Максимальная магнитуда землетрясения. Что такое магнитуда землетрясений? Шкала Рихтера

Более 2000 пет назад в Китае был создан прибор, предупреждающий людей от наступающего землетрясения. Этот прибор имел форму лягушки, с овальным основанием и четырьмя, наклонными плоскостями, в которых были размещены металлические шарики. При наступлении землетрясения, колебания, вызванные сейсмическими волнами раскачивали прибор и шарики выпадали из своих гнезд на металлическую подставку. Это было предупреждение о приближающемся землетрясении. Таким образом,с первых дней появления науки сейсмологии, её задачей было предупреждение людей о приближающемся землетрясении, тем самым,обеспечение безопасности жизни людей от природных катастроф. Потребовалось 2000 лет, чтобы появилось печально известное решение международной конференции в Лондоне в 1996г., в котором говорится, что прогноз землетрясений не возможен. Это означает, что усилия тысячи ученых, посвятивших свою жизнь решению этой проблемы человечества и миллиарды долларов, истраченные на исследования, были напрасны? О том, что это решение принято «скептиками», как называют ученых, потерявших надежду найти положительный результат в исследовании конкретной проблемы, от отчаяния, было понятно, уже тогда, т.к. с июня 1995г. пресса более 20 стран мира сообщала о том, что Сахалинское землетрясение было спрогнозировано автором и МЧС России получило предупреждение из МЧС Армении,за три месяца до трагедии, когда исчез с лица Земли город Нефтегорск. В начале ХХ века, впервые были получены изменения отношения продольных (VP) и поперечных (VS) сейсмических волн в зоне развития очага сильных землетрясений. И это отношение стало первым предвестником землетрясений. Ученые во многих развитых странах мира начали проводить исследования, с целью создания технологии прогнозирования землетрясений, способной определять место (координаты широты и долготы очага), время (год, месяц, день) и силу (магнитуду) будущих землетрясений. В настоящее время известны более 300 предвестников землетрясений, которые так и не привели к решению этой проблемы и вопрос прогнозирования землетрясений оставался без ответа. В чем причина неудачи? По катастрофическим последствиям, которые приводят к огромному количеству жертв и разрушений, землетрясения являются наиболее опасными природными катастрофами. Количество жертв от землетрясений, в ХХ веке составило 1,4 миллиона (Осипов,2001), из которых около 1,0 –го миллиона жертв приходится на последние 30 лет. За первые 12 лет, XXI века, число погибших от землетрясений приближается к 1,0-му миллиону (около 800 000): Индонезия (о.Суматра, 2004)- около 300 000 ; Гаити –около 300 000; Япония (Фукусима)…Ежегодно происходят: 1 землетрясение – с магнитудой до 9; около 15 землетрясений - до 8; 140 - до 7; 900 - до 6; 8000 - до 5. В настоящее время эти цифры имеют тенденцию идти по нарастающей. Вопросом прогнозирования землетрясений занимались и занимаются ученые всех стран мира и на эти исследования были потрачены миллиарды долларов, однако землетрясения продолжают уничтожать города, людей, страны. В чем причина беспомощности ученых всех стран мира? Политиков и МЧС эти вопросы не интересуют, а Правительства обращаются к ним, когда происходит катастрофа и гибнут люди, города и страны. На Лондонской конференции в 1996г. многие специалисты пришли к выводу, что сейсмическое прогнозирование безнадежно. По результатам конференции было опубликовано:«Сейсмическое прогнозирование безнадежно? Полный пессимизм относительно возможности надежного прогноза землетрясений высказали некоторые геофизики на состоявшейся в ноябре 1996 г. в Лондоне международной конференции. Р.Геллер (R.Geller; Токийский университет) отметил, что, несмотря на затраченные международным сообществом ученых усилия и средства, не удалось за все последние десятилетия обнаружить ни одного достойного доверия признака надвигающегося сейсмического события (некоторым сигналам, находящимся на уровне шумов или даже ниже, придавалось излишнее значение). К такому мнению присоединился сейсмолог С.Кремпин (S.Crampin; Эдинбургский университет, Шотландия). Скептицизм специалистов усилился после того, как несколько греческих сейсмологов заявили, что им якобы удалось прогнозировать землетрясения по предшествующим вариациям магнитного поля Земли; в решительной критике их отчета указывалось на совершенно неопределенные сведения о месте и времени предстоящих толчков, об их интенсивности. Многие ученые теперь полагают, что землетрясения вообще относятся к числу критических явлений, которые возникают в системе, выведенной на грань неустойчивого равновесия. Предсказать конкретно, когда произойдет критическое явление, почти невозможно; по мнению сейсмолога И.