Geológia

A magnitúdó és az intenzitás meghatározása és összehasonlítása

Ez a szakasz a földrengések magnitúdójával és intenzitásával ismertet meg. Megtanulod, hogy miben hasonlítanak és miben különböznek.

A földrengések mérése

Az emberek mindig is megpróbálták számszerűsíteni a földrengések méretét és az általuk okozott károkat. A 20. század eleje óta három módszer létezik. Melyek az egyes módszerek erősségei és gyengeségei?

• Mercalli intenzitási skála. A földrengéseket úgy írják le, hogy mit éreztek a közelben lakók, és milyen károkat okoztak a közeli építményekben.
• Richter-magnitúdóskála. Ezt a skálát 1935-ben Charles Richter fejlesztette ki, és egy szeizmométer segítségével méri a földrengés által kibocsátott legnagyobb lökés nagyságát.
• Momentum magnitúdóskála. A földrengés által felszabaduló teljes energiát méri. A momentumnagyságot a törés megrepedt területéből és a földnek a törés mentén megtett távolságából számítják ki.

A Richter-skála és a momentumnagyság-skála logaritmikus.

• A legnagyobb hullám amplitúdója egész számról egész számra tízszeresére nő.
• Egy egész számmal való növekedés azt jelenti, hogy harmincszor több energia szabadult fel.
• Ez a két skála gyakran nagyon hasonló méréseket ad.

Hogyan viszonyul egy 5-ös erősségű földrengés legnagyobb szeizmikus hullámának amplitúdója egy 4-es erősségű földrengés legnagyobb hullámához? Hogyan viszonyul egy 3-as erősségű rengéshez? Egy 5-ös erősségű rengés legnagyobb szeizmikus hullámának amplitúdója 10-szerese egy 4-es erősségű rengésénél és 100-szorosa egy 3-as erősségű rengésénél.

Hogyan hasonlít össze a pillanatnagyság-skála két egész számának növekedése a felszabaduló energia mennyiségét tekintve? Két egész számjegy egyenlő a felszabaduló energia 900-szoros növekedésével.

Ön szerint melyik skála a legjobb? A Richter-skálán egy egyszeri éles rengés nagyobbat mér, mint egy nagyon hosszú intenzív földrengés, amely több energiát szabadít fel. A pillanatnagyság-skála pontosabban tükrözi a felszabaduló energiát és az okozott károkat. A legtöbb szeizmológus ma már a momentummagnitúdó-skálát használja.

Az, ahogyan a tudósok mérik a földrengések intenzitását és a két legelterjedtebb skálát, a Richter- és a momentummagnitúdó-skálát, az 1906-os San Franciscó-i földrengés tárgyalása mellett a Measuring Earthquakes videóban ismertetjük:

Nagyság versus intenzitás

A nagyság és az intenzitás a földrengések különböző jellemzőit méri. A magnitúdó a földrengés forrásánál felszabaduló energiát méri. A magnitúdót a szeizmográfokon végzett mérésekből határozzák meg. Az intenzitás a földrengés által egy adott helyen okozott rengés erősségét méri. Az intenzitást az emberekre, az emberi építményekre és a természeti környezetre gyakorolt hatások alapján határozzák meg.

A földrengés magnitúdójának kiszámítása

A földrengés magnitúdója egy olyan szám, amely lehetővé teszi a földrengések egymáshoz viszonyított erősségének összehasonlítását. Több évtizeden át a földrengésnagyságokat egy olyan módszer alapján számították ki, amelyet először Charles Richter, egy kaliforniai szeizmológus dolgozott ki. Richter a San Andreas törésövezetben bekövetkezett földrengések szeizmogramjait használta a magnitúdóskála kalibrálásához.

