Как измеряется сила землетрясений? Что такое магнитуда землетрясений? Шкала Рихтера Как называется наружная оболочка земли

Почему раньше о силе землетрясений сообщали в баллах по шкале Рихтера, а теперь стали упоминать какие-то магнитуды?

Как ответили в Крымском экспертном совете, магнитуда - характеристика энергии, выделенной в очаге землетрясения. Существуют два подхода к оценке силы землетрясений. Согласно первому, интенсивность землетрясения оценивается по его проявлению и последствиям на поверхности земли. Оценка производится в баллах по макросейсмической шкале. В Украине и в России принята шкала от 1 до 12 баллов.

Международная сейсмическая 12-балльная шкала выглядит следующим образом.

1. Незаметное. Отмечается только сейсмическими приборами.
2. Очень слабое. Отмечается отдельными людьми, находящимися в состоянии покоя.
3. Слабое. Отмечается лишь небольшой частью населения.
4. Умеренное. Распознается по легкому дребезжанию и колебанию предметов, посуды, оконных стекол, скрипу дверей и окон.
5. Довольно сильное. Общее сотрясение зданий. Колебание мебели. Трещины в оконных стеклах и штукатурке.
6. Сильное. Ощущается всеми.
7. Очень сильное. Трещины в стенах каменных домов. Антисейсмические и деревянные постройки остаются невредимыми.
8. Разрушительное. Трещины на крутых склонах и на сырой почве, дома сильно повреждаются.
9. Опустошительное. Сильное повреждение и разрушение каменных домов.
10. Уничтожающее. Крупные трещины в почве. Оползни и обвалы. Разрушение каменных зданий. Искривление железнодорожных рельсов.
11. Катастрофа. Широкие трещины в земле. Многочисленные оползни и обвалы.
12. Сильная катастрофа. Изменения в почве достигают огромных размеров. Многочисленные обвалы, оползни, трещины. Возникновение водопадов, подпруд на озерах, изменение русла рек. Ни одно сооружение не выдерживает.

Второй способ оценить силу землетрясения - оценка энергии толчка по шкале интенсивности, предложенной американским сейсмологом Рихтером в 1935 году. Шкала эта построена на условных единицах - магнитудах (лат. magnitudo - величина).

Вообще говоря, абсолютно точно измерить энергию землетрясения невозможно. Сейсмическая волна, по которой мы судим о величине землетрясения, несет информацию всего лишь о долях процента энергии, излученной очагом. По нему определить истинное значение энергии, исключив погрешность измерений, чрезвычайно трудно. Поэтому ввели магнитудное понятие - относительную шкалу. Принято считать, что если произошедшее землетрясение приводит к смещениям почвы на расстоянии 100 км от эпицентра равным 1 микрону, то его величина соответствует магнитуде 1. Самое сильное землетрясение имеет магнитуду (а не баллы!) не более 9. Шкала эта логарифмическая, то есть, например, увеличение на одну единицу означает увеличение энергии примерно в 30 раз, на две единицы - в 900 раз.

Магнитуда - характеристика энергии, излученной из очага, и далеко не всегда соответствует тому, что ощущается людьми на поверхности. Чем больше магнитуда землетрясения, чем оно мощнее, тем разрушительней могут быть его последствия на поверхности земли, то есть тем выше балльность. Однако прямой связи тут нет. Землетрясения одной и той же энергии (или магнитуды), очаги которых расположены на разной глубине, на поверхности земли будут ощущаться по-разному. Так, глубокое может почти не ощущаться (1-2 балла), а мелкое, имеющее ту же самую магнитуду, вызовет катастрофические разрушения (7-8 баллов), как, например, произошло в Ташкенте в 1966 году. Но тогда произошло трагическое стечение обстоятельств: неглубоко расположенный очаг находился практически под центром города, то есть энергия в очаге была не столь уж велика, а проявления на поверхности земли - катастрофическими. Поэтому неправильно говорить, что, например, в океане произошло землетрясение силой 7 баллов по шкале Рихтера! В океане-то вообще баллов быть не может, так как баллами описываются события, происходящие на суше: качаются люстры, сдвигается мебель, открываются двери, и появляются трещины в стенах. То есть правильно говорить нужно так: «В такой-то стране произошло землетрясение с магнитудой 6,7 по шкале Рихтера. Землетрясение ощущалось в таких-то пунктах силой 5 баллов, в таких-то пунктах силой 4 балла и т.д. по 12-балльной шкале». Или так: «В таком-то районе Тихого океана зарегистрировано землетрясение с магнитудой 7,4 по шкале Рихтера. Сила толчков на побережье составила 1-2 балла».

