סולם ריכטר

סולם ריכטר הוא סולם מדידה לעוצמתה ("מגניטודה" בלעז) של רעידת אדמה. נהוג לתאר רעידות אדמה לפי סולם ריכטר כאשר פונים לציבור הרחב, אף שכבר אינו בשימוש על ידי סייסמולוגים. סולם זה מתאים למדידת עוצמת רעידת אדמה בהיקף מקומי, וכיום משתמשים סייסמולוגים בסולם מגניטודה לפי מומנט, הנחשב מדויק יותר ואינו מוגבל לנתונים מקומיים בלבד.

הסולם ושיטת המדידה

צ'ארלס ריכטר בערוב ימיו.

סולם ריכטר פותח בשנת 1935 על ידי הגאולוג צ'ארלס ריכטר (Charles Francis Richter) בשיתוף עם בֶּנוֹ גוטנברג (אנ'), שניהם מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה (קאלטק)^[1].

סולם ריכטר מציג את עוצמתן של רעידות אדמה בסקאלה לוגריתמית (לפי בסיס $\ 10^{3/2}\approx 31.6$ ). הדרגה בסולם ריכטר היא מדד יחסי של כמות האנרגיה שהשתחררה במוקד רעידת האדמה, בדומה למדידת דציבל. כלומר, רעידת אדמה שדרגתה 7 בסולם ריכטר גדולה פי 30 מזו של רעידת אדמה שדרגתה 6 מבחינת כמות האנרגיה שהשתחררה במוקד^[א]. הצורך בסקאלה לוגריתמית נובע מכך שגודלה של רעידת האדמה החזקה ביותר שנמדדה (9.5 בסולם ריכטר) גדולה פי 1,600,000,000 מזו של רעידה במגניטודה 0^[ב].

דוגמה להמחשה, כיצד מחשבים את המגניטודה בסולם ריכטר.

תמונה זו מוצגת בוויקיפדיה בשימוש הוגן.
נשמח להחליפה בתמונה חופשית.

הבסיס למדידה הוא תנודה של סייסמוגרף (מסוג מסוים) במרחק של 100 ק"מ ממוקד הרעש. מגניטודה של 1.0 בסולם ריכטר היא תנודה של מאית מיקרון. מגניטודה של 2.0 היא תנודה של עשירית מיקרון. מגניטודה של 3.0 היא תנודה של מיקרון וכן הלאה. כאמור, כמות האנרגיה המשתחררת בין דרגה אחת לשנייה בסולם ריכטר שקולה לפי 30 מהדרגה הקודמת. לכל רעידת אדמה מגניטודה אחת בלבד והיא תמיד מתייחסת רק למוקד הרעש. לסולם ריכטר אין סף עליון תאורטי, ואין סף תחתון^[ג].

דוגמה להמחשה

לצורך המחשה, ניתן להסביר את שיטת המדידה בעזרת האיור שמשמאל. הסקאלה השמאלית באיור מסמנת את הפרשי הזמנים בין הגעת גלי ה־P לתחנה הסייסמוגרפית, להגעת גלי ה־S לתחנה. המשמעות של הפרש זמנים זה היא כאמור מרחק התחנה ממוקד הרעידה. על כן לאורך הסקאלה הזו יש גם את סימון הפרשי הזמנים, וגם את משמעות המרחק של כל הפרש. הסקאלה הימנית היא גודל המשרעת המקסימלית (במילימטרים) של הסייסמוגרמה שנקלטה בתחנה (גודל המשרעת מבטא את כמות האנרגיה שהשתחררה במוקד כפונקציה של המרחק ממנו). הסייסמוגרמה בראש האיור מציגה גודל מקסימלי של 23 מ"מ והפרש זמנים בין הגעת גלי P לגלי S של 24 שניות. נסמן על הסקאלה הימנית את הערך של 23 מ"מ, ועל הסקאלה השמאלית את הערך של 24 שניות ונחבר את שתיהן בישר. הנקודה בה יחתוך הישר את הסקאלה שקבע ריכטר (במרכז האיור) יהיה הגודל בסולם ריכטר, ובמקרה שלנו, 5 בסולם ריכטר. בכל תחנה בכדור הארץ שתקלוט את הרעידה באופן תקין, תתקבל אותה מגניטודה: זאת מכיוון שאם התחנה קרובה למוקד, גודל המשרעת המקסימלית יהיה גדול מאוד, אך הפרש הזמנים בין גלי P לגלי S יהיה קטן מאוד. אם התחנה רחוקה, גודל המשרעת יהיה קטן, אך הפרש הזמנים יהיה גדול, ובכל מקרה הישר יחתוך את הסקאלה של ריכטר באותה נקודה^[2].

