芮氏規模

芮氏規模

芮氏規模是由兩位來自美國加州理工學院的地震學家裡克特(Charles Francis Richter)和古登堡(Beno Gutenberg)於1935年提出的一種震級標度,是目前國際通用的地震震級標準。它直接同震源中心釋放的能量(熱能和動能)大小有關,震源放出的能量越大,震級就越大。里克特級數每增加一級,即表示所釋放的熱能量大了10√10倍。

發展歷史

查里斯·里克特 查里斯·里克特

芮氏規模由美國的查里斯里克特於1935年提出。不過,像許多科學領域中發生的情況一樣,在通用的標準出世之前,關於地震等級,也有許多人提出不同的方案。1883年,歐洲的兩位科學家提出了以10度為衡量的刻度;1902年,義大利的火山學家麥卡利以人對地震的感覺,劃分了12級強度。

查里斯·里克特1900年出生於美國的俄亥俄州的一個農場主家庭。在史丹福大學念書時,里克特學習了物理學領域中的地震學。畢業後,里克特成為加州技術學院地震實驗室的一名工作人員。在20世紀30年代,里克特列表對比了一年中200次地震的特徵,他試圖探索出一種客觀的、定量的地震等級標準。里克特於1935年提出的一種震級標準,它是根據離地震中心一定距離所觀測到的地震波的幅度和周期,並且考慮從震源到觀測點的地震波衰減,經過計算,得出震源處地震的大小。里克特的震級,本質上反映了地震釋放的能量大小。芮氏規模每增加1個單位,相對應的地震能量大約增加32倍。目前世界上已測得的最大震級為芮氏8.9級(後修正為9.5級),是在1960年智利發生的大地震。

芮氏規模首先套用在美國加州的南部,當里克特將自己的成果套用到世界各地時,發現自己的計算方法有一定的局限,不能準確地反映地震的大小。於是他又在原來震級的基礎上,發展了兩種震級,一種是用地震體波計算震級,以測量地殼深處的地震。另一種用地震的表面波計算震級,來測量更遙遠且更強烈的地震。

一般來說,芮氏規模小於2的地震,以人類的感覺系統,是無法感知的,這樣的地震被稱為無感地震。5級以上的地震,會造成人員傷亡和建築物損壞,被稱作破壞性地震。從全世界範圍看,幾乎天天都會發生規模為6級的地震,一兩個星期發生一次7級地震,8級地震則要幾年發生一次。之所以我們的電視中,不會每天充斥著地震報導的原因,是因為很多地震發生在人跡罕至的沙漠、群山、冰原和深海中,由於事不關己,所以人們也就沒有興趣報導。

在20世紀60年代,里克特成為美國最負盛名的地震學權威。由於他很善於與新聞媒體打交道,並頻頻在媒體上拋頭露面,熱心回答公眾提出的有關地震的問題,因此以他名字命名的芮氏規模這一術語,很快成了衡量地震大小的人人皆知的術語。里克特使地震知識進入了千家萬戶,公眾關注也成就了里克特的學術地位和名氣。

級數劃分

震級 人的感覺 對建築物的影響 其他現象 頻率
無感 約每天8,000次
室內個別靜止的人有感 約每天1,000次
室內個別靜止的人有感 門、窗輕微作響 懸掛物微動 每年49,000次
室內多數人有感,室外少數人有感,少數人驚醒 門、窗作響 懸掛物明顯擺動,器皿作響 每年6,200次
室內人普遍有感,室外多數人有感,多數人驚醒 門窗、屋頂、屋架顫動,灰土掉落,抹灰出現細微裂縫 不穩的器物翻到 每年800次
部分人驚慌失措,倉皇出逃 發生損壞,個別磚瓦掉落,牆體微細裂縫 河岸和鬆散土上出現裂縫,飽和砂層出現噴砂並冒水 每年120次
大多數人倉皇出逃 局部破壞、開裂,但並不妨礙使用 河岸出現塌方、噴砂、冒水現象,鬆軟土裂縫較多 每年18次
搖晃顛簸,行走困難 結構受損,需要修理 乾硬土上有裂縫 每年1次
坐立不穩,行走的人可能摔跤 牆體龜裂,局部倒塌,修復困難 多處出現裂縫,滑坡塌方常見 20年1次
騎腳踏車的人會摔跤,處不穩狀態的人會摔出幾米遠,有拋起感 大部倒塌,不堪修復 山崩地裂出現,拱橋破壞
十一 毀滅性地震 地震斷裂延續很長,山崩常見,拱橋毀壞
十二 毀滅性地震 地面劇烈變化,山河改觀,一切化為虛無

