زمين لرزه و قدرت زمين لرزه (زلزله)
تاریخ : 23/2/1387



چگونگي اندازه گيري زلزله


تاريخچه ي ثبت و اندازه گيري زمين لرزه به ساليان بسيار دور برمي گردد. در سال 137 ميلادي، در كشور چين، دانشمندان دستگاهي ساختند كه امروزه ما آن را لرزه نما مي ناميم. اين لرزه نما شامل كوزه اي فلزي بود كه در جهت هاي مختلف آن، گوي هاي فلزي در دهان چند اژدها قرار داده شده بود. هنگام وقوع زمين لرزه، برخي از اين گوي ها كه در امتداد جابجايي زلزله قرار داشتند، سقوط كرده و در دهان قورباغه هاي فلزي كه در اطراف كوزه تعبيه شده بودند، مي افتادند. بدين ترتيب، وقوع و جهت زمين لرزه براي دانشمندان مشخص مي گرديد.


اما امروزه به كمك دستگاه هاي حساسي به نام لرزه نگار مي توان از فاصله ي چند كيلومتري، مشخصات زلزله را ثبت كرد(تصوير بالا). اساس ساختمان اين دستگاه ها، وسيله اي است كه به آن لرزه سنج مي گويند. معمولاً لرزه سنج ها را در سه جهت عمود بر هم شمالي– جنوبي، شرقي–غربي و عمودي قرار داده تا لرزش زمين را در سه جهت ثبت كنند.

لرزه نگارها به ساعت هاي بسيار دقيقي مجهز هستند كه قادرند ساعت وقوع زمين لرزه را با دقت بسيار بالايي ثبت كنند.


اما در اندازه گيري زمين لرزه از دستگاه ديگري نيز استفاده مي شود كه شتاب نگار ناميده مي شود(تصوير بالا).

مهندسان ساختمان براي طراحي سازه هاي مقاوم در برابر زلزله، نياز به شناخت حركت هاي شديد زمين دارند كه انتظار مي رود در طول عمر مفيد ساختمان رخ دهد. بهترين روش براي به دست آوردن اين حركات، ثبت شتاب حركت زمين، در حين رويداد زمين لرزه است. دستگاهي كه قادر به ثبت اين شتاب هاست، شتاب نگار ناميده مي شود. واحد سنجش شتاب ناشي از زمين لرزه، درصدي از شتاب ثقل زمين است.

مقياس هاي اندازه گيري زلزله
بارها در هنگام وقوع زلزله با مقياسي به نام بزرگي (ريشتر) روبرو شده ايم. اما شايد مقياس ديگري را نيز به نام شدت (مركالي) شنيده باشيم. اين دو مقياس، مهم ترين مقياس هاي اندازه گيري زمين لرزه هستند كه قدرت يك زمين لرزه را از دو جنبه به شرح ذيل بيان مي كنند:

1- بزرگي زمين لرزه
بزرگي يك زمين لرزه به نوعي، ميزان انرژي آزاد شده از زمين را نشان مي دهد. واحد سنجش بزرگي به افتخار ابداع كننده ي آن، دكتر چارلز ريشتر، با واحد ريشتر بيان مي شود.
رابطه ي رياضي مقياس ريشتر، لگاريتمي است، يعني افزايش يك واحد در مقياس ريشتر، نشان دهنده ي افزايش ده واحدي در دامنه ي موج است. به عبارتي، دامنه ي موج زمين لرزه ي 7 ريشتري، 10 برابر يك زمين لرزه ي 6 ريشتري است.

توسط دانشمندان زلزله شناس، روابط رياضي بين بزرگي و انرژي زمين لرزه برقرار گرديده است و نكته ي مهم اين است كه بر اساس اين روابط، با افزايش يك واحد در بزرگي زمين لرزه، انرژي آن حدود 32 برابر مي شود.

برخي مواقع مشاهده مي شود كه مقادير بزرگي گزارش شده به وسيله ي مراكز تحقيقاتي مختلف با يكديگر متفاوت است. اين امر به چند دليل مي تواند رخ دهد كه از آن جمله مي توان به برآورد ابتدايي بزرگي يك زمين لرزه به وسيله ي داده هاي تعداد معدودي ايستگاه لرزه نگاري اشاره كرد. معمولاً وقتي داده هاي بيشتري از ايستگاه هاي مختلف به مراكز محاسبه ي بزرگي مي رسد، عدد اوليه ي بزرگي زمين لرزه تغيير مي كند. ضمناً زلزله شناسان از روش هاي مختلفي براي محاسبه ي بزرگي استفاده مي كنند كه مقداري اختلاف در حدود 3/0 ± در برآوردهايشان قابل پيش بيني است.


