تفاوت شدت و بزرگی زلزله چیست؟ – تعریف و نحوه محاسبه آن ها

تفاوت شدت و بزرگی زلزله را می توان در ماهیت مقیاس های اندازه گیری آن ها جستجو کرد. برای یک زمین لرزه، میزان بزرگی با میزان انرژی آزاد شده و با مقیاس ریشتر بیان می شود. در صورتی که میزان شدت یک زمین لرزه با مقدار آثار مخربی که بر روی تاسیسات، بناها، انسان ها و در کل سطح زمین می گذارد، مشخص می شود. مقیاسی دوازده گانه به نام مرکالی هم مقیاس سنجش آن است. شدت یک زلزله ای که درجه یک داشته باشد، خسارت و خرابی سطحی خواهد داشت اما زلزله ای با شدت آخرین درجه، یعنی ۱۲، بالاترین خسارت و خرابی هایی فاجعه آمیز خواهد داشت. این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک با تعریف بزرگی و شدت زمین لرزه ها می تواند تفاوت شدت و بزرگی زلزله را برای ما توصیف کند.

زلزله چیست؟

همان طور که می دانیم لایه های تشکیل دهنده کره زمین به سه دسته پوسته، گوشته و هسته تقسیم می شوند. پوسته که خارجی ترین لایه آن است، بیشترین قسمتش را سنگ ها تشکیل می دهند. اما گوشته دارای سنگ هایی با خاصیت چسبناک و نرم و غلیظ است. پس در ساختار کره زمین صفحات سنگی سخت روی مایع غلیظ در حال حرکت هستند. اگر در این حرکات، صفحات به هم برخورد کنند، به محل برخورد آن ها گسل می گوییم. حرکت صفحات تکتونیکی زمین می تواند به شکل عمودی و فرورفتن یک صفحه به زیر صفحه دیگر باشد. این حالت به هنگام دور شدن دو صفحه از هم اتفاق می افتد.

با حرکت عمودی یا افقی صفحات، انرژی در سطح زمین به وجود می آید که زلزله نامیده می شود. پس لرزه ها هم به شکل آزاد شدن انرژی کمتر از انرژی آزاد شده از زلزله هستند. بزرگی زلزله را با واحدی به نام ریشتر اندازه می گیرند، اما امروزه از واحد کامل تری به نام بزرگا (MW) بیان می شود. اما شدت زلزله را با واحد مرکالی می سنجند.

شدت و بزرگی زلزله چیست؟

میزان تخریب و خسارتی که یک زلزله بر جای می گذارد، همیشه یکسان نیست. چون در طول یک سال ممکن است تعداد زلزله های زیادی اتفاق بیفتد بدون این که مردم متوجه آن بشوند. اما زلزله هایی هم به وقوع می رسد که شدید بوده و خسارت زیادی را وارد می کند. بنابراین باید معیاری برای سنجش زلزله ها باشد. به همین دلیل برای مقایسه زلزله ها را با میزان شدت و بزرگی آن ها می سنجند. بین بزرگی و شدت یک زمین لرزه، به طور معمول ارتباط مستقیمی وجود ندارد.

شدت زلزله

به اثری که یک زلزله می تواند روی انسان، ساختمان ها و یا روی زمین می گذارد به نام شدت زلزله تعریف می کنند. به عبارت دیگر به میزان خسارتی که زمین لرزه بر زمین گذاشته و آن را خراب می کند، شدت زمین لرزه می گویند. شدت یک زمین لرزه به عواملی چون میزان انرژی که از یک زلزله آزاد می شود، وضعیت زمین شناسی منطقه زلزله و همچنین به فاصله ای که بین نقطه مرکزی زلزله و نقطه وقوع زلزله دارد، بستگی دارد.

در یک منطقه با وقوع یک زلزله، شدت آن در قسمت های مختلف با هم فرق داشته و با فاصله گرفتن از مرکز آن، میزان شدت کاهش می یابد. همان طور که اشاره شد، مقیاسی که برای اندازه گیری شدت زلزله به طور معمول به کار گرفته می شود، مرکالی با تعداد درجات ۱۲ است. مقیاس مرکالی برای اولین بار توسط مرکالی در سال ۱۹۰۴ معرفی شد.

در تعیین شدت یک زلزله نقشه هایی با خطوط هم لرز وجود دارد. تهیه این نقشه ها با محاسبات آماری که از مقایسه میزان خرابی های زلزله انجام شده است، به دست می آید. با استفاده از این خطوط می توان نقاطی را که دارای شدت های یکسان هستند به هم متصل کرد.

بزرگی زلزله

به مقیاسی برای اندازه گیری میزان اندازه یک زمین لرزه بزرگی زلزله می گویند. بزرگی یک زمین لرزه که اولین بار توسط چارلزاف ریشتر بیان شد، به مکانی که زلزله در آن اتفاق می افتد وابسته نیست. بلکه به میزان انرژی آزاد شده از زمین لرزه بستگی دارد. یک دستگاه لرزه نگار استاندارد می تواند با اندازه گرفتن بزرگترین دامنه موجی که در یک فاصله مشخص از مرکز زلزله معین شده، مقیاس بزرگی ریشتر تعیین می شود.