Мейна (I.Main; Эдинбургский университет), построить прогноз землетрясения столь же сложно, как заранее установить, какая именно снежинка вызовет снежную лавину в горах. Однако, отнеся подземные толчки к разряду критических явлений, специалисты теперь могут внести новые поправки в строительные кодексы с учетом научных критериев сейсмостойкости сооружений (существующие правила в основном опираются на голую эмпирику). New Scientist. 1996. V.152. N 2056. P.10 (Великобритания)». Итак, в 1996г. международная конференция в Лондоне, опираясь на мнение Р.Геллера (Токийский Университет) и двух сотрудников Эдинбургского Университета, вынесла приговор более чем столетней работе ученых мира о невозможности заранее определить место, время и магнитуду будущего землетрясения. Видимо авторам этого проекта не было известно о том, что в 1995г., т.е. за один год до принятия Лондонского решения, автором этих строк, была разработана физическая модель, позволяющая теоретически рассчитывать параметры будущих землетрясений на планете: место(координаты широты и долготы), время (год, месяц и день) и силу (магнитуду) на неограниченное время вперед - методика краткосрочного прогнозирования землетрясений и других природных катастроф (Публикации: 1.Прогнозирование землетрясений. Монография. Повышение сейсмостойкости зданий и сооружений. Изд. «Айастан», Ереван, 1989,глава, 8.5, стр. 316. 2.Электромагнитная модель механизма возникновения очага землетрясений. «Вестник» Международной Академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности,Санкт-Петербург,№ 7(19),2000, 3. Закономерность связи сейсмических волн, испускаемых очагом землетрясений. «Вестник» Международной Академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности,Санкт-Петербург,№ 7(31),2000 4. Краткосрочный прогноз землетрясений и других природных катастроф. Монография.Санкт-Петербург,2000, стр. 135. 5. Earthquakes and natural disasters shorth-term prediction.Sankt-Peterburg. 2000, p. 128.) и по ней были рассчитаны и переданы в МЧС России (за три месяца до трагедии) параметры Сахалинского землетрясения (май,1995г.), после которого исчез с лица Земли г. Нефтегорск (публикации: «Комсомольская правда»,06.06.1995. Москва, Россия; «Сюкан Синчо», 07.07.1995,Токио,Япония; BBC,1995, Лондон,Великобритания; Турция, «Marmara»1995; Иран, «Alik»1995; США …более 20 стран). За прошедшие 17 лет, по этой методике были рассчитаны параметры (место, время и магнитуда) более 40 000 будущих землетрясений и других природных катастроф, с точностью до 95%, в том числе все, произошедшие за это время катастрофы Краткосрочный прогноз землетрясений инструментальными, а тем более, вероятностными методами исследований, которыми оперирует современная сейсмология, действительно не возможен. Поэтому, до сих пор, все усилия ученых в этом направлении сейсмологии, терпят неудачу. Чем отличаются исследования, проводимые в настоящее время от тех, которые применялись в 1996г.? Ни чем, только увеличилось количество и, возможно качество, применяемой аппаратуры. Поэтому рассчитывать на успех, в решении проблемы краткосрочного прогнозирования землетрясений «современными методами инструментальных исследований» не приходится. В этом вопросе Лондонская конференция принесла бы больше пользы, если бы в решении принятом на ней было добавлено; «современными методами инструментальных исследований». Краткосрочный прогноз землетрясений и других природных катастроф возможен и он существует. Прогнозировать будущие природные катастрофы с абсолютной точностью можно,на неограниченное время вперед Метод состоит из двух частей. 1. Проводится теоретический расчет места, времени и силы будущих землетрясений… 2. За месяц до расчитанного времени, сейсмостанции данной страны проводят исследования изменения параметров,указанного региона и уточняют теоретический расчет. Это позволит,за 3-4 дня, до землетрясения, точно указать место, время и силу будущего землетрясения. 3. Полученные точные данные будущего землетрясения, цунами… передаются Правительству, которое и принимет решение о безопасности жизни людей.

