بزرگا و شدت

بزرگا و شدت چیست؟

بزرگا و شدت به راستی چیست. آیا هر دو به یک چیز اشاره دارند؟ آیا مفاهیم متمایز با کابرد متفاوتی را ارائه می نمایند؟ برای پاسخ به این سوال مقاله ذیل را مطالعه بفرمایید.

واژه شناسی

نقطۀ گسل که در آن لغزش شروع می شود، کانون زمین لرزه یا Hypocenter است. نقطه ای که به صورت عمودی بالای آن در سطح زمین قرار دارد Epicenter نام دارد. (شکل 1)

فاصله عمق کانون از Epicenter، عمق کانونی نامیده می شود. این فاصله یک پارامتر مهم در تعیین پتانسیل آسیب زایی زلزله است. بیشتر زمین لرزه های آسیب زا عمق کانونی کمتر از حدود 70 کیلومتر دارند. فاصله Epicenter با هر نقطه ی مورد، فاصله اپی سنتری نامیده می شود. تعدادی زمین لرزه کوچک، قبل و بعد از زلزله اصلی رخ می دهند. آنهایی که قبل از زلزله اصلی رخ می دهند را پیش لرزه و آنهایی که سپس رخ می دهند را پس لرزه می نامند. در ادامه به توضیح بزرگا و شدت با استفاده از مفاهیم توضیح داده شده در مقالات قبلی یعنی امواج لرزه ای و علت زلزله می پردازیم.

بزرگا

بزرگا یک اندازه کمی از اندازه واقعی زلزله است. پروفسور چارلز ریشتر متوجه شد که (الف) در یک فاصله یکسان، شتاب نگاشتهای (رکوردهای ارتعاشی زمین لرزه) زلزله های بزرگتر دامنه موج بزرگتری نسبت به زلزله های کوچکتر دارند؛ و (ب) برای یک زلزله داده شده، شتاب نگاشت یک زلزله در فاصله دورتر دامنه موج کوچکتری نسبت به فاصله نزدیکتر دارد. این باعث شد تا او مقیاس مورد استفاده فعلی زلزله، یعنی مقیاس ریشتر را پیشنهاد دهد. این مقیاس از شتاب نگاشتها به دست می آید. وابستگی دامنه موجها به فاصله کانونی زمین لرزه در آن در نظر گرفته می شود. این مقیاس، مقیاس بزرگای محلی نامیده می شود. مقیاس های دیگری مانند مقیاس موج، امواج سطحی و امواج انرژی وجود دارد. افزایش اندازه (M) به اندازه 1 واحد موجب افزایش 10 برابری دامنه موج و 31 برابری انرژی آزاد شده می شود. به عنوان مثال، انرژی منتشر شده از یک زلزله M7.7 حدود 31 برابر یک زلزله M6.7 و حدود 1000 برابر یک زلزله M5.7 است. خوشبختانه اکثر انرژي آزاد شده به گرما و شکسته شدن سنگ ها بدل مي شود و فقط کسر کوچکی از آن به امواج لرزه اي تبدیل می شود. این امواج به فواصل دور منتقل و موجب لرزش زمين و آسيب به سازه ها مي شوند. (آیا می دانستید انرژی منتشر شده توسط یک زلزله M6.3 معادل انرژی بمب اتم 1945 هیروشیما است !!) زمین لرزه ها اغلب به گروه های مختلف بر اساس اندازه آنها طبقه بندی می شوند. (جدول 1). تعداد میانگین سالانه زمین لرزه ها در سراسر زمین در هر یک از این گروه ها نشان داده شده است. این نشان می دهد که به طور متوسط سالانه یک زلزله بزرگ رخ می دهد.

شدت

شدت یک اندازه کیفی از لرزش واقعی محل در طول زلزله است، و با یک عدد رومی بزرگ نمایش داده می شود. مقیاسهای متعددی برای شدت وجود دارد. دو مورد معمول استفاده شده عبارتند از مقیاس شدت اصلاح شده یا شدت مرکالی(MMI) و مقیاس MSK. هر دو مقیاس کاملا مشابه هستند و از I (حداقل درک) تا XII (شدید) هستند. مقیاس شدت بر اساس سه ویژگی لرزش – ادراک توسط افراد و حیوانات، عملکرد ساختمان ها و تغییرات در محیط طبیعی طبقه بندی می شوند. جدول 2 توضیح شدت VIII در مقیاس MSK را نشان می دهد. توزیع شدت در مکان های مختلف در طی زلزله با استفاده از خطوط هم لرز isoseismals نشان داده میشوند.( خطوطی که مکانهای با شدت یکسان زلزله را به هم متصل کرده است) (شکل 2).

تفاوت پایه ای: بزرگا در مقابل شدت

بزرگای یک زلزله اندازه ای از مقدار آن است. به عنوان مثال، می توان اندازه زلزله را با مقدار انرژی کرنش منتشر شده توسط پارگی گسل اندازه گیری کرد. این به این معنی است که بزرگای زلزله یک مقدار برای یک زلزله داده شده است. از سوی دیگر، شدت نشان دهنده میزان لرزش تولید شده زلزله در یک مکان خاص است. واضح است که شدت لرزش در نزدیکی مرکز شدیدتر از نقاط دورتر است. بنابراین، در طول یک زلزله مشابه با یک مقدار مشخص، مکان های مختلف سطوح مختلفی از شدت را تجربه می کنند. برای توضیح این تمایز، شباهت یک لامپ الکتریکی را در نظر بگیرید (شکل 3).

روشنایی در نزدیکی یک لامپ 100 وات بیشتر از فاصله دورتر است. در حالی که این لامپ 100 وات انرژی آزاد می کند، شدت نور (یا روشنایی، اندازه گیری شده در واحد لومن) در یک محل بستگی به توان لامپ و فاصله از لامپ دارد. در اینجا، اندازه لامپ (100 وات) مانند بزرگای یک زلزله است و روشنایی در یک محل مانند شدت لرزش در آن محل است.

بزرگا و شدت در طراحی لرزه ای

اغلب افراد می پرسند: آیا ساختمان من می تواند به اندازه یک زمین لرزه 7 ریشتری مقاومت کند؟ این گونه افراد درک مناسبی از بزرگا و شدت در یک زلزله را ندارند. زلزله 7 ریشتری باعث شدت لرزش های متفاوت در نقاط مختلف می شود. پس، آسیب دیدگی ساختمان ها در این مکان ها متفاوت اند. درواقع سطوح شدت لرزش در طراحی لرزه ای سازه ها اهمیت دارند و نه بزرگای زلزله. شتاب حداکثر زمین (PGA)  ، یکی از راههای اندازه گیری شدت زلزله است. همبستگی تجربی تقریبی بین شدت لرزش و PGA وجود دارد. (به عنوان مثال، جدول 3). مثلا، در طی زلزله Bhuj سال 2001، محدوده ای که توسط خطوط هم لرز VIII (شکل 2) محصور شده PGA  یکسانی حدود 0.25-0.30g را تجربه کردند. امروزه سوابق لرزه ای ثبت شده توسط ابزارهای لرزه ای برای تخمین قدرت تخریب زلزله ها به کار می روند. این موضوع برای طراحی مقاوم در برابر زلزله با اهمیت است.

گوتنبرگ و ریشتر بر اساس زلزله های گذشته به رابطه تقریبی زیر بین بزرگای محلی زلزله  و شدت زلزله دست یافتند. این رابطه به صورت بیان می شود. روابط تجربی دیگری توسط سایر دانشمندان ارائه شده است.