در محاسبات، به بزرگی یک زلزله، لگاریتم اندازه های دامنه های زلزله که در فاصله ۱۰۰ کیلومتری مرکز زلزله ثبت شده است، گفته می شود. این دامنه ها با استفاده از دستگاه لرزه نگار و بر حسب هزارم میلی متر بیان می شود. چون رابطه لگاریتمی بین آن ها برقرار است، با تغییر ۱۰ برابری دامنه های امواج، بزرگی به اندازه یک واحد تغییر می کند. همچنین با اضافه کردن یک واحدی به بزرگی زلزله، انرژی رها شده آن به میزان ۳۱ برابر زیاد می شود.

نکات مربوط به بزرگی زلزله ها

نکته ای که مورد توجه است این است که در حال حاضر دستگاه های لرزه نگاری که برای تعیین اندازه زلزله ها به کار می رود، می تواند این کار را ازهر فاصله ای که با مرکز زمین لرزه دارد، انجام دهد.  قبل از این که سنگ ها شکسته شوند، با زیاد بودن تنش ذخیره شده در آن ها، انرژی بیشتری آزاد خواهد شد. مقاوم تر بودن سنگ ها، انرژی بیشتری در نتیجه شکستن آن ها که نیاز به تنش بیشتری دارد، لازم دارد تا این سنگ ها خرد و شکسته شوند.

تفاوت شدت و بزرگی زلزله

اولین تفاوت شدت و بزرگی زلزله در این است که میزان امواج منتشر شده از مرکز زمین لرزه با مقیاس ریشتر و با بزرگی زلزله بیان می شود در صورتی که شدت خرابی این پدیده طبیعی با مقیاس مرکالی سنجیده می شود. با توجه به تعاریفی که از شدت و بزرگی زلزله شد، می توان گفت مهمترین تفاوت آن ها با توجه به اختلاف در این دو، در مقیاس اندازه گیری آن ها است. اندازه ذاتی زمین لرزه با مقیاس ریشتر و میزان ویرانی و خرابی زلزله با مقیاس مرکالی اندازه گرفته می شود. در تفاوت این دو می توان گفت، ریشتر به نوع ساخت و ساز بستگی ندارد، اما مقیاس مرکالی به نوع ساخت و ساز وابسته است.

از تفاوت های دیگر شدت و بزرگی زلزله این است که بزرگی را بر حسب داده های دستگاه زلزله نگار حساب می کنند در صورتی که شدت زلزله بیشتر با تکیه بر برداشت ذهنی استوار است. شدت زمین لرزه در جاهایی که خاک نرمی دارند، بیشر خواهد بود.

مثالی از تفاوت مقیاس های شدت و بزرگی زلزله

به عنوان مثال وقتی یک زمین لرزه ۷ ریشتری اتفاق می افتد، در یک روستا ممکن است تمام خانه های روستا را با خاک یکسان کند اما در شهر که خانه های مهندسی است، خسارتی به بار نیاورد. نمونه آن زلزله ای بود که در کرمانشاه اتفاق افتاد و همه خانه ها را خراب کرد. در صورتی که همین زلزله اگر در ژاپن اتفاق بیفتد، هیچ خسارتی نمی زند. بنابراین ریشتر بالا نشان دهنده تخریب بالای زلزله نیست.

برخلاف بزرگی زمین لرزه، شدت زمین لرزه مقیاسی برای تعیین اثرات ناشی از تکان است نه مقیاسی برای شدت تکان زمین لرزه. با این تعریف مثال بالا را می توان این طور بیان کرد که در ژاپن زمین لرزه ۷ ریشتری، دارای درجه ۳ مرکالی است. اما در کرمانشاه زلزله ۷ ریشتری دارای درجه ۷ یا ۸ مرکالی است. پس دو زلزله با بزرگی های یکسان می توانند مرکالی های مختلفی را در منطقه های مختلف از خود نشان دهند.

بزرگترین زلزله وقوع یافته تا به امروز

می توان گفت با توجه به استحکام و مقاومتی که سنگ های زمین دارند، زمین لرزه ای بزرگتر از ۹ درجه اتفاق نمی افتد. تاکنون بزرگترین زلزه ای که رخ داده، ۸,۹ درجه است. زمین لرزه هایی با درجه بزرگتر، کمتر احتمال دارد که رخ بدهند. انرژی آزادی که به طور متوسط طی زلزله های سال های مختلف (مخصوصا چند زلزله ای که خیلی بزرگ بودند) در کره زمین رخ داده است، ۱۰^۲۵ ارگ محاسبه شده است.

نکته

وقتی که انفجار هسته ای رخ می دهد، می تواند بزرگی در حدود ۷ درجه ریشتر داشته باشد.