מההלכה למעשה

המגניטודה הגדולה ביותר שנמדדה אי פעם הייתה בסדרת רעידות אדמה במגניטודה 9.5 בצ'ילה בשנת 1960. רעידה זו גרמה לצונאמי בגובה 11.5 מטרים שחצה את כל האוקיינוס השקט והכה כמעט את כל איי האוקיינוס השקט ואת אוסטרליה, והגיע עד מזרח יפן^[3].

דוגמה לאפקטים סייסמיים ברעידת אדמה שהתרחשה בצ'ילה ב־2010 בגודל 8.8 בסולם ריכטר, ובמרחק של כ־100 ק"מ מהאפיצנטר. יודגש, שצ'ילה ידועה ביישום תקני בנייה עמידה בפני רעידות אדמה ברמה מחמירה במיוחד.

הטבלה הבאה מציגה את תיאור הנזק האפשרי של רעידות אדמה לפי סולם ריכטר באתרים נבחרים ובעיקר בקרבת האפיצנטר, כולל תדירות טיפוסית (על בסיס נתונים מרחבי העולם^[4]):

תיאור	דרגה בסולם ריכטר	תוצאותיה של רעידת האדמה	מספר מופעים ממוצע בשנה בעולם (הערכה)
זעירה (Micro)	פחות מ־2.0	רעידה זעירה, בלתי מורגשת	מספר מיליונים
קטנה מאוד (Very minor)	2.0-2.9	בדרך כלל אינה מורגשת, אבל נרשמת במכשירי המדידה	מעל מיליון
קטנה (Minor)	3.0-3.9	מורגשת בדרך כלל, אך אינה גורמת נזק	מעל מאה אלף
קלה (Light)	4.0-4.9	רעידה מורגשת של חפצים ביתיים, קולות שקשוק, בדרך כלל לא נגרם נזק משמעותי	מעל עשרת אלפים
בינונית (Moderate)	5.0-5.9	עלולה לגרום נזק ניכר למבנים הבנויים בצורה גרועה. נזק קל ביותר למבנים הבנויים היטב וייתכנו נפגעים	מעל אלף
חזקה (Strong)	6.0-6.9	עלולה לגרום נזק במרחק 150 ק"מ ממוקד הרעש	מעל מאה
עצומה (Major)	7.0-7.9	עלולה לגרום נזק חמור באזורים שמרחקם כמאות קילומטרים ממוקד הרעש	מעל עשרים
כבירה (Great)	8.0-9.9	עלולה לגרום נזק חמור באזורים שמרחקם כ-500 ק"מ ממוקד הרעש	אחת
אפית (Epic)	10 ומעלה	קשה להעריך	מעולם לא נמדדה או תוארה בכתב

קיימות משוואות היפוך לחישוב כמות האנרגיה שהשתחררה במוקד רעידת אדמה בגודל נתון לפי סולם ריכטר וכדלקמן: (1) $\log E_{erg}=11.8+1.5M$ כאשר $E$ היא כמות האנרגיה (ביחידות ארג) שהשתחררה במוקד ו־ $M$ הוא גודל רעידת האדמה בסולם ריכטר; (2) $\log E_{joules}=4.8+1.5M$ כאשר כאן $E$ היא כמות האנרגיה ביחידות של ג'אול^[2].

