מעניין

צ'רלס ריכטר, ממציא סולם גודל ריצ'ר

צ'רלס ריכטר, ממציא סולם גודל ריצ'ר

גלים סיסמיים הם התנודות מרעידות אדמה העוברות בכדור הארץ; הם מוקלטים על מכשירים שנקראים סייסמוגרפים. סייסמוגרפים מתעדים עקבות זיג-זג המראים את המשרעת המשתנה של תנודות קרקעיות מתחת לכלי. סיסמוגרפים רגישים, המגדילים מאוד את תנועות האדמה הללו, יכולים לגלות רעידות אדמה חזקות ממקורות בכל מקום בעולם. ניתן לקבוע את השעה, מיקומה ועוצמתה של רעידת אדמה מהנתונים שנרשמו על ידי תחנות סייסמוגרף.

סולם העוצמה של ריכטר פותח בשנת 1935 על ידי צ'רלס פ. ריכטר מהמכון הטכנולוגי בקליפורניה כמכשיר מתמטי להשוואה בין גודל רעידות אדמה. גודל רעידת אדמה נקבע מתוך הלוגריתם של משרעת הגלים שתועדו על ידי סייסמוגרפים. התאמות כלולות לשונות המרחק בין הסיסמוגרפים השונים למוקד רעידות האדמה. בסולם ריכטר, גודל מתבטא במספרים שלמים ובשברים עשרוניים. לדוגמה, עוצמה 5.3 עשויה להיות מחושבת לרעידת אדמה מתונה, ורעידת אדמה חזקה עשויה להיות מדורגת בעוצמה 6.3. בגלל הבסיס הלוגריתמי של הסקאלה, כל עליית מספר שלם בעוצמה מייצגת עלייה פי עשרה במשרעת המדודה; כאומדן של אנרגיה, כל שלב שלם שלם בסולם הגודל מתאים לשחרור של אנרגיה פי 31 יותר מהכמות הקשורה לערך המספר השלם הקודם.

בתחילה, ניתן היה להחיל את סולם ריכטר רק על הרשומות מכלי ייצור זהים. כעת מכשירים מכוילים בזהירות ביחס זה לזה. לפיכך, ניתן לחשב את גודל העוצמה מהתיעוד של כל סייסמוגרף מכויל.

רעידות אדמה בעוצמה של בערך 2.0 ומטה נקראות לרוב רעידות מיקרו-אדמה; הם לא מורגשים בדרך כלל על ידי אנשים ובדרך כלל הם מתועדים רק בסייסמוגרפים מקומיים. אירועים בעוצמות של כ -4.5 ומעלה - ישנם כמה אלפי זעזועים כאלה בשנה - הם חזקים מספיק כדי להירשם על ידי סייסמוגרפים רגישים בכל רחבי העולם. לרעידות אדמה גדולות, כמו רעידת האדמה של יום שישי הטוב ב –1964 באלסקה, יש סדר גודל של 8.0 ומעלה. בממוצע רעידת אדמה אחת בגודל כזה מתרחשת אי שם בעולם בכל שנה. סולם ריכטר אין גבול עליון. לאחרונה תוכנן סולם נוסף הנקרא סולם גודל הרגע למחקר מדויק יותר של רעידות אדמה גדולות.

סולם ריכטר אינו משמש לביטוי נזק. רעידת אדמה באזור מאוכלס בצפיפות המביאה למקרי מוות רבים ונזקים ניכרים עשויה להיות בעוצמה זהה לזעזוע באזור מרוחק שאינו אלא להפחיד את חיות הבר. רעידות אדמה בעוצמה גדולה המתרחשות מתחת לאוקיינוסים אולי אפילו לא מורגשות על ידי בני אדם.

ראיון NEIS

להלן תעתיק של ראיון NEIS עם צ'ארלס ריכטר:

איך התעניינת בסיסמולוגיה?
שארלס רייכטר: זו הייתה באמת תאונה משמחת. בסלטק עבדתי על הדוקטורט שלי. בפיזיקה תיאורטית תחת ד"ר רוברט מיליקן. יום אחד הוא קרא לי למשרדו ואמר כי המעבדה הסיסמולוגית מחפשת פיסיקאי; זה לא היה הקו שלי, אבל האם בכלל התעניינתי? דיברתי עם הארי ווד שהיה אחראי על המעבדה; וכתוצאה מכך הצטרפתי לצוות שלו בשנת 1927.

