности. Магнитуда определяется как «логарифм отношения максимальных амплитуд волн данного землетрясения к амплитудам таких же волн некоторого стандартного землетрясения» (магнитуда «стандартного землетрясения» принимается за 0). Впервые шкала магнитуд была предложена в 1935 году Ч. Рихтером, поэтому до сих пор очень часто говорят о «магнитуде по шкале Рихтера», что неточно. Шкала Рихтера приближенно соответствует современным формулам для расчёта магнитуды, но в настоящее время не используется.
Изменение магнитуды на единицу означает рост амплитуды колебаний в 10 раз и рост количества выделившейся энергии в 32 раза.
В отличие от интенсивности, магнитуда не имеет единицы измерения — она обозначается целым числом или десятичной дробью, так что сказать «магнитуда 6,9 баллов» — неправильно. Интенсивность определяется по субъективным показателям: ощущениям людей, повреждениям сооружений, изменениям рельефа, в то время как определение магнитуды основано на строгих физико-математических расчётах. Можно провести такую аналогию: бальность землетрясения — это навскидку оцененная сила взрыва (определяемая по внешним проявлениям), а магнитуда — мощность взрывного устройства. Однако следует помнить, что магнитуда не является абсолютным значением энергии землетрясения, это всего лишь относительная характеристика. Для определения действительной энергии землетрясения по значению магнитуды пользуются специальной формулой.
Последствия землетрясения в Нефтегорске (Сахалин), 1995 год (магнитуда ок. 7,5; балльность 8-10 баллов)
Подсчитано, что энергия землетрясения магнитудой 7,2 соответствуют энергии взрыва мегатонной атомной бомбы. Самое сильное землетрясение за всю историю наблюдений случилось в 1960 году в Чили, его магнитуда составила 9,5 (по данным журнала «Вокруг света» и «Википедии»). Во многих источниках можно встретить другую информацию: магнитуда крупнейшего землетрясения составляла около 8,9-9,0. Скорее всего, эти различия связаны с неточностями в расчётах (погрешность при определении магнитуды может достигать 0,25).
Что касается другого типа землетрясений, которые тоже изредка случаются — землетрясений, вызванных падением на Землю метеоритов, астероидов и иных космических тел, то здесь результаты исследований весьма неутешительны. По оценкам астрономов, магнитуда землетрясения, вызванного падением крупного астероида, может составить 13, то есть его энергия в миллион раз превысит энергию крупнейшего известного землетрясения. Но событие это пока маловероятное, так что, скорее всего, к тому времени, когда нависнет подобная угроза, человечество будет готово её предотвратить.
Таким образом, можно сделать следующие выводы. Пример типичного сообщения, помещённый в начале статьи, представляет собой классический пример мешанины терминов. Правильно же сказать так:
«Произошло землетрясение магнитудой 6,9»,
или, если речь идёт о балльности
«Произошло землетрясение интенсивностью 8 баллов (по шкале MSK-64)».
И в заключение: возможны ли землетрясения на Урале? Ответ прост: возможны. Несмотря на то, что Уральские горы старые, и их территория к сейсмическим поясам не относится, тектонические движения земной коры здесь всё же сохраняются. Сейсмологи ежегодно регистрируют на Урале до пяти землетрясений магнитудой 2-3. Самое сильное землетрясение на Урале случилось меньше века назад в 1914 г., его бальность составила около 7 баллов. Согласно карте сейсмического районирования мира (источник: «Вокруг света, № 6, 2008; стр. 96 ) в ближайшие пятьдесят лет на Среднем Урале с вероятностью 10% сила землетрясений превысит 4-5 баллов, а это уже ощутимо. Однако куда большую опасность могут представлять так называемые «искусственные» землетрясения — следствия неправильной разработки недр и природопользования.
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 наиболее 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 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.
| ГЛУБИНА, КМ | МАГНИТУДА, БАЛЛЫ | |||
| — | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 10 | 7 | 8–9 | 10 | 11–12 |
| 20 | 6 | 7–8 | 9 | 10–11 |
| 40 | 5 | 6–7 | 8 | 9–10 |
| 80 | 4–5 | 6 | 7–8 | 9 |
| 150 | 3–4 | 5 | 6–7 | 8 |
| 300 | — | 4 | 5–6 | 7 |
| 600 | — | — | 4–5 | 6 |
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.
