مقیاس ریشتر

مقیاس ریشتر چیست؟

وقتی زلزله رخ می دهد، همه آن ها قدرت یکسانی ندارند. بعضی فقط یک لرزش خفیف ایجاد می کنند و بعضی دیگر می توانند شهرهای بزرگی را تخریب کنند. برای اینکه بتوان قدرت زلزله ها را با هم مقایسه کرد، از مقیاس ریشتر استفاده می شود.

مقیاس ریشتر عددی است که بزرگی یک زلزله را نشان می دهد. هرچه این عدد بزرگ تر باشد، انرژی آزادشده توسط زلزله نیز بیشتر است. به عنوان مثال، زلزله ای با بزرگی ۶ ریشتر بسیار قوی تر از زلزله ای با بزرگی ۵ ریشتر است.

مقیاس ریشتر چگونه به وجود آمد؟

این مقیاس در سال ۱۹۳۵ توسط زمین شناس آمریکایی «چارلز ریشتر» معرفی شد. هدف او این بود که روشی استاندارد برای اندازه گیری بزرگی زمین لرزه ها ارائه دهد. امروزه اگرچه در بسیاری از مراکز علمی از «بزرگی گشتاوری» استفاده می شود، اما هنوز هم در اخبار و آموزش، اصطلاح مقیاس ریشتر بسیار رایج است.

زلزله هایی که ریشتر پایین تری دارند(زلزله هایی که کمتر از 4 ریشتر  هستند) بیشتر اتفاق می افتند و ممکن است در طول سال بارها اتفاق بی افتد . زلزله ها ی پایین تر از 4 ریشتر توسط انسان احساس نمی شوند . اما زلزله هایی  که بالاتر از 7 ریشتر هستند می توانند اثرات تخریبی بسیاری را از خود به جا بگذارند  ،این زلزله ها شایع نیستند  و به ندرت اتفاق می افتند .

در این روش دامنه حرکات زمین در فاصله 100 کیلومتری محل وقوع زلزله توسط دستگاه لرزه نگار وود-اندرسون ثبت می شود.

در نتیجه بزرگی ریشتر  به صورت لگاریتم مبنای 10  در فاصله 100 کیلومتری از زمین تعریف می گردد .  مقیاس ریشتر به دست آمده می تواند بیانگر میزان انرژی آزاد شده  در کانون زلزله باشد .

این رابطه به صورت زیر است

logE = 11.8 + 1.5M

در این رابطه M  به معنی  بزرگی زلزله در مقیاس ریشتر  و E  انرژی  آزاد شده  در واحد (Erg)  می باشد  .

در طی این رابطه می توان گفت که با اضافه شدن هر یک به بزرگی زلزله  ،انرژی  آزاد شده را به مقدار 31.6 برابر بیشتر می شود

انرژی که به نقاط مختلف از سطح زمین می رسد علاوه بر میزان انرژی آزاد شده  به عوامل مختلفی مثل  (عمق زلزله، فاصله کانون زلزله از مرکز روزمینی زلزله، جنس خاک و …) بستگی دارد.  در نتیجه طبق این موارد می تواند  خسارات وارد شده در طی زلزله را  بر مبنای این موارد دانست .

در نتیجه مقاوت ساختمان ها در برابر  بزرگی و انرژی زلزله ها ناچیز است .  ما نمی توانیم تنها ریشتر را برای مقیاس زلزله در نظر بگیریم . در مهندسی لرزه شناسی معیارهای دیگری نیز برای بیان خصوصیات و انرژی زلزله وجود دارد.  در صورتی که ملاک میزان خسارات وارد شده توسط زمین لرزه باشد بای از مقیاس مرکالی استفاده کنیم .

فرمول ریشتر چیست؟

در کتاب های ریاضی و زمین شناسی، معمولاً فرمول ریشتر به صورت لگاریتمی بیان می شود:

M = log(A/A₀)

که در آن:

• M = بزرگی زلزله
• A = دامنه امواج ثبت شده توسط دستگاه لرزه نگار
• A₀ = مقدار مرجع

به همین دلیل به این مقیاس، مقیاس لگاریتمی گفته می شود.

فرمول محاسبه ریشتر زلزله

در واقع فرمول محاسبه ریشتر زلزله بر اساس اندازه امواج لرزه ای و فاصله ایستگاه از مرکز زلزله انجام می شود. دستگاه های لرزه نگار ابتدا دامنه امواج را ثبت می کنند و سپس با استفاده از روابط ریاضی، بزرگی زلزله محاسبه می شود.

به همین دلیل محاسبه دقیق ریشتر تنها با داشتن اطلاعات ثبت شده توسط تجهیزات تخصصی امکان پذیر است.

فرمول محاسبه ریشتر زلزله ریاضی یازدهم

در درس ریاضی یازدهم، هنگام آموزش لگاریتم ها، معمولاً از فرمول محاسبه ریشتر زلزله ریاضی یازدهم به عنوان یکی از کاربردهای لگاریتم استفاده می شود.

در این مبحث دانش آموزان یاد می گیرند که افزایش یک واحد در مقیاس ریشتر به معنی افزایش خطی نیست؛ بلکه قدرت زلزله به صورت لگاریتمی تغییر می کند.