Кстати, информация о якобы грядущем в скором времени в Крыму землетрясении не соответствует действительности. Об этом сообщила пресс-служба Главного управления МЧС Украины в АРК. Сейсмическая обстановка в Крыму находится в пределах нормы, то есть не превышает допустимых нормативных сейсмических воздействий.

Справка

Шкала Рихтера

Магнитуда/Землетрясение

от 0 до 4,3 - легкое
от 4,4 до 4,8 - умеренное
от 4,9 до 6,2 - среднее
от 6,3 до 7,3 - сильное
от 7,4 до 8,9 - катастрофическое

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 (

— классификация землетрясений по магнитудам, основанная на оценке энергии сейсмических волн, возникающих при землетрясениях. Шкала была предложена в 1935 году американским сейсмологом Чарльзом Рихтером (1900‑1985), теоретически обоснована совместно с американским сейсмологом Бено Гутенбергом в 1941‑1945 годах, получила повсеместное распространение во всем мире.

Шкала Рихтера характеризует величину энергии, которая выделяется при землетрясении . Хотя шкала магнитуд в принципе не ограничена, существуют физические пределы величины выделившейся в земной коре энергии.
В шкале использован логарифмический масштаб , так что каждое целое значение в масштабе указывает на землетрясение, в десять раз большее по мощности, чем предыдущее.

Землетрясение с магнитудой 6,0 по шкале Рихтера вызовет в 10 раз более сильное колебание грунта, чем землетрясение с магнитудой 5,0 по той же шкале. Магнитуда землетрясения и его полная энергия — не одно и то же. Энергия, выделяющаяся в очаге землетрясения, при увеличении магнитуды на единицу возрастает примерно в 30 раз.
Магнитуда землетрясения — безразмерная величина, пропорциональная логарифму отношения максимальных амплитуд определенного типа волн данного землетрясения, измеренных сейсмографом, и некоторого стандартного землетрясения.
Существуют различия в методах определения магнитуд близких, удаленных, мелкофокусных (неглубоких) и глубоких землетрясений. Магнитуды, определенные по разным типам волн, отличаются по величине.

Землетрясения разной магнитуды (по шкале Рихтера) проявляются следующим образом:
2,0 — самые слабые ощущаемые толчки;
4,5 — самые слабые толчки, приводящие к небольшим разрушениям;
6,0 — умеренные разрушения;
8,5 — самые сильные из известных землетрясений.

Ученые считают, что землетрясения более сильные, чем с магнитудой 9.0, произойти на Земле не могут. Известно, что каждое землетрясение представляет собой толчок или серию толчков, которые возникают в результате смещения горных масс по разлому. Расчеты показали, что размер очага землетрясения (то есть величина площади, на которой произошло смещение горных пород, которыми и определяется сила землетрясения и его энергия) при слабых, едва ощутимых человеком толчках измеряется в длину и по вертикали несколькими метрами.

При землетрясениях средней силы, когда возникают в каменных зданиях трещины, размеры очага достигают уже километров. Очаги же при самых сильных, катастрофических землетрясениях имеют протяженность 500‑1000 километров и уходят на глубину до 50 километров. У максимального из зарегистрированных на Земле землетрясений очаг равен 1000 x 100 километров, т.е. близок к максимальной длине разломов, известных ученым. Невозможно и дальнейшее увеличение глубины очага, так как земное вещество на глубинах более 100 километров переходит в состояние, близкое к плавлению.

Магнитуда характеризует землетрясение как цельное, глобальное событие и не является показателем интенсивности землетрясения, ощущаемой в конкретной точке на поверхности Земли. Интенсивность или сила землетрясения, измеряемая в баллах, не только сильно зависит от расстояния до очага; в зависимости от глубины центра и типа горных пород сила землетрясений с одинаковой магнитудой может различаться на 2‑3 балла.

Шкала балльности (не шкала Рихтера) характеризует интенсивность землетрясения (эффект его воздействия на поверхности), т.е. измеряет ущерб, нанесенный данной местности. Балльность устанавливается при обследовании района по величине разрушений наземных сооружений или деформаций земной поверхности.