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).

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.

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.

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.

Шкала Рихтера была придумана для определения силы земных колебаний. Иными словами она поможет нам устанавливать мощность землетрясений. Система эта- международная. Придумал ее итальянец Меркалли. Кем же был Рихтер и почему все лавры достались ему?

История шкалы Рихтера

Шкала землетрясения Рихтера разработана в тридцатых годах двадцатого века. Система Меркалли была не только переименована, но и доделана. Итальянец вял за основу 12-бальную шкалу. Минимальные толчки равнялись единице.

Сильными считались землетрясения от 6-ти баллов. Не все государства были с этим согласны. , к примеру, применяли 10-ти бальную, а в Японии на 7-бальную шкалы. Но в век глобализации всё изменилось.

Нужен был общий стандарт, а данные всех сейсмографов были расшифрованы в любой точке на Земле. Тут-то за дело и взялся Чарльз Рихтер. Американец стал применять десятичный логарифм.

Измерение амплитуды колебаний было прямо пропорционально изменению иглы на сейсмографе. Рихтер также внес поправки в зависимости от удаления местности от эпицентра землетрясения.

Шкала магнитуд Рихтера была официально зарегистрирована в 1935-ом. Мир стал ориентироваться не только на 10 баллов, но и на разницу в десять баллов между соседними отметками линейки.

2-бальное землетрясение считается в 10 раз сильнее 1-бального, а 3-бальные толчки в 10 раз мощнее 2-бальных, и так далее. Но, как определять силу толчков? Как узнать и определить, что подвижки земной коры именно 3-х, 7-ми, 9-бальные?

Шкала Рихтера - баллы в визуальных и физических проявлениях

Баллы помогут нам измерить частоту поверхностных толчков. Их мощность в недрах Земли, где произошёл разлом, больше. Часть энергии уходит по пути к твердой коре планеты. Значит, мощность тем больше, чем ближе к поверхности очаг. Один балл люди не ощущают.

Два балла почувствуют лишь жители верхних этажей высоток, ощущая слабые колебания. При трёх баллах качаются люстры. Ощутимые сотрясения внутри зданий, даже не больших, — это четыре балла.

А пяти-бальные землетрясения ощутимы уже не только в домах, но и на улицах. При шести баллах могут потрескаться стекла, движется мебель, посуда. Трудно держаться на ногах становится во время семи-бального землетрясения. По кирпичным стенам расходятся трещины, могут быть разрушены лестничные пролеты, на дорогах случаются оползни.

При восьми баллах здания могут разрушаться, а так же, рваться коммуникации, которые расположены под землей. Девяти-бальные толчки приводят к волнениям на воде, могут вызвать, цунами. Почва идет трещинами.

Сминает же и ломает её во время 10-бальных землетрясений. Одиннадцать баллов … Стоп. Ведь шкала Рихтера заканчивается на десятке. В том-то и дело. Пробелы в знаниях людей привели к смешиванию систем Меркалли и Рихтера.

Поверхностную интенсивность толчков в баллах измеряли по итальянской шкале. Она, как видно, не исчезла, а неофициально присоединилась к американской. У Меркалли присутствует и 11, и 12 баллов.

При 11-ти кирпичные здания разрушатся до основания, от дорог тоже остается лишь воспоминание. 12 баллов - это катастрофическое землетрясение, меняющее рельеф земли. Трещины в ней достигают вширь 10-15 метров.