2- شدت زمين لرزه
شدت زمين لرزه مقياسي كيفي است كه ميزان لرزش هاي احساس شده و خساراتي را كه در هر نقطه بوجود آمده، نشان مي دهد. شدت زمين لرزه داراي مقياس هاي مختلفي است كه يكي از مهم ترين آنها مقياس مركالي است.
معمولاً اين مقياس را با نمادهاي رومي نشان مي دهند و داراي 12 درجه ي مختلف به شرح زير است:

1- شدت (I): لرزشي احساس نمي شود و تنها دستگاه هاي حساس لرزه نگار اقدام به ثبت زلزله مي نمايند.

2- شدت (II): شخص در حال استراحت يا در طبقات بالاي ساختمان لرزش را احساس مي كند.

3- شدت (III): لرزش در داخل ساختمان احساس مي شود و اشياي آويزان مثل لوستر تكان مي خورند. ارتعاشي شبيه به گذر كاميون هاي سبك دارد.

4- شدت (VI): اشياي آويزان تاب مي خورند. ارتعاشي شبيه به گذر كاميون هاي سنگين دارد. درها و پنجره ها به صدا در مي آيند.

5- شدت شدت (V): لرزش در خارج ساختمان احساس مي شود و جهت آن، قابل برآورد است. افراد از خواب بيدار مي شوند. مايعات به حركت در مي آيند و برخي از آنها به خارج از ظروف مي ريزند. اشياء ناپايدار كوچك جابجا يا واژگون مي شوند. درها تكان مي خورند و باز و بسته مي شوند.

6- شدت (VI): همه ي مردم لرزش را احساس مي كنند. بسياري وحشت كرده و از ساختمان ها خارج مي شوند. مبل ها جابجا يا واژگون مي شوند. درختان و بوته ها تكان مي خورند. گچ ها و پوشش هاي ديوار ترَك بر مي دارند. آسيب به ساختمان ها اندك است.

7- شدت (VII): ايستادن مشكل مي شود. رانندگان در وسايل نقليه نيز لرزش را احساس مي كنند. اشياي آويزان شديداً نوسان پيدا مي كنند. بناهاي غير مقاوم آسيب مي بينند.

8- شدت (IVII): هدايت وسايل نقليه مشكل مي شود. آسيب اندكي در ساختمان هاي خوب طراحي شده (مقاوم) مشاهده مي شود. بناهايي كه در مقابله با نيروي افقي زلزله طراحي نشده اند، آسيب ديده و بخشي از آنها فرو مي ريزد.

9- شدت (XI): عموم مردم احساس وحشت مي كنند. آسيب هاي جزئي در ساختمان هاي مهم كه طراحي خاصي داشته اند (مانند بيمارستان ها، ايستگاه هاي آتش نشاني،...) ظاهر مي شود، اما به ساختمان هاي معمولي مقاوم خسارات قابل توجهي وارد مي شود و ساختمان هاي غير مقاوم آسيب هاي بسيار شديدي را مي بينند. لوله هاي زيرزميني مي شكنند.

10- شدت (X): اغلب بناهاي معمولي و پيش ساخته تخريب مي شود. پل ها، سدها و خاك ريزها صدمه ي جدي مي بينند. در زمين لغزش هاي بزرگ به وقوع مي پيوندد.

11- شدت (IX): خطوط لوله ي زيرزميني كاملاً آسيب ديده و از سرويس خارج مي شوند. اغلب پل ها تخريب شده و تعداد كمي ساختمان باقي مي ماند.

12- شدت (IIX): فاجعه به تمام معنا رخ مي دهد و كمتر سازه اي مي تواند چنين شدتي را تحمل نمايد،يعني تخريب و ويراني كامل.

در جدول بالا، مقايسه ي تقريبي بين بزرگي و شدت يك زمين لرزه، و ميزان انرژي آزاد شده از آن و تعداد اين رويداد در سال نشان داده شده است. براي مشاهده ي تصوير جدول به صورت واضح و بزرگ، روي آن كليك كنيد.