Мощность чего измеряется в магнитудах

Мощность чего измеряется в магнитудах

Федерального государственного бюджетного учреждения науки
Федерального исследовательского центра

«Единая геофизическая служба Российской Академии Наук»

В чём измеряется сила землетрясения?

Для характеристики силы землетрясений широко используются такие понятия, как магнитуда, энергетический класс и балльность.

Магнитуда землетрясения – величина, характеризующая энергию, выделившуюся при землетрясении в виде сейсмических волн. Первоначальная шкала магнитуды была предложена Чарльзом Рихтером в 1935 г., поэтому в обиходе значение магнитуды ошибочно называют шкалой Рихтера.

Среди зарегистриованных на Земле землетрясений, максимальные имеют магнитуду М до 8.9. В Магаданской области и ЧАО до 6.9. За всю историю сейсмологических наблюдений на территории Магаданской области и ЧАО зарегистрировано четыре таких землетрясения:

• землетрясение 27.11.1851 г. с М=6,5 – Ямское землетрясение на берегу Охотского моря;
• землетрясение 21.02.1928 г. с М=6,9 – произошло северо-западнее Берингова пролива, Чукотка;
• землетрясение 10.10.1931 г. с М=6,6 – произошло в районе залива Шелтинга, Охотское море;
• землетрясение 18.05.1971 г. с М=6,9 – Артыкское, произошло на границе с Якутией, вблизи пос. Артык.

Минимальные землетрясения, еще ощутимые людьми в благоприятных условиях, в Магаданской области и ЧАО характеризуются магнитудой М около 2,3. Землетрясения меньших магнитуд регистрируются только сейсмическими приборами.

Энергетический класс землетрясения.

У нас в стране употребляется также другая условная характеристика силы землетрясения, эквивалентная магнитуде и называемая энергетическим классом (К). Энергетический класс для землетрясений Магаданской области и ЧАО определяется по методике Татьяны Глебовны Раутиан. Энергетические классы землетрясений варьируют в диапазоне значений примерно 2,5–18. На Северо-Востоке России для пересчета энергетических классов К в значения магнитуд М в настоящее время принята формула Кевина Дж. Мяки:

Балльность – это другая характеристика силы землетрясения, устанавливаемая только при ощутимых людьми подземных толчках в каждом конкретном пункте на поверхности земли по описательной, не инструментальной шкале (Шкала MSK-64).

Проявления одного и того же землетрясения в различных пунктах различны – от наиболее интенсивных в эпицентральной области до минимальных в удалении.

Балльность – это мера силы сейсмических сотрясений в пункте наблюдения (городе, посёлке и др.), зависящая не только от интенсивности сейсмических волн, излученных из очага, но и от расстояния до эпицентра, глубины очага, местоположения пункта, где проводятся наблюдения, грунтовых особенностей в этом пункте и типа строений.

Самым распространённым заблуждением в определении силы землетрясения являются сообщения, в которых путаются понятия магнитуды и балльности землетрясения. Например сообщение: “Землетрясение с магнитудой 6 баллов” или “Землетрясение силой 6 баллов по шкале Рихтера” являются неверными.

Магнитуда – это безразмерная величина и у нее нет единиц измерения кроме самого цифрового обозначения. Балльность, в свою очередь, является характеристикой интенсивности землетрясения, которая выясняется только спустя некоторое время, после получения информации о последствиях в конкретном населенном пункте.

Поэтому правильные сообщения о произошедших сейсмических событиях выглядят следующим образом: “Землетрясение с магнитудой 6,0” или “Землетрясение силой 6 баллов в городе Магадан”.

Как измеряется сила землетрясений?

Существуют две величины, характеризующие силу землетрясения, — магнитуда и интенсивность. Интенсивность землетрясения — это величина внешних проявлений подземных толчков, которая измеряется баллами и показывает ущерб, нанесённый данной местности. В разных странах используются различные «шкалы интенсивности», в России это 12-балльная шкала Медведева – Шпонхойера – Карника, в США — шкала Меркалли. В странах Европейского союза с 1996 года применяется более современная Европейская макросейсмическая шкала (EMS).

Вопрос-ответ

Сейсмическая шкала в России

1 балл — колебания ощущаются исключительно приборами. Человек колебаний не ощущает.

2 балла — колебания могут почувствовать только люди, что находятся в спокойном, неподвижном состоянии.

3 балла — колебания ощущаются только внутри некоторых зданий.

4 балла — колебания чувствует большинство людей. В зданиях могут дребезжать стёкла, посуда.

