Getið þið útskýrt fyrir mér Richterskvarðann?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Getið þið útskýrt fyrir mér Richterskvarðann?
Richterskvarðinn er notaður til að mæla og bera saman stærð jarðskjálfta. Hann á rót sína að rekja til mælinga með stöðluðum skjálftamælum í staðlaðri fjarlægð frá upptökum skjálfta. Stigafjöldi skjálfta samkvæmt honum miðast við útslag eða sveifluvídd á slíkum mæli, en er um leið grófur mælikvarði á orkuna sem losnar úr læðingi í skjálftanum. Jafna um stærð skjálfta á Richterskvarða er sýnd í svarinu.

---

Jarðskjálftabylgjur eru afar flókið fyrirbæri. Hraði þeirra fer mjög eftir efni og dýpt jarðlaga og auk þess eru til fjórar tegundir bylgna sem eru býsna ólíkar. Hlutföllin milli þessara tegunda fara meðal annars eftir dýpt upptaka, fjarlægð frá þeim og jarðlagaskipan. Því er ekki vandalaust að bera saman stærð mismunandi skjálfta eða til dæmis orkuna sem losnar úr læðingi við upptökin. Niðurstöður úr samanburði fara þá að nokkru leyti eftir aðferðinni sem notuð er við hann.

Richterskvarðinn er kenndur við bandaríska jarðskjálftafræðinginn Charles F. Richter sem þróaði hann á fjórða áratugnum. Richter leysti fyrrgreindan vanda með því að staðla aðferðina sem skyldi nota við samanburð á skjálftastærð. Kvarði hans byggist á hámarkssveifluvídd (útslagi) í ákveðinni gerð jarðskjálftamæla í 100 km fjarlægð frá upptökum skjálftans. Leiðréttingar vegna mismunandi fjarlægðar eru síðan gerðar með leiðréttingartöflum. Einnig er beitt leiðréttingum fyrir aðrar gerðir jarðskjálftamæla, fyrir jarðskjálfta af ýmsum dýptum og fyrir mismunandi gerðir jarðskjálftabylgna. Í fyrstu nálgun er gert ráð fyrir að útslagið minnki með fjarlægð, jafnt í allar áttir, fyrir allar gerðir jarðskjálfta.

Stærð jarðskjálfta er gefin upp sem tala með einum aukastaf (til dæmis 6,5). Stærð öflugustu jarðskjálfta sem mælst hafa á jörðinni er um 8,9 á Richterskvarða. Kvarðinn er byggður á logra (logaritma) með grunntölunni 10 (sjá formúlu hér á eftir) en það þýðir að tíföldun á mældri sveifluvídd jafngildir hækkun um eitt stig á kvarðanum. Til dæmis er sveifluvídd mælis í skjálfta með stærð 7 tífalt meiri en í skjálfta af stærð 6 og hundraðfalt meiri en í skjálfta af stærð 5. Ef munurinn á stærð er 0,5 er sveifluvíddin í sterkari skjálftanum 3,2 sinnum meiri en í þeim veikari. Tiltekið bil á kvarðanum samsvarar alltaf margföldun á sveifluvídd með sömu tölu.

Þegar rætt er um orkuna sem losnar í jarðskjálftum er munurinn enn meiri milli stiga, eða 31-faldur. Þannig losnar 31 sinnum meiri orka í skjálfta með stærð 7 en í skjálfta af stærð 6 og 31*31 = 960 sinnum meiri orka en í skjálfta af stærð 5. Ef munurinn á stærð er 0,5 er orkan í sterkari skjálftanum 5,6 sinnum meiri en í þeim veikari. Þetta tengist því að tvær hækkanir um 0,5 stig eiga að gefa margföldun með 31 og 5,6 sinnum 5,6 er einmitt 31. Í umræðunni um Suðurlandsskjálftana í júní árið 2000 hefur oft verið farið rangt með þetta atriði í fjölmiðlum, en mikilvægi þess kemur betur í ljós hér á eftir.

