Seismické vlny jsou vibrace z zemětřesení které cestují Zemí; jsou zaznamenány na nástrojích nazývaných seismografy. Seismografy zaznamenávají cik-cak stopu, která ukazuje proměnnou amplitudu pozemních kmitů pod nástrojem. Citlivé seismografy, které tyto pozemní pohyby výrazně zvětšují, mohou detekovat silná zemětřesení ze zdrojů kdekoli na světě. Čas, umístění a velikost zemětřesení lze určit z údajů zaznamenaných seismografickými stanicemi.
Richterova velikost stupnice byl vyvinut v roce 1935 Charlesem F. Richter z Kalifornského technologického institutu jako matematického zařízení k porovnání velikosti zemětřesení. Velikost zemětřesení je určena logaritmem amplitudy vln zaznamenaných seismografy. Jsou zahrnuty úpravy pro změnu vzdálenosti mezi různými seismografy a epicentrem zemětřesení. Na Richterově stupnici je velikost vyjádřena v celých číslech a desetinných zlomcích. Například velikost 5,3 může být vypočtena pro mírné zemětřesení a silné zemětřesení může být hodnoceno jako hodnota 6,3. Z důvodu logaritmického základu stupnice představuje každé zvýšení celkového počtu desetinásobný nárůst měřené hodnoty amplituda; jako odhad energie, každý celý číselný krok v měřítku velikosti odpovídá uvolnění asi 31krát více energie, než je množství spojené s předchozí hodnotou celého čísla.
Nejdříve bylo možné použít Richterovu stupnici pouze na záznamy z nástrojů stejné výroby. Nyní jsou nástroje pečlivě kalibrovány vůči sobě navzájem. Velikost může být tedy vypočtena ze záznamu libovolného kalibrovaného seismografu.
Zemětřesení s velikostí asi 2,0 nebo méně se obvykle nazývají mikro-zemětřesení; nejsou běžně pociťováni lidmi a obvykle se zaznamenávají pouze na místních seismografech. Události s velikostí přibližně 4,5 nebo vyšší - existuje několik tisíc takových šoků ročně - jsou dostatečně silné na to, aby byly zaznamenány citlivými seismografy po celém světě. Velká zemětřesení, jako je zemětřesení na Velkém pátek v roce 1964 na Aljašce, mají hodnoty 8,0 nebo vyšší. Každý rok se někde na světě vyskytuje v průměru jedno takové zemětřesení. Richterova stupnice nemá horní limit. Nedávno byla pro přesnější studium velkých zemětřesení navržena další stupnice zvaná momentová stupnice.
Richterova stupnice se nepoužívá k vyjádření poškození. Zemětřesení v hustě osídlené oblasti může mít za následek mnoho úmrtí a značné škody mají stejnou velikost jako šok v odlehlé oblasti, která nic víc než vyděsí volně žijících živočichů. Zemětřesení velkého rozsahu, která se vyskytují pod oceány, nemusí být lidmi ani pociťována.
NEIS Interview
Toto je přepis rozhovoru NEIS s Charlesem Richterem:
Jak jste se zajímali o seismologii?
CHARLES RICHTER: Byla to opravdu šťastná nehoda. V Caltechu jsem pracoval na Ph. D. v teoretické fyzice pod Dr. Robertem Millikanem. Jednoho dne mě zavolal do své kanceláře a řekl, že seismologická laboratoř hledá fyzika; to nebyla moje linie, ale vůbec mě to zajímalo? Mluvil jsem s Harrym Woodem, který měl na starosti laboratoř; a v důsledku toho jsem se připojil k jeho zaměstnancům v roce 1927.
Jaké byly původy instrumentální velikosti stupnice?
CHARLES RICHTER: Když jsem se připojil k pracovníkům pana Wooda, věnoval jsem se hlavně rutinní práci s měřením seismogramy a lokalizace zemětřesení, aby mohl být vytvořen katalog epicentrů a dob výskyt. Mimochodem, seismologie dluží do značné míry nepotvrzený dluh vytrvalému úsilí Harryho O. Dřevo pro zavedení seismologického programu v jižní Kalifornii. V té době pan Wood spolupracoval s Maxwellem Alienem na historickém přehledu zemětřesení v Kalifornii. Nahrávali jsme na sedm široce rozložených stanic, všechny s torzními seismografy Wood-Andersona.