5 баллов — колебания могут разбудить спящего человека. В помещениях нетрудно заметить раскачивание висячих предметов (например, ламп или люстр), колебания мебели. Появляются трещины в штукатурке. На улице качаются тонкие ветки деревьев.

6 баллов — ощущаются колебания всеми людьми, со стен падают картины, отдельные куски штукатурки отваливаются.

7 баллов — неизбежны трещины в штукатурке и в стенах кирпичных зданий. В некоторых зданиях возникает угроза частичных обрушений.

8 баллов — существенные конструктивные повреждения зданий: крупные трещины в стенах, обрушение балконов, карнизов и дымовых труб. Появляются трещины на крутых склонах и на почве.

9 баллов — в некоторых зданиях возникают обвалы, обрушение перекрытий и стен.

10 баллов — большинство зданий находятся под угрозой обрушения. На поверхности земли возникают трещины шириной до 1 метра.

11 баллов — полномасштабное обрушение всех построек и конструкций, крупные обвалы в горах, большое количество крупных трещин на поверхности земли. Наблюдается разрушение мостов.

12 баллов — изменение рельефа местности вплоть до неузнаваемости. Катастрофические последствия землетрясений — обвалы, оползни, изменение рельефа.

Вопрос-ответ

Сейсмическая шкала в Европе

1 балл — колебания не отмечаются, ощущаются исключительно приборами.

2 балла — колебания могут почувствовать только люди и животные на верхних этажах зданий в состоянии покоя.

3 балла — колебания в виде раскачиваний и лёгкого дрожания чувствуют некоторые люди, находящиеся дома.

4 балла — лёгкое дребезжание посуды и стёкол внутри зданий.

5 баллов — лёгкие колебания по всей поверхности внутри зданий. Подвешенные предметы качаются от сильных вибраций. Объекты с высоко расположенным центром тяжести падают. Двери и окна раскрываются и закрываются.

6 баллов — падают небольшие предметы, тонкие трещины в штукатурке.

7 баллов — большинство предметов падает с полок, многие здания умеренно повреждены, неизбежны трещины в штукатурке, часть дымовых труб обрушивается.

8 баллов — перевёрнутая мебель, большинству зданий нанесён значительный ущерб. Большие трещины в стенах. Некоторые здания могут быть полностью разрушены.

9 баллов — памятники и колонны падают. Некоторые здания обрушены полностью.

10 баллов — большинство зданий полностью разрушены.

11 баллов — практически все здания полностью разрушены.

12 баллов — практически все здания наземные и подземные сильно повреждены или разрушены.

Вопрос-ответ

Сейсмическая шкала в США

1 балл — колебания не ощущаются людьми.

2 балла — колебания ощущают люди в спокойной обстановке на верхних этажах зданий.

3 балла — колебания чувствуют некоторые люди, находящиеся дома, в помещениях качаются висящие предметы.

4 балла — звенят оконные стёкла, посуда, скрипят двери.

5 баллов — колебания ощущаются на улице, выплёскивается жидкость из посуды.

6 баллов — трескается штукатурка и кирпичная кладка, сдвигается и переворачивается мебель, лопаются оконные стёкла.

7 баллов — трудно стоять на ногах, осыпается штукатурка, падают кирпичи, керамическая плитка, на поверхности водоёмов появляются волны.

8 баллов — падает штукатурка, рушатся некоторые кирпичные стены, дымовые трубы, башни, памятники, обламываются ветки деревьев, в грунте образовываются трещины.

9 баллов — лопаются каркасы строений и подземные трубы, образуются серьёзные трещины в грунте и песчаные воронки.

10 баллов — рушится кирпичная кладка и мосты, возникают мощные оползни.

11 баллов — деформация железнодорожных путей, выходят из строя подземные трубопроводы.

12 баллов — полное разрушение зданий, нарушение линии горизонта, взлетают в воздух отдельные предметы.

Как измеряется магнитуда землетрясений?

Магнитуда — условная величина, характеризующая общую энергию колебаний, вызванных землетрясением. Она определяется по шкале, основанной на записях сейсмографов. Эта шкала известна под названием шкалы Рихтера (по имени американского сейсмолога Ч. Ф. Рихтера, предложившего её в 1935 году). С увеличением магнитуды на единицу энергия возрастает в 100 раз, т. е. при толчке с магнитудой 6 высвобождается в 100 раз больше энергии, чем при магнитуде 5, и в 10 000 больше, чем при магнитуде 4.

Шкала Рихтера содержит условные единицы (от 1 до 9,5):

Магнитуда

Характеристики

Наиболее слабое землетрясение, которое может быть зарегистрировано с помощью приборов.