缺點和改進

芮氏規模的主要缺陷在於它與震源的物理特性沒有直接的聯繫,並且由於“地震強度頻譜的比例定律”(The Scaling Law of Earthquake Spectra)的限制,在8.3-8.5左右會產生飽和效應,使得一些強度明顯不同的地震在用傳統方法計算後得出芮氏規模(如(MS)數值卻一樣。到了21世紀初,地震學者普遍認為這些傳統的震級表示方法已經過時,轉而採用一種物理含義更為豐富,更能直接反應地震過程物理實質的表示方法即矩震級(Moment magnitude scale,MW)。地震矩規模是由同屬加州理工學院的金森博雄(Hiroo Kanamori)教授於1977年提出的。該標度能更好的描述地震的物理特性,如地層錯動的大小和地震的能量等。

震級能量

改進後的芮氏規模直接反映地震釋放的能量。其中1級地震釋放的能量為2.0×10^6焦耳,按幾何級數遞加,每級相差31.6倍(準確地說是根下1000倍,即差兩級能量差1000倍)。

目前世界上已測得的最大震級為1960年智利大地震,芮氏8.9級(後修訂為芮氏9.5級)。另外引發2004年印度洋海嘯的地震美國一監測機構稱芮氏規模為9.0級。2010年2月27日智利第二大城市發生8.8級地震,美國發布海嘯警報

2008年汶川芮氏8.0級大地震,其釋放的能量約為6.3*10^16焦耳,相當於1500萬噸TNT炸藥或750個廣島核子彈的能量。

且有:ρρ ,M為芮氏規模的大小,E為釋放的能量,單位為焦耳。

下表列出的是不同級別的地震釋放的能量相當於的TNT當量:(注意,此表中TNT當量與實例嚴重不符,其正確性有待考證)

芮氏規模 大致相應的TNT當量 實例
0.5 84.5公克 手榴彈爆炸
1 475公克 建築爆破
1.5 2.67 公斤 二戰期間常規炸彈
2 15.0 公斤 二戰期間常規炸彈
2.5 84.5 公斤 二戰期間的"Cookie" 巨型炸彈
3 475 公斤 2003年大型燃料空氣炸彈(MOAB)
3.5 2.67 公噸 1986年前蘇聯車諾比核事故
4 15.0 公噸 小型核子彈
4.5 84.5公噸 常見的龍捲風
5 475 公噸
5.5 2.67×10^3公噸 1992年美國內華達州Little Skull Mtn.地震
6 15.0×10^3公噸 1994年美國內華達州Double Spring Flat地震,日本廣島投放的核子彈
6.5 84.5×10^3公噸 1994年Northridge地震
7 475×10^3公噸 2013年4月20日中國四川省雅安市蘆山縣7級地震
7.5 2.67×10^6公噸 1992年美國加利福尼亞Landers地震
1999年台灣921集集大地震
8 15.0×10^6公噸 1976年中國 唐山大地震
2008年中國 汶川大地震
8.5 84.5×10^6公噸 1950年印度阿薩姆與中國察隅交界處1950年墨脫大地震
8.8 238×10^6公噸 2010年智利大地震
9 475×10^6公噸 1964年美國阿拉斯加安克雷奇耶穌受難日地震(地震發生後引發海嘯,造成阿拉斯加部份地區受到海嘯襲擊狀況嚴重)
2004年印度洋大地震(地震發生後引發海嘯,即2004年南亞大海嘯)
2011年3月11日東日本大地震(地震發生後引發海嘯,造成日本本州東北三縣受災慘重)
9.5 2.67×10^9公噸 1960年智利大地震(地震發生後引發海嘯,絕大多數太平洋沿岸地區受到海嘯衝擊)觀測史上記錄到規模最大的地震
10 15.0×10^9公噸 約相當於一個直徑約為3公里的隕石以秒速25公里撞擊地球時所產生的地震。

人類的災難:地震相關知識

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們