Существует большое число сейсмических шкал, которые можно свести к трем основным группам . В России применяется наиболее широко используемая в мире 12‑балльная шкала МSK‑64 (Медведева‑Шпонхойера‑Карника), восходящая к шкале Меркалли‑Канкани (1902), в странах Латинской Америки принята 10‑балльная шкала Росси‑Фореля (1883), в Японии — 7‑балльная шкала.

Десять лет назад, 7 декабря 1988 года, в Армении произошло сильнейшее землетрясение. Толчок силой в 11 баллов по шкале Рихтера с эпицентром в районе города Спитак и села Ширакамут полностью либо частично уничтожил 21 город и 324 села. Более 25 тыс. человек погибли, около полумиллиона остались без крова. Многим такие гигантские разрушения и жертвы показались несоизмеримыми даже с силой стихии.
Ударная волна не пошла дальше Большого Кавказского хребта, дальше Грузии, но известие о катастрофе заставило вздрогнуть всю страну. Среди огромного количества добровольцев, готовых прийти на помощь, отбирали профессиональных спасателей, медиков и строителей. Союзная власть пошла на беспрецедентный шаг: заключенные, чьи родственники погибли, были временно освобождены (все выпущенные под честное слово потом вернулись в тюрьмы).
В то же время трагедия не остановила нараставшее противостояние между Арменией и Азербайджаном, вызванное спором из-за Карабаха. А военный комендант Еревана генерал Макашов усилил режим комендантского часа, установленного в связи с выступлениями местных оппозиционных организаций.
Весь СССР терялся в догадках относительно причин таких громадных разрушений. Ведь землетрясение произошло в сейсмоопасной зоне, в которой все сооружения должны были строиться с учетом возможных толчков. Смущало также то, что о катаклизме не предупредили сейсмологи.
Существовали по крайней мере три главные версии случившегося.

Версия строительная: украли цемент
В первые же дни после землетрясения телевидение стало показывать Спитак и Ленинакан, в газетах появились фотографии. Кучи бетонных обломков на тех местах, где стояли многоэтажные дома. Уцелевшие пятиэтажки, из которых никто не успел выбежать, потому что лестничные пролеты сложились вместе с людьми. Дома-половинки, лишившиеся во время землетрясения одной или двух стен. Граждане смотрели и рассуждали примерно так: раз бетон не выдержал, значит, в него забыли положить цемент. Самым распространенным объяснением небывалых разрушений стало в те дни безудержное воровство в строительной индустрии республики. Знающие люди говорили, что цемент, который должен был идти в бетонные блоки, на самом деле шел на дачи, частные дома, виллы партийных бонз, а города строились на песке. Чтобы проверить эту версию, корреспондент Ъ обратился к человеку, который, во-первых, по своей тогдашней должности должен был знать все, а во-вторых, принимал в ликвидации последствий землетрясения непосредственное участие,— к бывшему председателю Совета Министров Николаю Рыжкову.
— Николай Иванович, правда, что виной всему воры строители?
— Нет. Хотя, честно говоря, вначале такие мысли и у меня мелькали. Но специалисты тщательно исследовали обломки и выяснили, что в абсолютном большинстве случаев материалы выпускались с соблюдением всех технологических норм. Другое дело, что нормы эти не соответствовали землетрясению. Армянские архитекторы, проектируя дома, учитывали и сейсмическую зону, и то, что иногда трясет. Но в самых страшных снах им не могли привидеться эти чудовищные 11 баллов. И потом, знаете, когда я увидел заводы, распластанные по земле, всякие мысли о хищениях тут же исчезли. Какой там цемент, какой бетон! Огромные сварные конструкции, металлические колонны, двутавровые балки, искореженные, скрученные, как пучок проволоки, валялись так, словно несколько дней там шла ковровая бомбежка. Хотя по нашей традиции несколько человек, конечно, арестовали, завели уголовные дела, но, по-моему, они рассыпались, как дома в Спитаке.