فرمول بزرگی زمین لرزه زمین شناسی یازدهم

در کتاب زمین شناسی پایه یازدهم نیز فرمول بزرگی زمین لرزه زمین شناسی یازدهم برای آشنایی دانش آموزان با نحوه اندازه گیری زلزله ارائه می شود. هدف این بخش، درک مفهوم بزرگی زلزله و تفاوت آن با شدت زلزله است.

بزرگی زلزله مقدار انرژی آزادشده را نشان می دهد، اما شدت زلزله میزان خسارت واردشده در یک منطقه را بیان می کند.

فرمول زلزله چیست؟

بسیاری از افراد عبارت فرمول زلزله را جستجو می کنند، اما باید بدانید که زلزله تنها یک فرمول ندارد. برای بررسی زلزله از فرمول های مختلفی استفاده می شود که مهم ترین آن ها عبارت اند از:

• فرمول محاسبه بزرگی زلزله (ریشتر)
• فرمول انرژی زلزله
• روابط مربوط به سرعت انتشار امواج لرزه ای

هر کدام از این روابط کاربرد خاص خود را دارند.

محاسبه ریشتر چگونه انجام می شود؟

برای محاسبه ریشتر ابتدا دستگاه لرزه نگار دامنه امواج را ثبت می کند. سپس با استفاده از فرمول لگاریتمی و در نظر گرفتن فاصله ایستگاه تا مرکز زمین لرزه، بزرگی زلزله به دست می آید.

امروزه این محاسبات به صورت خودکار توسط نرم افزارهای تخصصی انجام می شود و نتیجه آن در مدت کوتاهی منتشر می شود.

فرمول انرژی زلزله

یکی از مهم ترین روابط مورد استفاده در زمین شناسی، فرمول انرژی زلزله است که ارتباط میان بزرگی زلزله و انرژی آزادشده را نشان می دهد:

log(E) = 1.5M + 4.8

که در آن:

• E انرژی آزادشده
• M بزرگی زلزله

این رابطه نشان می دهد که با افزایش بزرگی زلزله، انرژی آن به شکل چشمگیری افزایش پیدا می کند.

بزرگی یک زلزله ۷ ریشتری چند برابر یک زلزله ۳ ریشتری است؟

یکی از سوالات رایج دانش آموزان این است که بزرگی یک زلزله ۷ ریشتری چند برابر یک زلزله ۳ ریشتری است؟

از آنجا که مقیاس ریشتر لگاریتمی است:

• اختلاف بین ۷ و ۳ برابر با ۴ واحد است.
• هر یک واحد افزایش در ریشتر، دامنه امواج را ۱۰ برابر می کند.

بنابراین:

۱۰⁴ = ۱۰٬۰۰۰

یعنی دامنه امواج زلزله ۷ ریشتری ۱۰ هزار برابر زلزله ۳ ریشتری است.

اما اگر انرژی آزادشده را مقایسه کنیم، هر یک واحد افزایش حدود ۳۲ برابر انرژی بیشتری تولید می کند. بنابراین:

۳۲⁴ ≈ ۱٬۰۴۸٬۵۷۶

در نتیجه، انرژی یک زلزله ۷ ریشتری حدود یک میلیون برابر بیشتر از یک زلزله ۳ ریشتری است.

جدول ریشتر

این جدول ریشتر تنها یک دسته بندی کلی است و میزان خسارت واقعی به عواملی مانند عمق زلزله، فاصله از مرکز زمین لرزه، کیفیت ساختمان ها و شرایط زمین بستگی دارد.

تفاوت بزرگی و شدت زلزله

گاهی افراد تصور می کنند بزرگی و شدت زلزله یک مفهوم هستند، در حالی که تفاوت دارند:

• بزرگی مقدار انرژی آزادشده از زمین را نشان می دهد و در همه نقاط یکسان است.
• شدت میزان احساس شدن زلزله و خسارت واردشده در هر منطقه را بیان می کند و ممکن است در شهرهای مختلف متفاوت باشد.

جمع بندی

مقیاس ریشتر یکی از شناخته شده ترین روش های اندازه گیری بزرگی زلزله است که بر پایه لگاریتم طراحی شده است. به همین دلیل، افزایش هر واحد در ریشتر به معنی افزایش بسیار زیاد قدرت و انرژی زلزله است. آشنایی با فرمول ریشتر، فرمول محاسبه ریشتر زلزله، فرمول انرژی زلزله و جدول ریشتر به دانش آموزان کمک می کند تا کاربرد لگاریتم در دنیای واقعی را بهتر درک کنند و مفهوم بزرگی زمین لرزه ها را به زبان ساده یاد بگیرند.

سوالات متداول

مقیاس ریشتر چیست؟
مقیاسی لگاریتمی برای اندازه گیری بزرگی و قدرت زلزله است.

فرمول ریشتر چیست؟
فرمول اصلی آن به صورت M = log(A/A₀) بیان می شود و بر اساس دامنه امواج لرزه ای است.

بزرگی یک زلزله ۷ ریشتری چند برابر یک زلزله ۳ ریشتری است؟
دامنه امواج آن حدود ۱۰ هزار برابر و انرژی آزادشده آن حدود یک میلیون برابر بیشتر است.

جدول ریشتر چه چیزی را نشان می دهد؟
جدول ریشتر دسته بندی تقریبی زلزله ها را بر اساس بزرگی و میزان اثر آن ها نشان می دهد.

سامان‌سلامیان