А вы знали, что у нас есть Instagram и Telegram?
Подписывайтесь, если вы ценитель красивых фото и интересных историй!
Шкала Рихтера — классификация землетрясений по магнитудам, основанная на оценке энергии сейсмических волн, возникающих при землетрясениях. Шкала была предложена в 1935 году американским сейсмологом Чарльзом Рихтером (1900‑1985), теоретически обоснована совместно с американским сейсмологом Бено Гутенбергом в 1941‑1945 годах, получила повсеместное распространение во всем мире.
Шкала Рихтера характеризует величину энергии, которая выделяется при землетрясении. Хотя шкала магнитуд в принципе не ограничена, существуют физические пределы величины выделившейся в земной коре энергии.
В шкале использован логарифмический масштаб, так что каждое целое значение в масштабе указывает на землетрясение, в десять раз большее по мощности, чем предыдущее.
Землетрясение с магнитудой 6,0 по шкале Рихтера вызовет в 10 раз более сильное колебание грунта, чем землетрясение с магнитудой 5,0 по той же шкале. Магнитуда землетрясения и его полная энергия — не одно и то же. Энергия, выделяющаяся в очаге землетрясения, при увеличении магнитуды на единицу возрастает примерно в 30 раз.
Магнитуда землетрясения — безразмерная величина, пропорциональная логарифму отношения максимальных амплитуд определенного типа волн данного землетрясения, измеренных сейсмографом, и некоторого стандартного землетрясения.
Существуют различия в методах определения магнитуд близких, удаленных, мелкофокусных (неглубоких) и глубоких землетрясений. Магнитуды, определенные по разным типам волн, отличаются по величине.
Землетрясения разной магнитуды (по шкале Рихтера) проявляются следующим образом:
2,0 — самые слабые ощущаемые толчки;
4,5 — самые слабые толчки, приводящие к небольшим разрушениям;
6,0 — умеренные разрушения;
8,5 — самые сильные из известных землетрясений.
Ученые считают, что землетрясения более сильные, чем с магнитудой 9.0, произойти на Земле не могут. Известно, что каждое землетрясение представляет собой толчок или серию толчков, которые возникают в результате смещения горных масс по разлому. Расчеты показали, что размер очага землетрясения (то есть величина площади, на которой произошло смещение горных пород, которыми и определяется сила землетрясения и его энергия) при слабых, едва ощутимых человеком толчках измеряется в длину и по вертикали несколькими метрами.
При землетрясениях средней силы, когда возникают в каменных зданиях трещины, размеры очага достигают уже километров. Очаги же при самых сильных, катастрофических землетрясениях имеют протяженность 500‑1000 километров и уходят на глубину до 50 километров. У максимального из зарегистрированных на Земле землетрясений очаг равен 1000 x 100 километров, т.е. близок к максимальной длине разломов, известных ученым. Невозможно и дальнейшее увеличение глубины очага, так как земное вещество на глубинах более 100 километров переходит в состояние, близкое к плавлению.
Магнитуда характеризует землетрясение как цельное, глобальное событие и не является показателем интенсивности землетрясения, ощущаемой в конкретной точке на поверхности Земли. Интенсивность или сила землетрясения, измеряемая в баллах, не только сильно зависит от расстояния до очага; в зависимости от глубины центра и типа горных пород сила землетрясений с одинаковой магнитудой может различаться на 2‑3 балла.
Шкала балльности (не шкала Рихтера) характеризует интенсивность землетрясения (эффект его воздействия на поверхности), т.е. измеряет ущерб, нанесенный данной местности. Балльность устанавливается при обследовании района по величине разрушений наземных сооружений или деформаций земной поверхности.
Существует большое число сейсмических шкал, которые можно свести к трем основным группам. В России применяется наиболее широко используемая в мире 12‑балльная шкала МSK‑64 (Медведева‑Шпонхойера‑Карника), восходящая к шкале Меркалли‑Канкани (1902), в странах Латинской Америки принята 10‑балльная шкала Росси‑Фореля (1883), в Японии — 7‑балльная шкала.
