Erdbeben-Größen

In diesen Tagen ereignet sich ein Erdbeben und es ist sofort in den Nachrichten, einschließlich seiner Stärke. Sofortige Erdbebenwerte scheinen eine Routineleistung zu sein, die der Anzeige der Temperatur gleicht. Sie sind jedoch das Ergebnis von Generationen wissenschaftlicher Arbeit.

Warum Erdbeben schwer zu messen sind

Erdbeben sind in einem Standardmaßstab nur sehr schwer zu messen. Das Problem ist, als würde man eine Zahl für die Qualität eines Baseball-Werfers finden. Sie können mit der Gewinn-Verlust-Bilanz des Werfers beginnen, aber es gibt noch mehr Dinge zu beachten: Verdienter Laufdurchschnitt, Streiks und Spaziergänge, Langlebigkeit der Karriere und so weiter. Baseball-Statistiker basteln mit Indizes, die diese Faktoren abwägen (weitere Informationen finden Sie im About Baseball Guide)..

Erdbeben sind leicht so kompliziert wie Krüge. Sie sind schnell oder langsam. Einige sind sanftmütig, andere sind gewalttätig. Sie sind sogar Rechts- oder Linkshänder. Sie sind auf unterschiedliche Weise ausgerichtet - horizontal, vertikal oder dazwischen (siehe Fehler auf den Punkt gebracht). Sie kommen in verschiedenen geologischen Umgebungen tief in Kontinenten oder im Meer vor. Aber irgendwie wollen wir eine einzige aussagekräftige Zahl für die Rangfolge der Erdbeben auf der Welt. Das Ziel war es immer, die Gesamtmenge an Energie herauszufinden, die ein Beben freisetzt, denn das sagt uns tiefgreifende Dinge über die Dynamik des Erdinneren.

Richters erste Waage

Der bahnbrechende Seismologe Charles Richter begann in den 1930er Jahren, indem er alles vereinfachte, was ihm einfiel. Er entschied sich für ein Standardinstrument, einen Wood-Anderson-Seismographen, der nur in der Nähe von Erdbeben in Südkalifornien eingesetzt wurde und nur eine Dateneinheit aufzeichnete - die Entfernung EIN in Millimetern, die die Seismographennadel bewegte. Er arbeitete einen einfachen Anpassungsfaktor aus B Nah- und Fernbeben zuzulassen, und das war die erste Richterskala von lokaler Größe M_L:

M_L = log EIN + B

Eine grafische Version seiner Waage ist auf der Website des Caltech-Archivs wiedergegeben.

Das wirst du merken M_L misst wirklich die Größe der Erdbebenwellen, nicht die Gesamtenergie eines Erdbebens, aber es war ein Anfang. Diese Skala funktionierte ziemlich gut, was für kleine und mittelschwere Erdbeben in Südkalifornien galt. In den nächsten 20 Jahren erweiterten Richter und viele andere Mitarbeiter die Skala auf neuere Seismometer, verschiedene Regionen und verschiedene Arten von seismischen Wellen.

Später "Richterwaage"

Bald genug wurde Richters ursprüngliche Skala aufgegeben, aber die Öffentlichkeit und die Presse verwenden immer noch den Ausdruck "Richter Magnitude". Seismologen pflegten sich zu kümmern, aber nicht mehr.

Heute können seismische Ereignisse basierend auf gemessen werden Körperwellen oder Oberflächenwellen (Diese werden in Erdbeben auf den Punkt gebracht). Die Formeln unterscheiden sich, aber sie ergeben die gleichen Zahlen für moderate Erdbeben.

Körperwellengröße ist

m_b = log (EIN/T) + Q.(D,h)

wo EIN ist die Bodenbewegung (in Mikron), T ist die Periode der Welle (in Sekunden) und Q.(D,h) ist ein Korrekturfaktor, der von der Entfernung zum Epizentrum des Bebens abhängt D (in Grad) und Schärfentiefe h (in Kilometern).

Oberflächenwellengröße ist

M_s = log (EIN/T) + 1,66 logD + 3.30

m_b verwendet relativ kurze seismische Wellen mit einer Periode von 1 Sekunde, so dass jede Bebenquelle, die größer als einige Wellenlängen ist, gleich aussieht. Das entspricht einer Größenordnung von ca. 6,5. M_s Verwendet 20-Sekunden-Wellen und kann mit größeren Quellen umgehen, ist aber auch bei Magnitude 8 gesättigt. Das ist für die meisten Zwecke in Ordnung, weil Magnitude 8 oder großartig Ereignisse ereignen sich durchschnittlich nur einmal im Jahr für den gesamten Planeten. Aber innerhalb ihrer Grenzen sind diese beiden Skalen ein zuverlässiges Maß für die tatsächliche Energie, die Erdbeben freisetzen.