A földrengés Richter-magnitúdójának meghatározásához két mérési adatot számolnak össze: a földrengés szeizmogramján rögzített legnagyobb hullámok amplitúdóját és a földrengés epicentrumától mért távolságot. A legnagyobb amplitúdójú szeizmikus hullámot – a legnagyobb hullám magasságát – mm-ben mérik a szeizmogramon. Az epicentrumtól való távolságot is figyelembe kell venni, mert minél nagyobb a távolság a földrengéstől, annál kisebbek lesznek a hullámok. A távolság hatását a számításból kiszámítjuk. A Richter-skálára nincs meghatározva felső határérték, de egy évszázadnyi szeizmográfiai mérés után úgy tűnik, hogy a földben lévő kőzetek a feszültséget még azelőtt leadják, mielőtt elég energiát gyűjtenének ahhoz, hogy elérjék a 10-es erősséget.

A Richter-skáláról kiderült, hogy a San Andreas törésövezetről, egy transzformációs lemezhatárról nem nagyon jól átvihető a sokkal erősebb földrengésekre, amelyek a konvergens lemezhatárokon, különösen a szubdukciós zónás földrengéseknél fordulnak elő. Ezért a Richter-skálát felváltotta a momentummagnitúdó-skála, amelyet Mw-val jelképeznek.

A momentummagnitúdó-skála nagyjából hasonló a Richter-skálához, de több tényezőt vesz figyelembe, többek között a földrengés során elmozduló törés teljes területét és annak mértékét. Ez egy olyan magnitúdószámot eredményez, amely jobban jelzi a földrengés által felszabadított teljes energiamennyiséget. Mivel a pillanatnagyság-skála felváltotta a Richter-skálát, innentől kezdve feltételezzük, hogy a pillanatnagyságra, nem pedig a Richter-nagyságra utalunk, amikor a földrengés nagyságáról beszélünk.

A magnitúdóskála az energiát logaritmikusan ábrázolja, körülbelül a 32-es bázison. Például egy 6,0 erősségű földrengés körülbelül 32-szer annyi energiát szabadít fel, mint egy 5,0 erősségű földrengés. Egy 7,0 magnitúdójú földrengés körülbelül 32 × 32 = 1024-szer annyi energiát szabadít fel, mint egy 5,0 magnitúdójú földrengés. Egy 9,0-es erősségű földrengés, amely ritkán fordul elő, több mint egymilliószor annyi energiát szabadít fel, mint egy 5,0-es erősségű földrengés.

A földrengések intenzitásának rangsorolása

A földrengés intenzitása nagyon különbözik a földrengés erősségétől. A földrengés intenzitása egy rangsorolás, amely a földrengésnek az egyes helyeken megfigyelt hatásain alapul. Ezért minden egyes földrengés intenzitásértékek tartományát eredményezi, amelyek az epicentrum területén a legmagasabb értéktől az epicentrumtól távolabb eső nulla értékig terjednek. A leggyakrabban használt földrengésintenzitás-skála a módosított Mercalli-féle földrengésintenzitás-skála. A rövidített változatot lásd a Modified Mercalli Intensity Scale (Módosított Mercalli-intenzitásskála) oldalon a US Geological Survey Earthquake Hazards Program (Földrengésveszély Program) weboldalán.

Az alábbi táblázat azt mutatja, hogy évente körülbelül hány földrengés történik az egyes magnitúdótartományokban, és hogy az egyes magnitúdótartományok esetében mekkora lehet az intenzitás az epicentrumban.

Magnitúdó	átlagszám évente	Modifikált Mercalli intenzitás	leírás
0 – 1.9	>1 millió	–	mikro – nem érezhető
2.0 – 2.9	>1 millió	I	kisebb – ritkán érezhető
3.0 – 3.9	körülbelül 100.000	II – III	kisebb – kevesen veszik észre
4.0 – 4.9	körülbelül 10.000	IV – V	könnyű – sok ember érzi, kisebb kár lehetséges
5.0 – 5.9	körülbelül 1000	VI – VII	kisebb – a legtöbb ember által érezhető, lehetséges vakolat- és kéménytörés
6.0 – 6.9	körülbelül 130	VII – IX	erős – a kár az épületszerkezettől és az aljzattól függően változó
7.0 – 7.9	körülbelül 15	IX – X	nagy – kiterjedt károk, néhány épület megsemmisült
8.0 – 8.9	körülbelül 1	X – XII	nagy – kiterjedt károk széles területeken, sok épület megsemmisült
9.0 és nagyobb	< 1	XI – XII	nagy – kiterjedt károk széles területeken, a legtöbb épület megsemmisült