Версия военная: специально взорвали
Разоблачения преступлений советской власти, обрушившиеся на советских людей в разгар перестройки, дали основания некоторым радикальным либералам, с сочувствием относившимся к национальным движениям в республиках, предположить, что землетрясение было "организованным". Появились слухи о "направленном ядерном взрыве", который и вызвал катастрофу. А она, в свою очередь, должна была отвлечь армян от движения "Карабах" и борьбы за независимость от СССР.
С годами эта невероятная версия казалась все более правдоподобной. Сейчас общественности уже известны ранее строго засекреченные данные о ядерных испытаниях в СССР. Ядерным полигоном была, по сути, территория всей страны: с 1965 года и до сентября 1988-го в СССР, причем за пределами испытательных полигонов в Семипалатинске и на Новой Земле, было проведено более 120 ядерных взрывов "в интересах народного хозяйства" (для глубинного сейсмозондирования, интенсификации добычи нефти и газа, ликвидации нефтяных фонтанов и т. д.).
Но велась ли в СССР разработка так называемого тектонического оружия и могли ли его испытания стать причиной землетрясения? Этот вопрос корреспондент "Ъ" задал одному из светил (который, впрочем, не захотел светиться, почему мы и не называем его фамилию) в области испытаний отечественного ядерного оружия. Вот что он рассказал.
Какая-либо связь спитакского землетрясения с любыми работами по созданию тектонического оружия совершенно исключена. Больше того, работы над таким оружием в СССР вообще не велись, хотя, возможно, если бы такая задача была поставлена руководством страны перед советскими учеными, со временем и ее решили бы. Но в любом случае Кавказ никогда и никем не рассматривался и не мог рассматриваться в качестве полигона для возможного проведения пусть даже мирных ядерных взрывов. И дело здесь не только в сложных геологических условиях этого региона, но прежде всего в том, что в Армении есть атомная электростанция. Она, к чести ее проектировщиков и строителей, выстояла во время спитакского землетрясения. Но последствия ее возможного разрушения в случае ядерных взрывов поблизости могли быть для всего Советского Союза похлеще чернобыльских.

Версия фантастическая: космос обидели
В склонной к апокалиптическим выдумкам интеллигентской среде имело хождение и более фантастическое, чем направленный из Москвы взрыв, объяснение причин спитакской катастрофы. Как всякая привлекательная для перевозбужденного ума гипотеза, эта отличалась универсальностью: в один ряд укладывались Чернобыль и все неприятности с регулярно тонущими судами, небывало участившиеся авиакатастрофы и уже заглядывающий через приоткрывшиеся границы СПИД...
В кратком и примитивном изложении (а более серьезно никто, собственно, и не мог ничего сформулировать) идея заключалась в следующем. Космос (Мировой Разум, Творец) — имя каждый выбирает по своей вере — ужаснулся человеческим делам и посылает все напасти в качестве предупреждения. Мол, не одумаетесь, еще не то будет.
Дополнительную поддержку сторонники этой версии черпали у культовых авторов своего круга — братьев Стругацких, издавших в середине 70-х повесть "Миллиард лет до конца света". В ней рассказывалось, как Космос борется с человеком, приблизившимся к разгадке глубинных тайн мироздания, но человек не сдается. Читая в разгар застоя журнал "Знание — сила", где публиковалась повесть, советский интеллигент по привычке искал диссидентские намеки и находил в герое сходство с Сахаровым, а в методах космических репрессий — почерк ненавидимой "конторы глубокого бурения". Но теперь, в поздних 80-х, сочувствие фантазеров было на стороне Космоса.
На днях корреспондент "Ъ" спросил у Бориса Стругацкого, что он сам думает по этому поводу.
— Вся эта мистика — совершеннейший вздор, конечно. Повесть представляет собой не более чем философскую метафору, у нас и в мыслях не было предлагать какое-то объяснение так называемых загадочных явлений, бед и катастроф. И воспринимать ее надо было именно как метафору, а не как научную фантастику.
Но могу рассказать вам страшноватую байку, которую кто-то, если захочет, сочтет подтверждением мистической связи писательских фантазий с реальностью. Хотя, на мой взгляд, это феномен, известный под бытовым названием "случайное совпадение", и не больше.
Дня за два-три до землетрясения у нас в Ленинграде была встреча с армянскими писателями. Естественно, шла речь и о Карабахе, события в котором тогда развивались очевидно опасным образом. Наши армянские друзья были непоколебимы в своей позиции. Никакие доводы не могли их убедить в том, что никакая "историческая справедливость" не стоит кровопролития, что историю не следует отыгрывать назад ценой войны... И, потеряв терпение, я тихо сказал нашей питерской писательнице Майе Борисовой: "Ну что их может убедить?! Землетрясением их встряхнуть, что ли?" Через пару дней и встряхнуло. Но ни в какую мистику я не верю. Просто совпало. Мало ли что можно сболтнуть.

Валерий Дранников, Александр Кабаков, Иван Сафронов