О чем же нам говорят отметки истинной шкалы Рихтера. Она основана на магнитуде, которую не учитывал Меркалли. Магнитуда замеряет энергию, выделившуюся при подвижках в земных недрах. Рассматривают не внешние проявления землетрясения, а их внутренняя суть.

Шкала Рихтера — таблица магнитуд

Если определять баллы возможно, наблюдая за изменениями на поверхности планеты, то магнитуду измеряют только по показаниям сейсмографов. В расчете за основу берут тип волн некоего типичного, среднего землетрясения.

Показатель ставится в логарифм с максимальной амплитудой конкретных сотрясений. Магнитуда пропорциональна этому логарифму.

Сила выбрасываемой при землетрясении энергии зависит от размеров его очага, то есть длины и ширины разлома в породах. Типичные толчки по Рихтеру могут измеряться не только целыми, но и дробными .

Так, магнитуда 4,5 приводит к малым разрушениям. Параметры разлома - лишь несколько метров по вертикали и в длину. Очаг в несколько километров, как правило, дает землетрясения с магнитудой 6.

Разлом в сотни километров - магнитуда 8,5. В шкале Рихтера есть и десятка. Но, это, так сказать, нереальный предел. На Земле не происходило землетрясений с магнитудой выше 9-ти. Видимо, и не произойдет.

Для 10-ой магнитуды нужна глубина разлома более 100 километров. Но, на такой глубине земля уже не твердая, вещество превращается в жидкость - мантию планеты. Протяженность очага, тянущего на десятку, должна превысить 1000 километров. Но, подобные разломы ученым не известны.

Не встречаются, точнее, не фиксируются приборами и землетрясения с магнитудой 1. Самые слабые толчки, ощущаемые и сейсмографами, и людьми - 2 балла. Да, показатели магнитуды иногда тоже именуют баллами. Но, правильнее, произносить лишь цифру, дабы не произошло путаницы со шкалой Меркалли.

Существует примерное соотношение бальности землетрясения с его магнитудой. При этом, важно учитывать глубину залегания очага толчков. Проще всего соотнести показатели, глядя на таблицу.

Километры	Магнитуда
5	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

Из таблицы видно, что одна и та же магнитуда может приводить к разным разрушениям в зависимости от глубины залегания очага. Есть и другие основания судить, каким будет землетрясение в баллах ? Баллы по шкале Рихтера зависят еще и от сейсмоустойчивости зданий в районе подземных толчков, характера почвы.

В крепких строениях сила землетрясения воспринимается иначе, чем в домах, возведенных без учета возможных подвижек земной коры. Чарльз Рихтер говорил об этом еще в 1930-ых.

Ученый не просто создал международную шкалу, но и всю жизнь боролся за разумное строительство, с учетом всех рисков конкретной местности. Именно благодаря Рихтеру многие страны ужесточили нормы возведения зданий.