Колебания ощущаются людьми в районе эпицентра.

Вблизи эпицентра могут наблюдаться небольшие повреждения.

Наблюдаются умеренные разрушения.

Сильные разрушения, разлом в сотни километров.

На Земле не происходило землетрясений с магнитудой выше 9.

Крупнейшими известными землетрясениями, согласно методу оценки Рихтера, были колумбийское землетрясение 1906 г. и ассамское землетрясение 1950 г. с магнитудой 8,6.

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.

Схема 1. Сопоставление трёх наиболее распространённых шкал балльности: Росси-Фореля (жёлтый); шкал типа Меркалли-Канкани (например, MSK -64, зелёный); шкалы Японского метеорологического агентства (синий)

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).

Ещё один интересный вопрос: а есть ли какие-либо ограничения у шкалы магнитуд? Математических — нет, однако есть некоторый физический предел энергии землетрясения на нашей планете. К сожалению, найти какие-либо упоминания о подобных исследованиях не удалось. Если Вам удастся встретить такую информацию, просим сообщить нам, отправив письмо по адресу Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript. .

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.

Текст, таблица 1, схема 1 © Павел СЁМИН, 2011
Фото © РИА Новости, 2011
UraloVed.ru

Читайте также:

• Землетрясения на Урале (полный список)
• Орлов А. О землетрясениях в Приуральских странах (1873 г.)
• Техногенные провалы Урала на снимках со спутника

Магнитуда, интенсивность, глубина: что нужно знать о землетрясениях и их силе

Шокировавшее алматинцев землетрясение специалисты описывают так: магнитуда – 6,7, интенсивность – 5 баллов, эпицентр находился в Кыргызстане в 264 км от Алматы на глубине 65 км.

Давайте разберёмся, что кроется за этими терминами. Чем баллы отличаются от магнитуды, и землетрясения на какой глубине наиболее опасны?

№1. Что такое магнитуда

Магнитуда характеризует величину энергии, выделившейся при землетрясении.

Шкала магнитуды была предложена в 1935 году американским сейсмологом Чарльзом Рихтером. Поэтому значение магнитуды иногда называют шкалой Рихтера (от 1 до 9,5).

Согласно шкале Рихтера, землетрясение магнитудой:

• 1–2 – это наиболее слабое землетрясение, которое может быть зафиксировано с помощью приборов;
• 2–3 – колебания ощущаются только в эпицентре;
• 4 – небольшие разрушения в районе эпицентра;
• 5–6 – умеренные разрушения в районе эпицентра;
• 8–9 – мощные разрушения, разлом в сотни километров.

С увеличением магнитуды на единицу энергия возрастает в 100 раз. Например, при толчке магнитудой 6 высвобождается в 100 раз больше энергии, чем при магнитуде 5, и в 10 000 больше, чем при магнитуде 4.

Самое сильное землетрясение магнитудой 9 по шкале Рихтера было зарегистрировано в мае 1960 года в Чили. Тогда оно унесло жизни более 5700 человек, без крова остались около 100 тысяч.

Ежегодно на Земле в среднем происходит:

• одно землетрясение магнитудой, равной или больше 8;
• 10 землетрясений магнитудой 7;
• 100 землетрясений магнитудой 6;
• 1000 землетрясений магнитудой 5.

Любое землетрясение магнитудой выше 7 может стать для густонаселённого города-эпицентра катастрофой.

№2. Что измеряют в баллах

Очень часто шкалу Рихтера путают со шкалой интенсивности землетрясения, которая измеряется в баллах и оценивает влияние подземных толчков непосредственно на людей, здания и природу в конкретной точке земной поверхности.

Сначала специалисты с помощью сейсмографа определяют магнитуду землетрясения. И только после определённого времени, когда становятся известны последствия толчков, появляется информация об их интенсивности.

В мире используют разные шкалы интенсивности. Например, в США это шкала Меркалли, в Европе − европейская макросейсмическая шкала, в Японии − шкала Японского метеорологического агентства.