Оценка интенсивности, в основу которой положены бытовые последствия землетрясения, легко различаемые даже неопытным наблюдателем, в сейсмических шкалах разных стран различна. Например, в Австралии одну из степеней сотрясения сравнивают с тем «как лошадь трется о столб веранды», в Европе такой же сейсмический эффект описывается так — «начинают звонить колокола», в Японии фигурирует «опрокинутый каменный фонарик».
Материал подготовлен на основе информации открытых источников
ликбез от дилетанта estimata
Новичку об основах в области экстремальных и чрезвычайных ситуаций, выживания, туризма. Также будет полезно рыбакам, охотникам и другим любителям природы и активного отдыха.
четверг, 1 октября 2020 г.
Измерение силы и воздействий землетрясений
Для оценки и сравнения землетрясений используются шкала магнитуд (например, шкала Рихтера) и различные шкалы интенсивности.
Шкала магнитуд
Первоначальная шкала магнитуд была предложена Чарльзом Рихтером в 1935, поэтому в обиходе значение магнитуды ошибочно называют шкалой Рихтера.
Интенсивность землетрясений не может быть оценена магнитудой и оценивается по тем повреждениям, которые они причиняют в населённых районах. Для этого используют шкалы интенсивности землетрясений.
Шкала интенсивности землетрясений
Интенсивность является качественной характеристикой землетрясения и указывает на характер и масштаб воздействия землетрясения на поверхность земли, на людей, животных, а также на естественные и искусственные сооружения в районе землетрясения.
Шкала интенсивности землетясений Медведева — Шпонхойера — Карника
Европейская макросейсмическая шкала интенсивности землетрясений (EMS)
Это основная шкала для оценки сейсмической интенсивности в европейских странах, также используется в ряде стран за пределами Европы. Была принята в 1998 году как обновление тестовой версии 1992 года и носит название EMS-98.
История EMS началась в 1988 году, когда Европейская сейсмологическая комиссия (ЕСК) решила пересмотреть и обновить шкалу Медведева — Шпонхойера — Карника (MSK-64), которая использовалась в своей основной форме в Европе почти четверть века. После более чем пяти лет интенсивных исследований и разработок и четырехлетнего периода тестирования новая шкала была официально выпущена. В 1996 году на XXV Генеральной Ассамблее ЕСК в Рейкьявике была принята резолюция, рекомендующая принять новую шкалу в странах-членах Европейской сейсмологической комиссии.
Европейская макросейсмическая шкала EMS-98 является первой шкалой интенсивности землетрясения, направленной на поощрение сотрудничества между инженерами и сейсмологами, а не для использования сейсмологами в одиночку. Она поставляется с подробным руководством, которое включает в себя принципы, иллюстрации и примеры применения.
В отличие от магнитуды землетрясения, выражающей количество сейсмической энергии, выделившейся в результате землетрясения, EMS-98 определяет, насколько сильно воздействует землетрясение на определенное место. EMS-98 является 12-балльной шкалой.
Шкала интенсивности Японского метеорологического агентства
Это шкала считается 7-балльной, но фактически содержит 10 уровней (от 0 до 4, 5 «минус», 5 «плюс», 6 «минус», 6 «плюс» и 7).
Интенсивность землетрясения 7
Броски и тряска делают невозможным передвижение по своему желанию. Большинство мебели перемещается и подпрыгивает. В большинстве зданий разрушается облицовочная плитка и стёкла. В некоторых случаях разрушаются железобетонные стены. Иногда даже очень сейсмостойкие здания получают серьезные повреждения и наклоняются. Снабжение газом и электричеством прекращается на в больших областях. Земля значительно деформированна большими трещинами и щелями, происходят оползни. Иногда происходит изменение рельефа. Ускорение подземных толчков больше 4 м/сек
Модифицированная шкала интенсивности землетрясений Меркалли
Применяется для определения интенсивности землетрясения по внешним признакам, на основе данных о разрушениях. Может быть применена в том случае, когда отсутствуют прямые данные об интенсивности подземных толчков, например, из-за отсутствия соответствующего оборудования. В шкале Меркалли для определения степени интенсивности землетрясения используются римские цифры.
Шкала названа по имени Джузеппе Меркалли, который заложил основы её использования в 1883 и 1902 годах. Позднее Чарльзом Рихтером в шкалу были внесены изменения, после чего её стали называть модифицированной шкалой Меркалли (MM). Сейчас шкала Меркалли используется в основном в США.