15.08.2016

Рассмотренное ранее понятие “интенсивность” землетрясения характеризует меру его последствия для определенной местности, без указания о его (землетрясения) силе (мощи) в целом как физического явления. Поэтому в конце XIX века были предложения (шкалы) оценить интенсивность землетрясения только в эпицентральной зоне. В дальнейшем были предложения судить о силе землетрясения по величинам площадей, пострадавших от него территорий. Землетрясение, вызывающее повреждения на территориях с большим диаметром, считалось принадлежащим к классу более сильных. Как видно из табл. 1.5, с одной стороны, характеристики интенсивности землетрясения во многих случаях обусловлены уровнем восприимчивости людей (которое нельзя выразить количественными показателями), а с другой - степень повреждений зданий и сооружений существенно обусловлены качеством строительства и грунтовыми условиями. При установлении же силы землетрясения по площадям поврежденных территорий встает вопрос о глубине очага. Таким образом, возникла настоятельная необходимость оценить силу землетрясения независимо от его последствий каким-либо числовым параметром, получаемым при помощи прибора (сейсмографа) во время землетрясения независимо от места регистрации. Так как причиной всех макросейсмических эффектов, включенных в любую шкалу интенсивности и наблюдаемых при землетрясениях, являются перемещения грунта, то естественно при оценке силы землетрясения варьировать значением перемещения грунта. Так возникла идея магнитуды землетрясения. Магнитуда землетрясения - это мера оценки его силы по величине перемещений частиц грунта но время этого землетрясения. Латинское слово "magnitude" и переводе на русский язык означает “величина". Фактически, говори о магнитуде землетрясения, необходимо подразумевать его величину. Чем больше уровень перемещений частиц грунта во время землетрясения, тем больше его магнитуда, т.е. сильнее само землетрясение.
В сформулировании понятия магнитуды принимали участие многие специалисты в области сейсмологии. В частности, работники сейсмических станций часто задумывались над несоответствием степени беспокойности или страха людей, вызываемого землетрясением, и характером его реальной сейсмограммы, записанной на станции. Слабый местный толчок всегда имел большой отклик, тогда как сильное далекое землетрясение в малонаселенной пустыне, горах или же в океане часто оказывается незамеченным за исключением самих сотрудников сейсмических станций, располагающими сейсмограммами землетрясения. Самим сейсмологам также труднее было правильно классифицировать землетрясения по их силе, независимо от их последствий. Большой вклад детализации понятия магнитуды внес профессор Калифорнийского технологического института (в Пасадене) Чарлз Рихтер, который разработал план разделения сильных и слабых землетрясений на объективной инструментальной основе, чем субъективные суждения об их последствиях. Главный аксиоматический принцип оценки заключается в том, что из двух землетрясений, имеющих один и тот же гипоцентр, большое (сильное) должно регистрироваться с большой амплитудой колебания грунта на любой станции. При одной и той же силе землетрясения сейсмограф, установленный на близком к эпицентру расстоянии, будет регистрировать большие перемещения грунта, чем на далеком расстоянии. Следовательно, для определения магнитуды прежде всего встал вопрос о выборе места регистрации землетрясения.
Как отмечено выше, Рихтер поставил вопрос разделения землетрясений на сильные и слабые. Поэтому возникла необходимость установления “стандартного” землетрясения в качестве эталона. Для стандартного землетрясения место регистрации Рихтер выбрал на расстоянии 100 км от эпицентра. С другой стороны, даже на одинаковом расстоянии от эпицентра величины перемещений частиц грунта участков с различными инженерно-геологическими характеристиками существенно отличаются. Поэтому было уговорено, что регистрирующий прибор должен быть установлен на участках со скальными грунтами. В качестве прибора Рихтер выбрал крутильный короткопериодный сейсмограф Вуда-Андерсона, имеющий большое распространение в 30-х годах прошлого столетия. Основные параметры этого сейсмографа: период свободных колебаний маятника - 0.8сек, коэффициент затухания -h=0.8, коэффициент увеличения - 2800 (реальное перемещение грунта на ленте записи увеличивается в 2800 раз). Вот как сформулировал понятие магнитуды сам Рихтер: "Mагнитыдa любого толчки определяете» как десятичный логарифм выраженной в микронах максимальной амплитуды записи этого толчка, записанной стандартным короткопериодным крутильным сейсмографом Вуда-Андерсона на расстоянии 100 км от эпицентра". Заранее отметим, что не обязательно каждый раз иметь именно сейсмограф Вуда-Андерсона в точности на расстоянии 100км от эпицентра (такое может случиться совершенно случайно), просто, как будет указано ниже, надо вводить поправки для приведения результатов измерений, полученных на других расстояниях и другими сейсмографами, к тем, которые были бы получены на расстоянии 100км сейсмографом Вуда-Андерсона.
Следовательно, магнитуда землетрясения, которая обозначается буквой М, будет