В странах СНГ применяется 12-балльная шкала МSK-64 (Медведева-Шпонхойера-Карника). Согласно ей:

• 1 балл – колебания ощущаются только приборами;
• 2 балла – толчки могут ощутить только отдельные люди, находящиеся в покое в помещениях, особенно на верхних этажах;
• 3 балла – колебания схожи с сотрясением, создаваемым проезжающим грузовиком;
• 4 балла – землетрясение ощущает большинство людей в помещениях, оно сопровождается скрипом полов, дрожанием мебели, дребезжанием окон, дверей, посуды, лёгким раскачиванием висячих предметов;
• 5 баллов – землетрясение ощущают все люди в помещениях и очень многие на улице. Начинают беспокоиться животные, висячие предметы в домах сильно качаются, картины сдвигаются с места, неустойчивые предметы опрокидываются, незапертые двери и окна распахиваются и закрываются, жидкость в сосудах выплёскивается;
• 6 баллов – некоторые люди теряют равновесие, домашние животные выбегают из укрытий, падают книги, двигается тяжёлая мебель, может разбиться посуда. Возможны повреждения в домах из кирпича-сырца и глины, сельских постройках, а также в отдельных кирпичных домах и зданиях крупноблочного и панельного типа;
• 7 баллов – большинство людей покидают помещения, многие с трудом удерживаются на ногах. Небольшие повреждения уже появляются и в каркасных железобетонных зданиях, деревянных домах хорошей постройки;
• 8 баллов – испуг, паника, обламываются ветки деревьев, опрокидывается тяжёлая мебель, сдвигаются памятники. Сильные повреждения зданий (сквозные трещины, проломы, обрушение части зданий);
• 9 баллов – всеобщая паника, животные мечутся и кричат, в отдельных случаях – искривление железнодорожных рельсов и повреждение проезжей части дорог. Массовое повреждение зданий;
• 10 баллов – повреждения мостов, плотин, дамб, лёгкие искривления железнодорожных рельсов, разрывы подземных трубопроводов, дорожные покрытия и асфальт образуют волнообразную поверхность. Массовое разрушение зданий;
• 11 баллов – серьёзные повреждения даже зданий хорошей постройки, мостов, плотин и железнодорожных путей. Шоссейные дороги приходят в негодность, разрушение подземных трубопроводов. Значительная деформация почвы в виде широких трещин, разрывов и перемещений в вертикальном и горизонтальном направлениях, многочисленные горные обвалы;
• 12 баллов – разрушение практически всех наземных и подземных сооружений, радикальные изменения земной поверхности – возникают озёра, образуются водопады, изменяются русла рек.

№3. Как глубина очага влияет на интенсивность

Между балльностью и глубиной очага землетрясения существует зависимость.

Чем ближе очаг расположен к поверхности, там интенсивнее будет землетрясение. Для сравнения: на глубине 10 км с магнитудой 8 интенсивность составит 11–12 баллов. А если бы очаг был на глубине 40–50 км, то интенсивность уже составила бы 9–10 баллов.

Чаще всего глубина очага землетрясения бывает от 10 до 30 км.

№4. Сколько по времени может продолжаться землетрясение

Продолжительность землетрясений может быть различна. Например, на острове Лисса в Средиземном море оно длилось три года – с 1870 по 1873 год. Общее число толчков за это время – 86 тысяч.

После основного толчка следом обычно идут несколько других – это афтершоки. Считается, что магнитуда сильнейшего афтершока статистически на 1,2 меньше магнитуды основного толчка.

Число последующих толчков быстро убывает с глубиной очага землетрясения (чем глубже – тем меньше афтершоков).

№5. Можно ли предсказать землетрясение

Наука, к сожалению, пока не способна прогнозировать будущие землетрясения.

Однако для того, чтобы обезопасить людей, власти могут делить территорию страны по степени сейсмической опасности на основе исторических данных и сведений о движении земной коры.

Обычно на картах обозначаются зоны ожидаемых землетрясений с указанием предполагаемой интенсивности и частоты повторения за определённое количество лет.

Сейсмическое районирование необходимо учитывать при строительстве зданий и принятии мер по предотвращению и снижению ущерба от землетрясений и подготовке к ликвидации их последствий.

№6. Что делать при землетрясении

Вот некоторые правила поведения при землетрясении:

• покиньте здание (в вашем распоряжении 15–20 секунд);
• если вы на верхнем этаже, встаньте в проёме входной двери или займите место в углу капитальных стен, прижав к себе детей, либо лягте в ванну;
• ни в коем случае не стойте у окон и не прыгайте с балконов;
• отключите воду, электричество, газ;
• отойдите подальше от зданий, строений, столбов и заборов;
• не входите в дома, толчки могут повториться;
• не пользуйтесь лифтом;
• не зажигайте спички, свечи;
• не прикасайтесь к проводам.

Читайте также:

• Тревожный чемоданчик на случай землетрясения. Как собрать и где хранить
• Как выжить при землетрясении: безопасные места и тревожный чемоданчик
• Землетрясение в Алматы: как это было. Фото и видео из соцсетей, а также материалы Informburo.kz