Þessar tölur þýða meðal annars að það þarf um það bil 5-6 skjálfta með stærð 6,5 eða 30 skjálfta með stærð 6,0 til að losa jafnmikla orku og í einum skjálfta með stærð 7,0. Jarðvísindamenn tala stundum um stærð 7,0 sem hámark fyrir jarðskjálfta hér á landi vegna þess að jarðskorpan sé ekki nógu sterk til að þola þá spennu sem þyrfti að byggja upp á undan sterkari skjálfta. Talan 7,0 getur líka staðið sem eins konar fulltrúi eða viðmiðun fyrir þá heildarorku sem losnar í Suðurlandsskjálftum. Við sjáum þá af þessum tölum hvers vegna skjálftar með stærð 6,0 gætu seint jafngilt „Suðurlandsskjálfta“ en hins vegar þarf ekki nema nokkra skjálfta með stærð 6,5 til að standa undir því nafni í samhengi Íslandssögunnar.

Ef skjálfti hefur átt upptök sín í 100 km fjarlægð frá mælingarstað er jafnan um stigafjölda hans á Richterskvarða, M, sem hér segir, þar sem A er útslag mælt í millimetrum:

M = 3 + log₁₀A

Í þessari jöfnu felst að útslagið 1 mm samsvarar stærðinni 3 stig, 10 mm gefa 4 stig og 100 mm 5 stig. Við jöfnuna má síðan bæta leiðréttingu vegna fjarlægðar. Sem dæmi um hana má nefna að skjálfti með 100 mm útslagi í 300 km fjarlægð væri 6 stig í stað 5 stiga. Þetta er yfirleitt reiknað út í töflum eða lesið af línuritum enda gilda ekki einföld vensl milli fjarlægðarinnar og hinna talnanna.

Auk þess er hægt að beita jöfnunni um mismunandi bylgjur í hverjum skjálfta og lesa þá gildin á sveifluvíddinni A fyrir hverja tegund. Þannig fást mismunandi gildi á M, einkum fyrir öfluga skjálfta. Jarðskjálftafræðingar nota nú á dögum nokkra mismunandi Richterskvarða eftir því sem við á í hverju samhengi. Slíkt þarf ekki að koma að sök ef menn hafa hugfast hvaða kvarða er verið að nota hverju sinni, hvort og hvenær er verið að bera saman tölur sem miðast við sama kvarða og hvernig skuli bera saman tölur milli mismunandi kvarða.

Markmið Richterskvarðans er meðal annars að gefa vísindamönnum og almenningi grófa hugmynd um stærð jarðskjálfta, til dæmis miðað við aðra skjálfta sem menn kunna að þekkja. En jafnframt er kvarðinn tengdur til að mynda við orkulosun í skjálftanum og stærð skjálfta getur því haft forsagnargildi um heildarmynd skjálftavirkninnar í grófum dráttum og framhald hennar á sama svæði. En þá er að sjálfsögðu mikilvægt að menn beiti kvarðanum rétt og túlki mælingar og niðurstöður samkvæmt þeim kvarða sem við á hverju sinni.

Áhrif jarðskjálfta á tilteknum stað ráðast ekki eingöngu af stærð hans á Richterskvarða, heldur einnig af fjarlægð staðarins frá upptökum skjálftans og fleiri atriðum sem varða staðhætti. Til að meta þessi staðbundnu áhrif, með öðrum orðum hvernig skjálftinn birtist á staðnum, er notaður kvarði sem kenndur er við ítalska jarðvísindamanninn Mercalli. Stigin í þeim kvarða eru 12 og efsta stigið jafngildir því sem kallað er alger eyðilegging.

Á Veðurstofunnar um Suðurlandsskjálftana í júní 2000 er að finna ýmsar upplýsingar um þá, þar á meðal um mælingar á stærð þeirra samkvæmt mismunandi útgáfum af Richterskvarðanum.

Heimildir:

• Bolt, Bruce A., 1999, Earthquakes. Fjórða útgáfa. New York: Freeman.
• Páll Einarsson, 1985. „Jarðskjálftaspár“. Náttúrufræðingurinn, 55 (1), bls. 9-28.
• Páll Einarsson, 1991. „Jarðskjálftabylgjur“. Náttúrufræðingurinn, 61 (1), bls. 57-69.

Mynd:

• Wikipedia.com - Charles Francis Richter. Sótt 9.3.2011.

Upphafleg spurning var þessi:

Getið þið útskýrt fyrir mér Richterskvarðann? Er til reikniregla fyrir honum, ef svo er hver er hún?

...