где Ac - величина перемещения скального грунта на сейсмограмме в микронах, зарегистрированной сейсмографом Вуда-Андерсона на расстоянии 100км. Если на сейсмограмме землетрясения, зарегистрированной сейсмографом Вуда-Андерсона, на расстоянии 100км максимальное перемещение грунта равно 1 микрону (1 микрон =0.001 миллиметру), то магнитуда этого землетрясения принимается равной M = Ig1 = 0. Ho это не означает, что не было землетрясения, просто оно было очень слабым. Аналогичным образом, если максимальное перемещение грунта равно 10 микронам, то магнитуда такого землетрясения будет Igl0 = 1. В действительности магнитуде M=1 будет соответствовать то землетрясение, во время которого на расстоянии 100км от эпицентра действительное перемещение скального грунта будет равно:

Исходя из вышеприведенного определения магнитуды с удивлением можно заметить, что она может иметь и отрицательные значения. Так, если на сейсмограмме землетрясения, записанной сейсмографом Вуда-Андерсона, на расстоянии 100км от эпицентра перемещение грунта равно 0.1 микрону, то магнитуда такого землетрясения будет

В этом случае действительное перемещение грунта будет

Запись такого перемещения грунта, конечно, не легкое дело. Она предполагает создание сейсмографом с большими коэффициентами увеличения. К счастью, отметим, что к настоящее время созданы такие сверхчувствительные сейсмографы, которые способны зарегистрировать землетрясения с магнитудами до М=3. Таким образом, при увеличении магнитуды на единицу амплитуда колебания грунта возрастает в 10 раз. Для большей наглядности в табл. 1.7 приведены действительные значения перемещений на расстоянии 100 км от эпицентра для землетрясений от самого слабого с магнитудой M=1 и до самого сильного с магнитудой М=9.0.

Самое слабое землетрясение, которое ощущается человеком, имеет магнитуду M=1.5. Землетрясения с магнитудой М=4.5 и более уже вызывают повреждения в зданиях и сооружениях. Землетрясения с 1< M < 3 называются микроземлетрясениями, а с M < 1 - ульграмикроземлетрясениями.
Шкала магнитуд Рихтера (если его вообще можно называть шкалой) не имеет верхнего предела. Поэтому ее часто называют “открытой” шкалой, так как никто не может прогнозировать, когда и с какой силой будет самое сильное землетрясение, хотя верхний предел магнитуды обусловлен (ограничен) предельным значением прочности земных пород. По-видимому, такое можно утверждать и о нижнем пределе шкалы, так как со временем, путем усовершенствования сейсмографов, создаются возможности для регистрации самых слабых землетрясений.
В армянском варианте настоящей книги, изданной в 2002 году, мы отметили два землетрясения в качестве самых сильных, от начала инструментальных регистраций, имеющих магнитуду М-8.9. Оба эти землетрясения происходили под океаном в зонах субдукции. Первое землетрясение происходило в 1905 году у побережья Эквадора, второе - в 1933 году в побережьях Японии. В 2002 году мы высказали риторический вопрос: может, наша планета не способна генерировать землетрясения с магнитудой больше чем 8.9 и считали, что ответ на этот вопрос может дать только время. Прошло немного времени и мы получили ответ на этот вопрос: на нашей планете Земля возможны землетрясения с магнитудой больше чем 8.9. Это случилось 26 декабря 2004 года. На побережье острова Суматра произошло самое катастрофическое землетрясение на Земле с магнитудой более 9.0, вызвавшее огромное цунами и ставшее причиной смерти более чем 300000 людей.
Очевидно, что если землетрясение записано не сейсмографом Вуда-Андерсона, а любым другим сейсмографом, то магнитуда землетрясения будет

где А - уже максимальное значение действительного перемещения грунта в микронах, записанная любым сейсмографом (не на сейсмограмме).
Так, например, во время Спитакского землетрясения 1988 года на инженерно-сейсмометрической станции N5 города Еревана сейсмометром СМ-5 зарегистрировано максимальное перемещение грунта, равное 3.5 мм или 3500 микронам (рис.3.19). Расстояние Ереван-Спитак примерно равно 100 км, поэтому магнитуда Спитакского землетрясения примерно будет