מה מקורו של סולם הגודל האינסטרומנטלי?
צ'רלס רייכטר: כשהצטרפתי לצוות העובדים של מר ווד, עסקתי בעיקר בעבודה השגרתית של מדידת סייסמוגרמות ואיתור רעידות אדמה, כך שניתן היה להקים קטלוג של מוקדי תקופה וזמני התרחשותם. אגב, הסיסמולוגיה חייבת חוב בלתי מוכר ברובו למאמציו המתמשכים של הארי או ווד להביאת התוכנית הסיסמולוגית בדרום קליפורניה. באותה עת, מר ווד שיתף פעולה עם מקסוול חייזר בסקירה היסטורית של רעידות אדמה בקליפורניה. הקלטנו בשבע תחנות מרווחות, כולם עם סיסמוגרפיות פיתול של ווד-אנדרסון.

אילו שינויים היו מעורבים ביישום הסולם על רעידות אדמה ברחבי העולם?
צ'רלס רייכטר: אתה מציין בצדק כי סולם הגודל המקורי שפרסמתי בשנת 1935 הוקם רק עבור דרום קליפורניה ולסוגים מסוימים של סייסמוגרפים שנמצאים שם בשימוש. הרחבת הסקאלה לרעידות אדמה ברחבי העולם ולהקלטות על מכשירים אחרים החלה בשנת 1936 בשיתוף פעולה עם ד"ר גוטנברג. זה כלל שימוש במשרעות המדווחות של גלי שטח עם תקופות של כ 20 שניות. אגב, הייעוד הרגיל של סולם הגודל לשמי עושה פחות מהצדק לחלק הגדול ששיחק ד"ר גוטנברג בהרחבת הסולם כדי שיחול על רעידות אדמה בכל חלקי העולם.

לאנשים רבים יש רושם שגוי כי גודל ריכטר מבוסס על סולם של 10.
שארלס רייכטר: אני שוב ושוב צריך לתקן את האמונה הזו. במובן מסוים, עוצמה כוללת צעדים של 10 מכיוון שכל עליה בעוצמה אחת מייצגת הגברה פי עשרה של תנועת הקרקע. אך אין קנה מידה של 10 במובן של גבול עליון כפי שיש למאזני עוצמה; אכן, אני שמח לראות את העיתונות המתייחסת כעת לסולם ריכטר הפתוח. מספרים בעוצמה פשוט מייצגים מדידה מתוך רשומת ליסוגרפיה של סיסמוגרף כדי להיות בטוחים אך ללא תקרה משתמעת. העוצמות הגבוהות ביותר שהוקצו עד כה לרעידות אדמה בפועל הן בערך 9, אך זו מגבלה בכדור הארץ, לא בסולם.

יש עוד הבנה שגויה שכיחה כי סולם הגודל הוא עצמו סוג של מכשיר או מכשיר. המבקרים יבקשו לעתים קרובות "לראות את הסקאלה." הם לא נרתעים מכיוון שהם מופנים לטבלאות ותרשימים המשמשים ליישום הסולם על קריאות שנלקחו מהסיסמוגרמות.

אין ספק שאתה נשאל לעתים קרובות על ההבדל בין גודל ועוצמה.
צ'רלס רייכטר: זה גם גורם לבלבול גדול בקרב הציבור. אני רוצה להשתמש באנלוגיה לשידור רדיו. זה תקף בסייסמולוגיה מכיוון שסיסמוגרפים, או המקלטים, מתעדים את גלי ההפרעה האלסטית או גלי הרדיו המוקרנים ממקור רעידת האדמה או מתחנת השידור. ניתן להשוות את הגודל לתפוקת הכוח בקילוואט של תחנת שידור. עוצמה מקומית בסולם Mercalli משווה אז לעוצמת האות במקלט באזורים מסוימים; למעשה, איכות האות. עוצמה כמו חוזק איתות תיפול בדרך כלל עם המרחק מהמקור, אם כי זה תלוי גם בתנאים המקומיים ובמסלול מהמקור לנקודה.

לאחרונה היה עניין לבחון מחדש את הכוונה ב"גודל של רעידת אדמה ".
CHARLES RICHTER: זיקוק הוא בלתי נמנע במדע כאשר ביצעת מדידות של תופעה במשך תקופה ארוכה. הכוונה המקורית שלנו הייתה להגדיר את גודל הקפדנות מבחינת תצפיות אינסטרומנטליות. אם מציגים את המושג "אנרגיה של רעידת אדמה", הרי שמדובר בכמות נגזרת מבחינה תיאורטית. אם ההנחות המשמשות בחישוב האנרגיה משתנות, הדבר משפיע ברצינות על התוצאה הסופית, אף כי ניתן להשתמש באותו גוף נתונים. לכן ניסינו לשמור על כך שהפרשנות של "גודל רעידת האדמה" קשורה קשר הדוק לתצפיות הכלי המעורבות האפשריות. מה שעלה, כמובן, היה כי סולם הגודל הנחה שכל רעידות האדמה היו זהות למעט גורם קנה מידה קבוע. וזה התגלה כקרוב יותר לאמת ממה שציפינו.