Шкала Ріхтера
Ріхтер попрацював і не зміг відірватися. Причому, як і будь-яка освічена людина, він вважав, що повну картину тієї чи іншої науки йому можуть розкрити статті мовою оригіналу, перекладач не завжди буває рівним досліднику. Ось чому Чарльз, окрім рідної англійської, ґрунтовно вивчив ще сім мов, у тому числі й українську. Коли Ріхтер перелопатив цілу купу літератури він зрозумів, що багато понять у різних наукових школах як суперечили, а й часто взаємно виключали одне одного. Потрібно було витягти з цієї великої купи схоластичних знань перлинне зернятко. І зробити це Ріхтеру було все-таки легше, ніж будь-кому іншому.
Обидва підручники, написані цим великим вченим, викладені простою та доступною мовою. Вони не втратили своєї актуальності і в нашому, XXI столітті, за ними досі навчаються студенти університетів.
Не менше занепокоєння викликала у Ріхтера і шкала, що існувала на той час, для визначення сили землетрусу, запропонована ще в 1902 році італійським священиком і геологом Джузеппе Меркалі. Тут було мало наукового підґрунтя, але багато суб'єктивізму. Тобто, сила поштовхів вимірювалася за тим, наскільки люди піддалися паніці. Якщо встигли вибігти з будинку, що розвалився, то кількість балів менше, якщо загинули під уламками - то, відповідно, вище. Хіба міг такий розклад задовольнити скрупульозного Ріхтера?
Директором сейсмічної лабораторії на той час працював виходець із Німеччини Бенно Гутенбергом. Удвох вони ретельно вивчали кожну звістку про землетруси, намагаючись визначити і закономірності в цих стихійних лих, і можливість впливати на них, спробувавши послабити їхню силу. У 1935 році вони створили струнку систему, яка була побудована на свідченнях приладів-сейсмографів, які фіксували коливання землі.Причому основою системи став логарифмічний принцип. Так сила поштовхів у три бали була вдесятеро слабша, ніж у чотири бали, і в сто разів менша, ніж у п'ять балів. Це дозволяло в оцінці сили поштовхів бути об'єктивнішим.
Але й складання шкали, названої його ім'ям, - лише мала частина того, що зробив Ріхтер. Він все своє життя невпинно воював за посилення будівельних норм, за безжальне викреслення з проектів різних непотрібних архітектурних надмірностей, таких як, наприклад, розміщення багатотонних ліпнин на верхніх фасадах будівель. Звичайно, не завжди йому вдалося переконати архітекторів, але його наполегливість допомогла вберегти не один десяток життів під час землетрусів.
12-бальна шкала.
Це означає, що всі можливі землетруси розбиті на 12 рангів за наростаючою силою:1 бал (непомітне)- прилади вловлюють коливання ґрунту;
2 бали (дуже слабке)- землетрус практично не відчувається людьми, які навіть перебувають у спокійному стані;
3 бали (слабке)- коливання відзначаються небагатьма людьми;
4 бали (помірне)- землетрус відзначається багатьма людьми; відчиняються нещільно закриті вікна та двері;
5 балів (досить сильне)- розгойдуються висячі предмети, скриплять підлоги, деренчать скла, обсипається побілка в будинках;
6 балів (сильний)- землетрус веде до легкого пошкодження деяких будівель: з'являються тонкі тріщини в штукатурці, в печах і т.п.;
7 балів (дуже сильне)- неминучі значні пошкодження деяких будівель: з'являються тріщини в штукатурці, відламуються її шматки, виникають тонкі тріщини в стінах, ушкоджуються димові труби;
8 балів (руйнівне)- спостерігаються руйнування вбудівлях: утворюються великі тріщини в стінах, падають карнизи, димові труби; на схилах гір з'являються зсуви і тріщини шириною до кількох сантиметрів;
9 балів (спустошливе)- відбуваються обвали у багатьох будинках, обрушуються стіни, перегородки, покрівля; у ґрунтах утворюються тріщини шириною 10 см і більше; обвали, осипи, зсуви в горах;
10 балів (знищувальне)- руйнація більшості будівель, у деяких - серйозні ушкодження; утворюються тріщини в ґрунті до 1м шириною, обвали, зсуви; за рахунок завалів на річках з'являються озера;
11 балів (катастрофа)- характерні численні тріщини на поверхні землі та вертикальні переміщення по них, великі обвали в горах; загальне руйнування будівель;
12 балів (сильна катастрофа)- відбувається сильна зміна рельєфу; утворюються численні тріщини, вертикальні та горизонтальні переміщення по них; величезні обвали та зсуви; змінюються русла річок, утворюються водоспади та озера; характерно загальне руйнування всіх будинків.
ЯК ВИМІРАЮТЬ СИЛУ УДАРУ НА ГЛУБИНІ?
