Появление шкалы Рихтера стало моментом, когда геофизика получила универсальный язык для сравнения землетрясений в разных странах и эпохах. До этого ученые и инженеры опирались на рассказы очевидцев и степень разрушений, но такие оценки сильно зависели от места наблюдения и условий застройки. Рихтер предложил подход, который связал землетрясение не с его последствиями, а с физической энергией, выделяющейся в очаге глубоко под поверхностью Земли.
Сейсмология до появления шкалы Рихтера
На протяжении XIX и начала XX веков основным инструментом оценки силы землетрясений были шкалы интенсивности. Самой известной стала шкала Меркалли, которая описывала, что именно чувствуют люди, и какие разрушения происходят в зданиях от легкого дрожания стекол до полного обрушения сооружений.
Такой подход был удобен для описания последствий в конкретном городе, но почти бесполезен для науки. Одно и то же землетрясение могло получить разные оценки в зависимости от расстояния до эпицентра, типа грунта и качества построек. Сравнивать события в Японии и, например, в Южной Америке было практически невозможно.
К концу XIX века появились первые сейсмографы, которые начали фиксировать колебания земной поверхности в виде графиков. Однако эти данные оставались разрозненными. Ученым не хватало универсальной числовой шкалы, которая позволяла бы переводить линии на бумаге в понятную и сопоставимую меру силы землетрясения.
Чарльз Рихтер и создание шкалы магнитуды
Чарльз Рихтер работал в Калифорнийском технологическом институте, одном из самых сейсмически активных регионов США. Его задачей было создать метод, который позволял бы объективно сравнивать землетрясения, опираясь только на данные приборов.
В 1935 году Рихтер предложил так называемую локальную шкалу магнитуды. В ее основе лежала идея измерять амплитуду сейсмических волн, зафиксированных стандартным сейсмографом на определенном расстоянии от эпицентра. Это число и становилось магнитудой землетрясения.
Позже, совместно с Бено Гутенбергом, Рихтер расширил и теоретически обосновал этот подход, показав, что магнитуда связана с количеством энергии, высвобождаемой в очаге. Шкала быстро вышла за пределы Калифорнии и стала применяться по всему миру, превратившись в глобальный стандарт для описания землетрясений.
Как работает шкала Рихтера
Главная особенность шкалы Рихтера заключается в ее логарифмической природе. Это означает, что увеличение магнитуды на одну единицу не просто добавляет «еще один балл», а отражает резкий рост физической мощности события.
Каждая единица магнитуды соответствует увеличению амплитуды сейсмических волн примерно в десять раз. При этом энергия, выделяющаяся в очаге, возрастает примерно в тридцать раз. Поэтому разница между землетрясениями магнитудой 6 и 7 по последствиям может быть колоссальной.
Важно отличать магнитуду и интенсивность. Магнитуда характеризует само землетрясение как источник энергии и остается одной и той же для всего мира. Интенсивность же показывает, как сильно толчки ощущаются в конкретном месте и какие разрушения они вызывают. Она зависит от расстояния до эпицентра, глубины очага и геологических условий.
Со временем ученые разработали более универсальные шкалы, такие как моментная магнитуда, которые лучше описывают самые мощные землетрясения планеты. Однако именно идея Рихтера заложила основу всей современной системы количественной оценки сейсмических событий.
Самые сильные землетрясения последних лет
Шкалы магнитуды позволяют увидеть, как выглядит верхний предел сейсмической активности в реальном мире. Одним из самых мощных землетрясений XXI века стало событие в Индийском океане в декабре 2004 года, когда подводные толчки магнитудой более 9 вызвали разрушительное цунами, затронувшее сразу несколько стран.
В 2011 году сильнейшее землетрясение у побережья Японии привело не только к масштабным разрушениям, но и к аварии на АЭС «Фукусима», показав, что сейсмические события могут иметь долгосрочные технологические и экологические последствия. В разные годы мощные толчки происходили также в Чили, Непале, на Гаити и в других регионах с высокой тектонической активностью.
Современная наука не может точно предсказать, когда и где произойдет следующее сильное землетрясение. Однако сейсмологи хорошо знают зоны повышенного риска. К ним относятся Тихоокеанское огненное кольцо, где сходятся крупнейшие литосферные плиты, регион Гималаев и Гиндукуша, а также восточное Средиземноморье и Анатолия.
Ранее Наука Mail рассказала о том, как ученые открыли и исследуют магнитные полюса Земли — ориентиры, которые, в отличие от географических, постоянно смещаются и отражают процессы в глубинах планеты.
