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黎克特製地震震級

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Richter.png

里氏地震規模(大陆:里氏震级;香港:黎克特制;台灣:芮氏規模;英語Richter magnitude scale),亦稱近震震級local magnitude, ML),是表示地震規模大小的標度。它是由觀測點處地震儀所記錄到的地震波最大振幅常用對數演算而來。所以,震級相差1代表振幅相差10倍,而所釋出的能量則相差約32倍,相差兩級所釋出能量是1000倍。[1]由於地震儀的位置一般並不在震中,考慮到地震波在傳播過程中的衰減以及其它干擾因素,計算時需減去觀測點所在地規模0地震所應有的振幅之對數。

發展歷史[編輯]

里氏地震規模最早是在1935年由兩位來自美國加州理工學院的地震學家里克特古騰堡共同制定的。

此標度原先僅是為了研究美國加州地區發生的地震而設計的,並用伍德-安德森扭力地震儀測量。里克特設計此標度的目的是區分當時加州地區發生的大量小規模地震和少量大規模地震,而靈感則來自天文學中表示天體亮度的星等

為了使結果不為負數,里克特定義在距離震中100公里處之觀測點地震儀記錄到的最大水平位移為1微米(這也是伍德-安德森扭力式地震儀的最高精度)的地震作為0級地震。按照這個定義,如果距震中100公里處的伍德-安德森扭力式地震儀測得的地震波振幅為1毫米(103微米)的話,則震級為里氏3級。里氏地震規模並沒有規定上限或下限。現代精密的地震儀經常記錄到規模為負數的地震。

由於當初設計里氏地震規模時所使用的伍德-安德森扭力式地震儀的限制,近震規模ML若大於約6.8或觀測點距離震中超過約600公里便不適用。後來研究人員提議了一些改進,其中面波震級(MS)和體波震級(mb)最為常用。

缺點和改進[編輯]

里氏地震規模的主要缺陷在於它與震源的物理特性沒有直接的聯繫,並且由於「地震強度頻譜的比例定律」(The Scaling Law of Earthquake Spectra)的限制,在規模7左右即會產生飽和效應,使得一些強度明顯不同的地震在用傳統方法計算後得出里氏地震規模(如(MS)數值卻一樣。到了20世紀中後期,地震學者普遍認為這些傳統的地震規模表示方法已經過時,轉而採用一種物理含義更為豐富,更能直接反應地震過程物理實質的表示方法即矩震級。地震矩規模是由同屬加州理工學院的金森博雄教授於1977年提出的。地震矩規模能更好的描述地震的物理特性,如地層錯動的大小和地震的能量等。

地震震級與地震烈度是不同的概念。地震烈度(例如麥加利地震烈度)是表示地震破壞程度的標度,與地震區域的各種條件有關,並非地震之絕對強度。

震級與發生頻率[編輯]

下表列出的是不同黎克特製震級(ML)的年均發生次數和震中地區的影響:

程度 里氏規模 地震影響 大約發生頻率(全球)
極微 2.0以下 很小,沒感覺 約每天8,000次
甚微 2.0-2.9 人一般沒感覺,設備可以記錄 約每天1,000次
微小 3.0-3.9 經常有感覺,但是很少會造成損失 估計每年49,000次
4.0-4.9 室內東西搖晃出聲,不太可能有大量損失。當地震強度超過4.5級時,已足夠讓全球的地震儀監測得到。 估計每年6,200次
5.0-5.9 可在小區域內對設計/建造不佳或偷工減料的建築物造成大量破壞,但對設計/建造優良的建築物則只會有少量的損害。 每年800次
6.0-6.9 可摧毀方圓100英里以內的居住區。 每年120次
甚強 7.0-7.9 可對更大的區域造成嚴重破壞。 每年18次
超強 8.0-8.9 可摧毀方圓數百英里的區域。 每年1次
極強 9.0-9.9 摧毀方圓數千英里的區域。 每20年1次

數據來自美國地質調查局。需要注意的是由於地震影響還受當地地質條件等因素的影響,表中描述的是極端影響

歷史紀錄中最強烈的地震是1960年5月22日的智利大地震,矩震級為9.5。

震級與能量[編輯]

由於里氏地震規模是以32為底的對數,因此在估算能量的時候,黎克特製震級每增加0.1級釋放的能量約增加\sqrt{2}倍,每增加1級釋放的能量大約增加32倍。

下表列出的是不同級別的地震釋放的能量相當於的三硝基甲苯當量:(注意,此表中三硝基甲苯當量與實例嚴重不符,其正確性有待考證)

里氏震級 大致相應的TNT當量 實例
0.2 15公克 手榴彈爆炸
0.5 84.4公克
1.0 474公克 建築爆破
1.5 2.67公斤 二戰期間常規炸彈
2.0 15.0公斤 二戰期間常規炸彈
2.5 84.4公斤 二戰期間的"Cookie"巨型炸彈
3.0 474公斤 2003年大型空爆炸彈
3.5 2.67公噸 1986年前蘇聯切爾諾貝爾核事故
4.0 15.0公噸 小型原子彈
4.5 84.4公噸 常見的龍捲風
5.0 474公噸 日本廣島長崎投放的原子彈
5.5 2670公噸 1992年美國內華達州Little Skull Mtn.地震
6.0 15.0×103公噸 1994年美國內華達州Double Spring Flat地震
6.5 84.4×103公噸 1994年Northridge地震
7.0 474×103公噸 2013年中國四川省雅安地震
7.5 2.67×106公噸 1992年美國加利福尼亞Landers地震
1999年台灣921集集大地震
8.0 15.0×106公噸 1976年中國唐山大地震
2008年中國汶川大地震
8.35 50.0×106公噸 目前最大型的氫彈(註:前蘇聯曾試爆5000萬噸級別的氫彈
8.5 84.4×106公噸 1950年印度阿薩姆與中國察隅交界處1950年墨脫大地震
8.8 240×106公噸 2010年智利大地震
9.0 474×106公噸 1964年美國阿拉斯加安克雷奇耶穌受難日地震(地震發生後引發海嘯,造成阿拉斯加部份地區受到海嘯襲擊狀況嚴重)
2004年印度洋大地震(地震發生後引發海嘯,即2004年南亞大海嘯
2011年3月11日東日本大地震(地震發生後引發海嘯,造成日本本州東北三縣受災慘重)
9.5 2.67×109公噸 1960年智利大地震(地震發生後引發海嘯,絕大多數太平洋沿岸地區受到海嘯衝擊)觀測史上記錄到規模最大的地震
10.0 15.0×109公噸 約相當於一個直徑約為2公里的隕石以秒速5公里撞擊地球時所產生的地震。

參考文獻[編輯]

外部連結[編輯]

參見[編輯]