ראו גם

לקריאה נוספת

Charles F. Richter., 1958. Elementary Seismology. Freeman & Company, San Francisco & London, (Chapter 22) pp. 338–363

קישורים חיצוניים

בכמה גדולה יותר רעידת אדמה בגודל של 7.5 מאשר רעידה בגודל של 3.7?, אתר Ready.org.il
סולם ריכטר, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)

ביאורים

^ לעומת זאת, גובה המשרעת (אמפליטודה) המקסימלית בסייסמוגרמה של הרעידה בגודל 7, תהיה גדולה פי 10 מגובה המשרעת המקסימלית רעידה בגודל 6. כלומר לעניין האמפליטודות מדובר בסולם לוגריתמי שהבסיס שלו הוא 10.
^ דרגה 1 (אחת) בסולם היא דרגת רעידת האדמה שריכטר בחר כנקודת הייחוס (כמו שצלזיוס בחר את נק' קפיאת המים). כיום הסייסמוגרפים מצוידים במגברים גדולים, ובנוסף מפעילים במדידה שיטת Coda שמאפשרת למדוד רעידות אדמה חלשות ביותר שציונן בסולם ריכטר שלילי.
^ מכיוון שריכטר בחר את נקודת האפס של הסולם כזו שמתארת את כמות האנרגיה שהשתחררה במוקד הרעידה הסטנדרטית שבחר (כמו האפס בסולם צלזיוס), הרי כמתואר לעיל, תמיד תוכל להיקלט רעידת אדמה החלשה יותר מהחלשה ביותר שנמדדה עדיה. כך גם לגבי הסף העליון. ברם, לגבי הסף העליון ניתן לומר שקרום כדור הארץ לא יוכל לאצור בתוכו כמות אנרגיה שתספיק לגרום לרעידת אדמה בגודל 10, משום שהאנרגיה תשתחרר הרבה לפני כן.

הערות שוליים

^ Ellsworth, William L., The Richter Scale ML, The San Andreas Fault System, California, 1991, עמ' 177 doi: 10.3133/pp1515
^ ¹ ² Bolt, B.A.,1999. Earthquakes, F&C, p.323
^ M 9.5 1960 Great Chilean Earthquake (Valdivia Earthquake), USGS (הסקר הגאולוגי של ארצות הברית)
^ Earthquake Facts and Statistics, web.archive.org, ‏2010-05-24

[2] לעומת זאת, גובה המשרעת (אמפליטודה) המקסימלית בסייסמוגרמה של הרעידה בגודל 7, תהיה גדולה פי 10 מגובה המשרעת המקסימלית רעידה בגודל 6. כלומר לעניין האמפליטודות מדובר בסולם לוגריתמי שהבסיס שלו הוא 10.

[3] דרגה 1 (אחת) בסולם היא דרגת רעידת האדמה שריכטר בחר כנקודת הייחוס (כמו שצלזיוס בחר את נק' קפיאת המים). כיום הסייסמוגרפים מצוידים במגברים גדולים, ובנוסף מפעילים במדידה שיטת Coda שמאפשרת למדוד רעידות אדמה חלשות ביותר שציונן בסולם ריכטר שלילי.

[4] מכיוון שריכטר בחר את נקודת האפס של הסולם כזו שמתארת את כמות האנרגיה שהשתחררה במוקד הרעידה הסטנדרטית שבחר (כמו האפס בסולם צלזיוס), הרי כמתואר לעיל, תמיד תוכל להיקלט רעידת אדמה החלשה יותר מהחלשה ביותר שנמדדה עדיה. כך גם לגבי הסף העליון. ברם, לגבי הסף העליון ניתן לומר שקרום כדור הארץ לא יוכל לאצור בתוכו כמות אנרגיה שתספיק לגרום לרעידת אדמה בגודל 10, משום שהאנרגיה תשתחרר הרבה לפני כן.

[1] Ellsworth, William L., The Richter Scale ML, The San Andreas Fault System, California, 1991, עמ' 177 doi: 10.3133/pp1515

[ה1-5] ¹ ² Bolt, B.A.,1999. Earthquakes, F&C, p.323

[6] M 9.5 1960 Great Chilean Earthquake (Valdivia Earthquake), USGS (הסקר הגאולוגי של ארצות הברית)

[7] Earthquake Facts and Statistics, web.archive.org, ‏2010-05-24

[1]

[א]

[ב]

[ג]

[2]

[3]

[4]