Землетрясения и магнитуда

При землетрясении магнитудой 7 размах колебаний стрелки сейсмографа в 10 раз больше, чем при магнитуде 6, а энергии выделяется примерно в 32 раза больше.

Магнитуда и интенсивность

Землетрясение представляет собой внезапный сдвиг вдоль разлома. BGS описывает его как высвобождение накопленной энергии упругой деформации в виде сейсмических волн, которые проходят сквозь Землю и сотрясают поверхность. Оценить силу события можно двумя совершенно разными способами. Магнитуда характеризует землетрясение в его очаге. Это одно число, одинаковое независимо от места наблюдения. Интенсивность показывает, насколько сильно трясло в конкретном месте. Она меняется в зависимости от расстояния до очага, его глубины и свойств грунта. USGS сравнивает землетрясения в Нортридже в 1994 году и Нисквалли в 2001 году: магнитуды были близкими, но Нортридж с глубиной очага всего от 5 до 18 км трясло гораздо сильнее, чем Нисквалли с очагом на глубине примерно от 48 до 58 км.

Колебания сильнее в десять раз, энергия больше в 32 раза

Шкалы магнитуды логарифмические. Как объясняет USGS, увеличение магнитуды на единицу означает десятикратный рост амплитуды на сейсмограмме, то есть размаха колебаний. Энергия растёт быстрее: на каждую единицу магнитуды приходится примерно в 32 раза больше выделившейся энергии. Точный множитель равен 10 в степени 1.5, то есть 31.6. Для двух ступеней множители перемножаются: 32 × 32 составляет около 1000. Значит, при магнитуде 7 выделяется примерно в 1000 раз больше энергии, чем при магнитуде 5. Небольшие изменения тоже важны. Прибавка 0.1 означает примерно в 1.4 раза больше энергии, поэтому разница между 7.0 и 7.1 существенна. Магнитуды бывают даже отрицательными: у крошечных землетрясений, которые замечают только чувствительные приборы. Для сравнения HVO приравнивает землетрясение магнитудой 1.0 к взрыву примерно 32 кг тротила, то есть строительному взрыву средней мощности. Такие сравнения со взрывами относятся к сходным амплитудам сейсмических волн, а не к одинаковой полной энергии.

От шкалы Рихтера к моментной магнитуде

Первую шкалу магнитуды разработал Чарльз Рихтер для Южной Калифорнии. Она использовала наибольшую амплитуду колебаний на сейсмограмме. Для умеренных землетрясений это работает, но при очень крупных событиях одни амплитудные шкалы занижают истинную величину, а другие завышают. Поэтому сейчас USGS оценивает крупные землетрясения по шкале моментной магнитуды Mw. Она опирается на физические параметры очага: площадь сдвинувшегося участка разлома, величину сдвига и жёсткость пород. HVO отмечает её прямую связь с размерами зоны разрыва и общей выделившейся энергией. Шкалы откалиброваны так, чтобы в общей области применения в среднем совпадать. Поэтому названная в новостях оценка «по шкале Рихтера» обычно близка к ней.

Где происходят землетрясения? Как мы уже видели, главным образом на границах плит, а крупнейшие случаются в зонах субдукции. Два сильнейших из зарегистрированных землетрясений, в Чили в 1960 году с магнитудой 9.5 и на Аляске в 1964 году с магнитудой 9.2, произошли там, где погружается тихоокеанское дно. Поскольку энергия так резко растёт с магнитудой, частые слабые и умеренные землетрясения по всему миру выделяют гораздо меньше энергии, чем одно гигантское.