Jaké modifikace byly zahrnuty do aplikace měřítka na celosvětová zemětřesení?
CHARLES RICHTER: Správně upozorňujete na původní měřítko velikosti, které jsem zveřejnil v roce 1935 byla zřízena pouze pro jižní Kalifornii a pro konkrétní typy používaných seismografů tam. Rozšíření rozsahu na zemětřesení na celém světě a na nahrávky dalších nástrojů bylo zahájeno v roce 1936 ve spolupráci s Dr. Gutenbergem. To zahrnovalo použití hlášených amplitud povrchových vln s periodami asi 20 sekund. Mimochodem, obvyklé označení velikosti stupnice na mé jméno činí méně než spravedlnost skvělou roli, kterou Dr. Gutenberg hrál při rozšiřování měřítka tak, aby se vztahovalo na zemětřesení ve všech částech EU svět.
Mnoho lidí má špatný dojem, že Richterova velikost je založena na stupnici 10.
CHARLES RICHTER: Opakovaně musím tuto víru napravit. V jistém smyslu velikost zahrnuje kroky 10, protože každé zvýšení o jednu velikost představuje desetinásobné zesílení pozemního pohybu. Neexistuje však stupnice 10 ve smyslu horní meze, protože existuje stupnice intenzity; skutečně jsem rád, že tisk nyní odkazuje na Richterovu stupnici s otevřeným koncem. Čísla velikosti jednoduše představují měření ze seismografického záznamu - logaritmické pro jistotu, ale bez předpokládaného stropu. Nejvyšší hodnoty dosud přiřazené skutečným zemětřesením jsou kolem 9, ale to je omezení na Zemi, nikoli v měřítku.
Existuje další běžné nepochopení, že stupnice velikosti je sama o sobě jakýmsi nástrojem nebo aparátem. Návštěvníci často žádají, aby viděli měřítko. Jsou znepokojeni tím, že jsou odkazováni na tabulky a grafy, které se používají pro aplikaci stupnice na hodnoty převzaté ze seismogramů.
Není pochyb o tom, že se často ptáte na rozdíl mezi velikostí a intenzitou.
CHARLES RICHTER: To také způsobuje velké zmatení mezi veřejností. Rád používám analogii s rádiovým přenosem. To platí v seismologii, protože seismografy nebo přijímače zaznamenávají vlny pružného rušení nebo radiové vlny, které jsou vyzařovány ze zdroje zemětřesení nebo z vysílací stanice. Velikost lze porovnat s výkonem v kilowattech vysílací stanice. Lokální intenzita na stupnici Mercalli je pak srovnatelná se sílou signálu na přijímači v dané lokalitě; ve skutečnosti kvalita signálu. Intenzita, jako je síla signálu, bude obecně klesat se vzdáleností od zdroje, ačkoli to také závisí na místních podmínkách a cestě od zdroje k bodu.
Nedávno se projevil zájem o přehodnocení toho, co se myslí „velikostí zemětřesení“.
CHARLES RICHTER: Rafinace je ve vědě nevyhnutelná, pokud jste měřili jev po dlouhou dobu. Naším původním záměrem bylo přísně definovat velikost z hlediska instrumentálních pozorování. Pokud někdo zavádí pojem „energie zemětřesení“, jedná se o teoreticky odvozené množství. Pokud se změní předpoklady použité při výpočtu energie, pak to vážně ovlivní konečný výsledek, i když lze použít stejný soubor dat. Pokusili jsme se tedy udržet interpretaci „velikosti zemětřesení“ co nejtěsněji svázané s aktuálními pozorováními nástroje, jak je to možné. Samozřejmě se ukázalo, že měřítko velikosti předpokládá, že všechna zemětřesení jsou podobná, s výjimkou konstantního měřítka. A to se ukázalo být blíže k pravdě, než jsme očekávali.