Milyen gyakoriak a földrengések és milyen erősek?
- Részletek
- Találatok: 4401
A Gutenberg-Richter-féle törvény
A földrengések mérete és gyakorisága közötti összefüggést írja le a Gutenberg-Richter-féle törvény. Pusztító erejű nagy rengések ritkábban, kisebb rengések gyakrabban pattannak ki:
Ha egy területen a kipattant földrengések számának 10-es alapú logaritmusát a méretének függvényében ábrázoljuk, akkor érdekes összefüggést kapunk. Egy egyenesre illeszkednek az adott M méretűnél nagyobb földrengések éves N száma. Az egyenes a és b paraméterei jellemzőek egy-egy területre: LogN= a-bM.
A földrengések éves száma a méretük függvényében
A magyarországi hálózat észlelési küszöbe M=2
A Richter-féle és momentum magnitúdó skála
Charles Richter (1900-1985)
A földrengés erősségének műszeres megfigyelésen alapuló mérőszáma a magnitúdó, vagy más szóval méret. A mai magnitúdó skálák alapja a Charles F. Richter amerikai szeizmológus által 1935-ben a kaliforniai földrengések jellemzésére bevezetett skála. A magnitúdó a földrengéskor a fészekben felszabaduló energia logaritmusával arányos: egy magnitúdó fokozat növekedés mintegy 32-szeres energia növekedést jelent. Egy 4,5 méretű földrengés kipattanásakor nagyjából akkora energia szabadul fel, mint egy kisebb (20 kt-ás, nagaszaki méretű) atombomba robbanásakor. Az eddig műszeresen megfigyelt legnagyobb földrengés magnitúdója, 9,5 körül volt (Chile, 1960). Ez mintegy 66 millió előbbi méretű atombomba energiájával volt egyenértékű.
Nagyon kicsi 0,001 mm és igen nagy akár 1 m-es talajelmozdulást is lehet, ami kb. 6 nagyságrend különbség, ezért van szükség a logaritmikus skálára. A Richter magnitúdó definíciója: a földrengés legnagyobb regisztrált amplitúdójának mikronban (0,001 mm-ben) mért értékének 10-es alapú logaritmusa, ha a szeizmogramot a standard Wood-Anderson féle szeizmográffal 100 km-es epicentrális távolságra készítették.
M = log10 A + 2.56 log D - 1.67
A: standard szeizmográffal mért talajelmozdulás
D: az esemény távolsága a műszertől (km)
A szeizmogram elemzése segít a földrengés méretének és helyének a meghatározásában. Annál nagyobb a regisztrált talajmozgás, minél közelebb vagyunk az epicentrumhoz, vagy minél nagyobb a felszabadult energia. A földrengés távolságának meghatározása menetidőgörbe táblázatok alapján történik:
A szeizmogram elárulja az esemény méretét és távolságát
A menetidő görbe alapján 30 s különbség a P és S hullámok között megfelel 210 km-nek
A Richter-féle magnitúdót nomogram segítségével határozták meg (manapság számítógép végzi el ezt a műveletet).
A Richter magnitúdó skála logaritmikus: 1 fok különbség a rázkódás 10-szeres növekedését jelenti!
Ha a szeizmikus jel amplitúdója 20 milliméter, és ez megfelel M=2 földrengésnek akkor:
- 10-szer kisebb jel (2 mm) megfelel M=1;
- 100-szor kisebb jel (0,2 mm) megfelel M=0;
- 1000-szer kisebb jel (0,02 mm) megfelel M=-1;
Nagyon kis rengéseknek lehet negatív a magnitúdója. Pl. 1 kg súly leejtése 20 cm-ről megfelel M=-3 földrengésnek. Az eddig műszeresen megfigyelt legnagyobb földrengés magnitúdója 9,5 körül volt (Chile, 1960). Ez mintegy 100 000 x volt erősebb, mint a hazai a Vértesben kipattant oroszlányi 2011-es M=4,5 méretű földrengés.
A magnitúdót meghatározó nomogram
A Momentum magnitúdó: Mw
Nagy rengésekre jellemző alacsony frekvenciás hullámokat az első generációs szeizmográfok nem regisztrálják megfelelően (ahogy a mély hangokat sem képes minden hangszóró lejátszani). A Richter skála alulbecsüli a nagy rengések méretét! M=7-nél a skála telítésbe megy. A szeizmológusok érzékenyebb műszereket és gyorsabb számítógépet fejlesztettek ki az elmúlt évtizedekben. E műszerek már széles frekvencia tartományban rögzítik a földrengések jeleit. A Richter skálához kalibrálták a Momentum magnitúdót.
A mai modern műszerek a frekvencia tartomány széles skáláján rögzítik a földrengések rezgéseit
A szeizmogramon kapott jeleket összekapcsolják a vető földrengés során történt elmozdulásával. A momentum magnitúdó a vetőfelület fizikai méretéből számítható.
MO = m*törési felület*elmozdulás
m a nyírási modulus, ami a kőzet merevségével a töréssel szembeni ellenálló képességével kapcsolatos = 1.1x1023 Nm
MW = 2/3log(MO) - 6.06
1 fokozat emelkedés = 32*törési felület*elmozdulás. A 2004. december 26-i szumátrai rengés esetében a törési felület 1200 km hosszú és 100 km mély volt, az elmozdulás pedig 15 m: MW = 9,3.
A szeizmikus momentum a vetőfelület fizikai méretéből számítható
A spagetti rengés
A vető elmozdulás méretét és a felszabaduló energia kapcsolatát spagettivel szemléltethetjük:
M=5 rengés megfelel 1 szál (1 mm2) spagetti eltörésének
M=6 rengéskor felszabadult energiát 32 szál spagetti eltörése szemléltet
M=7 rengés már 1000 szál spagetti eltörését igényli, ami 1000-szeres energia M=5-höz képest
M=8 rengés megfelel 32 000 spagetti eltörésének
1 magnitúdó fokozat emelkedés 10-szeres talajelmozdulást és 32-szeres energia felszabadulást jelent