M = lg 2800*3500 = lg10в7 = 7.0,

которую подтвердили многие сейсмические станции мира.
Возникает естественный вопрос - как определить магнитуду, если сейсмограф установлен не на расстоянии 100 км от эпицентра, а на произвольном расстоянии. Для этого сам Рихтер для Калифорнийских землетрясений построил калибровочную кривую для перехода от амплитуд, наблюдаемых на произвольном эпицентральном расстоянии к амплитудам, ожидаемым на расстоянии 100 км. Этот тип магнитуды в настоящее время называется локальной (местной) магнитудой - ML, и определяется формулой Рихтера

где А - максимальное значение действительного перемещения грунта по объемным поперечным волнам S и микронах, записанного любым сейсмоuрафом, Δ - эпицентральное расстояние в километрах.
Формула (1.92а) применима только для мелкофокусных местных землетрясений типа изученных Рихтером с Δ ≤ 600 км.
Для землетрясений с опицснтральным расстоянием Δ ≥ 600 км на сейсмограммах преобладают поверхностные волны с большими периодами. Для мелкофокусных» удаленных землетрясений (телесейсмических) Гутенберг вывел следующую формулу магнитуды Ms:

где А - горизонтальная компонента действительного перемещения грунта (в микронах), вызванного поверхностными волнами с периодом около 20 секунд.
Международной ассоциацией сейсмологии и физики недр (IASPEI) для Ms рекомендовано следующее выражение:

где (А/Т)max - максимум из всех величин A/T (амплитуда/период) у различных волновых групп на сейсмограмме. Для Т=20сек уравнение (1.92в) почти совпадает с уравнением (1.92б).
Особенность перечисленных трех формул (1.92) заключается в том, что при увеличении эпицентрального расстояния Δ максимальное перемещение грунта А уменьшается и наоборот, поэтому в итоге одно и то же самое землетрясение, зарегистрированное на разных расстояниях от эпицентра, будет иметь почти одинаковую величину магнитуды. Уравнения (1.92) считаются применимыми только для мелкофокусных землетрясений с глубиной очага h не более 60 км. Для более глубоких землетрясений шкала магнитуд основана на амплитуде телесейсмических объемных волн mв и определяется формулой:

где T - период измеряемой волны, а А - представляет собой амплитуду грунта, C(h, Δ) - эмпирический коэффициент, зависящий от глубины очага и эпицентрального расстояния, определяемого по специальным таблицам.
Эмпирически установлена следующая зависимость между mв и Ms

Отметим, что значения mн и M совпадают при mн = M=6.75, выше этого M=mн, ниже M=mн.

Все вышеприведенные рассуждения и формулы, несмотря на внешнюю простоту, при их практическом применении сталкиваются с определенными трудностями, связанными с переводами величин перемещений грунта, записанных современным сейсмографом, к записям сейсмографа Вуда-Андерсона, с установлением угла падения фронта сейсмических волн, глубиной очага и фиксацией на сейсмограмме положений первых вступлений объемных и поверхностных волн Р, S, L и их периодов, а также связанными с грунтовыми условиями места регистрации землетрясения. Поэтому все сейсмические станции имеют свои корректирующие коэффициенты для определения магнитуды. Все расчеты производятся с применением компьютерных программ или специальных номограмм. Одни из таких номограмм, заимствованная из, показана на рис. 1.43. Ho, несмотря на все это, из-за сложности сути самого землетрясения, неоднородности путей распространения сейсмических волн и неидентичности сейсмографов значения магнитуды одного и того же землетрясения, вычисленные на разных сейсмических станциях, всегда отличаются друг от друга, причем что отличие может достигать величины 0.5.
Считаем необходимым еще раз отметить, что разработка концепции оценки силы землетрясения посредством шкалы магнитуд является фундаментальным шагом в развитии количественной сейсмологии. Никакая другая мера не описывает масштаб землетрясения в целом так полно и точно. Шкала магнитуд дает возможность, имея хотя бы одну инструментальную запись (сейсмограмму) землетрясения на поверхности Земли вне зависимости от места происшествия и степенью причиненного последствия, количественно оценить масштабы и мощь землетрясения.

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.

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 Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .

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 (