Nagyság / intenzitás összehasonlítás

A következő táblázatban a különböző erősségű földrengések epicentrumához közeli helyeken jellemzően megfigyelhető intenzitások szerepelnek.

Magnitúdó	Típusos maximum Modifikált Mercalli intenzitás
1.0 – 3.0	I
3.0 – 3.9	II – III
4.0 – 4.9	IV – V
5.0 – 5.9	VI – VII
6.0 – 6.9	VII – IX
7.0 és magasabb	VIII vagy magasabb

Rövidített módosított Mercalli intenzitásskála

1. Nem érezhető, kivéve nagyon kevesek által, különösen kedvező körülmények között.
2. Nem érezhető csak néhány nyugalomban lévő személy által, különösen az épületek felső emeletén.
3. Érezhetően érezhető a bent tartózkodó személyek által, különösen az épületek felső emeletén. Sokan nem ismerik fel földrengésként. Az álló gépkocsik enyhén meginoghatnak. Teherautó áthaladásához hasonló rezgések. Becsült időtartam.
4. Napközben beltéren sokan, kültéren kevesen érzik. Éjszaka néhányan felébredtek. Edények, ablakok, ajtók megzavarodtak; a falak recsegő hangot adnak. Olyan érzés, mintha egy nehéz teherautó csapódna az épületnek. Álló gépkocsik érezhetően rázkódtak.
5. Majdnem mindenki érezte; sokan felébredtek. Néhány edény, ablak betört. Instabil tárgyak felborultak. Ingaórák megállhatnak.
6. Mindenki érezte, sokan megijedtek. Néhány nehéz bútor elmozdult; néhány esetben lehullott vakolat. Károk csekélyek.
7. Károk elhanyagolhatóak a jó tervezésű és építésű épületekben; csekély vagy közepes károk a jól megépített közönséges épületekben; jelentős károk a rosszul megépített vagy rosszul tervezett épületekben; néhány kémény eltörött.
8. Károk csekélyek a különlegesen tervezett épületekben; jelentős károk a közönséges, jelentős épületekben, részleges összeomlással. Nagy kár a rosszul épített szerkezetekben. Kémények, gyárkémények, oszlopok, műemlékek, falak leomlása. Nehéz bútorok felborulása.
9. Számottevő kár a speciálisan tervezett szerkezetekben; a jól tervezett vázszerkezetek kidőlnek a függőlegesből. Nagy kár a jelentős épületekben, részleges összeomlással. Az épületek elmozdultak az alapokról.
10. Néhány jól megépített faszerkezet megsemmisült; a legtöbb falazott és vázszerkezet az alapokkal együtt megsemmisült. A sínek meghajlottak.
11. Néhány (falazott) építmény maradt állva, ha maradt egyáltalán. A hidak elpusztultak. A sínek nagymértékben meghajlottak.
12. Kár teljes. A látóvonalak és a szintvonalak eltorzultak. A levegőbe dobott tárgyak.

Vizsgálja meg a megértését

Válaszoljon az alábbi kérdés(ek)re, hogy lássa, mennyire érti az előző részben tárgyalt témákat. Ez a rövid kvíz nem számít bele az órai jegybe, és korlátlan számú alkalommal ismételheti meg.

Ezzel a kvízzel ellenőrizheti a megértését, és eldöntheti, hogy (1) tovább tanulmányozza-e az előző részt, vagy (2) áttérjen a következő részre.