У подорожі поверхнею Землі йшлося про силу землетрусів, а спустившись у надра, ми переходимо до таких понять, як напруга та енергія. І це невипадково. Адже на поверхні можна якісно оцінити впливи сейсмічних хвиль і порівняти їх між собою, користуючись 12-бальною або іншими спеціальними шкалами. Як виміряти і порівняти за силою землетрусу там, де зароджуються сейсмічні хвилі, тобто. у вогнищах? Ні заглянути туди, ні поставити прилади у вогнищі неможливо. Усередині Землі гірські породи стрясаються значно слабше, ніж нагорі. Набагато важливіше дізнатися, яка енергія виділяється при тому чи іншому землетрусі. Ось ми і підійшли впритул додуже непростому питанню, в якому плутаються багато хто.
У газетах, по радіо і телебаченню часто повідомляють приблизно так: "Вчора о 17 год 30 хв за місцевим часом стався сильний землетрус там. Сила землетрусу склала 6,5 балів за шкалою Ріхтера. Є жертви та руйнування". У такій інформації є явна плутанина. Річ у тім, що Чарлз Ріхтер – найбільший американський сейсмолог – удосконалив шкалу оцінки землетрусів. Тільки вимірюють нею зовсім не те, що відчувається вгорі, і не в балах. Шкала Ріхтера має справу з енергією землетрусів, що виділяється в осередку. Щоб об'єктивно порівнювати землетруси один з одним, суворо оцінювати процеси в осередку та з'ясовувати життя земної кори та глибоких оболонок Землі треба мати шкалу не в балах, а у фізичних одиницях.
У першій половині XX століття сейсмологи знайшли спосіб визначення енергії окремого землетрусу, що виділилася в його осередку, хоч би як глибоко і далеко він знаходився. Вони взяли для зручності самі величини коливань, які записуються на стрічці сейсмографа, які десяткові логарифми. Вийшла фізична шкала в одиницях від 1 до 9 із підрозділом на десяті частки. Умовна одиниця цієї шкали називається магнітудою (від латів. magnitudо - "величина"). Шкала проста і зручна у користуванні, тому швидко і міцно увійшла у вжиток у сейсмологів. Треба тільки пам'ятати, що магнітуда - це не сама енергія землетрусу, а величина, пропорційна їй. Тепер якщо, скажімо, десь на Філіппінських островах, або в глибинах Тихого океану, або в азіатських пустелях стався сильний землетрус, то через півгодини-годину сейсмологи в багатьох країнах світу вже знають його магнітуду (і таким чином оцінюють енергію). Оскільки існує тісний зв'язок між магнітудою, глибиною вогнища таінтенсивністю в балах, те й їх можна оцінити теоретично, не виходячи з кабінету. Але зауважимо: оцінити, а чи не встановити, т.к. місцеві відхилення можуть виявитися досить значними.
Якщо нам повідомляють, що сила землетрусу 5 балів, це означає, що жодних пошкоджень, а тим більше жертв немає. А при магнітуді 5 ще невідомо, які були струси та пошкодження. Наприклад, відомий Ташкентський землетрус 1966 мав магнітуду 5,3 і при цьому струси досягли 8 балів, так що центральна частина міста виявилася зруйнованою. Але на багато землетрусів із такою самою магнітудою жителі в інших краях можуть майже не реагувати. Вся справа в тому, що осередок Ташкентського землетрусу опинився на глибині всього 8 км, та ще й під центром міста. А якби він був на глибині 15-25 км, підземні поштовхи викликали б тільки паніку серед мешканців. Дуже важливо також знати, що зі збільшенням магнітуди на одиницю енергія землетрусу зростає в 30 разів.
Ось невеличке завдання: Ташкентський землетрус 1966 мав магнітуду 5,3, а Рачинське 1992 в Грузії - 7,1. Визначте, скільки разів більше енергії виділилося при другому землетрусі, якщо сила обох виявилася однаковою - 8 балів. Відповідь: майже в 900 разів.
При кожному землетрусі виділяється колосальна енергія, що обчислюється мільйонами, мільярдами і навіть трильйонами ергів (від грец. "Ергон" - "робота"; одиниця виміру роботи, енергії та кількості теплоти; 1 ерг = 10 -7 Дж). Найслабший землетрус, який можуть зареєструвати сейсмографи, дає 2 х 104 ерг; ледь відчутне людьми з магнітудою близько 3 вивільняє енергію 2 х 10 10 ерг. Руйнівний землетрус з магнітудою порядку 7, подібне до Спітакського 1988 р. у Вірменії, випромінює 2 х 10 16 ерг. А енергія найсильнішого ззареєстрованих приладами землетрусів з магнітудою 8,9 дорівнювала 2 х 10 18 ерг. Ось яку енергію виділяє Земля, лише послаблюючи напруги у своїй кам'яній оболонці! Накопичення та подальше вивільнення величезної енергії не можуть відбутися в малих об'ємах порід. Чим більша енергія землетрусу, тим більший обсяг вогнища, і навпаки. Вогнища найбільших землетрусів можуть досягати завдовжки 500-700 км.