چگونگی اندازه گیری زلزله
تاریخچه ی ثبت و اندازه گیری زمین لرزه به سالیان بسیار دور برمی گردد. در سال 137 میلادی، در کشور چین، دانشمندان دستگاهی ساختند که امروزه ما آن را لرزه نما می نامیم. این لرزه نما شامل کوزه ای فلزی بود که در جهت های مختلف آن، گوی های فلزی در دهان چند اژدها قرار داده شده بود. هنگام وقوع زمین لرزه، برخی از این گوی ها که در امتداد جابجایی زلزله قرار داشتند، سقوط کرده و در دهان قورباغه های فلزی که در اطراف کوزه تعبیه شده بودند، می افتادند. بدین ترتیب، وقوع و جهت زمین لرزه برای دانشمندان مشخص می گردید.
اما امروزه به کمک دستگاه های حساسی به نام "لرزه نگار" می توان از فاصله ی چند کیلومتری، مشخصات زلزله را ثبت کرد(تصویر بالا). اساس ساختمان این دستگاه ها، وسیله ای است که به آن "لرزه سنج" می گویند. معمولاً لرزه سنج ها را در سه جهت عمود بر هم شمالی– جنوبی، شرقی–غربی و عمودی قرار داده تا لرزش زمین را در سه جهت ثبت کنند.
لرزه نگارها به ساعت های بسیار دقیقی مجهز هستند که قادرند ساعت وقوع زمین لرزه را با دقت بسیار بالایی ثبت کنند.
اما در اندازه گیری زمین لرزه از دستگاه دیگری نیز استفاده می شود که "شتاب نگار" نامیده می شود(تصویر بالا).
مهندسان ساختمان برای طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله، نیاز به شناخت حرکت های شدید زمین دارند که انتظار می رود در طول عمر مفید ساختمان رخ دهد. بهترین روش برای به دست آوردن این حرکات، ثبت شتاب حرکت زمین، در حین رویداد زمین لرزه است. دستگاهی که قادر به ثبت این شتاب هاست، شتاب نگار نامیده می شود. واحد سنجش شتاب ناشی از زمین لرزه، درصدی از شتاب ثقل زمین است.
مقیاس های اندازه گیری زلزله
بارها در هنگام وقوع زلزله با مقیاسی به نام بزرگی (ریشتر) روبرو شده ایم. اما شاید مقیاس دیگری را نیز به نام شدت (مرکالی) شنیده باشیم. این دو مقیاس، مهم ترین مقیاس های اندازه گیری زمین لرزه هستند که قدرت یک زمین لرزه را از دو جنبه به شرح ذیل بیان می کنند:
1- بزرگی زمین لرزه
رابطه ی ریاضی مقیاس ریشتر، لگاریتمی است، یعنی افزایش یک واحد در مقیاس ریشتر، نشان دهنده ی افزایش ده واحدی در دامنه ی موج است. به عبارتی، دامنه ی موج زمین لرزه ی 7 ریشتری، 10 برابر یک زمین لرزه ی 6 ریشتری است.
توسط دانشمندان زلزله شناس، روابط ریاضی بین بزرگی و انرژی زمین لرزه برقرار گردیده است و نکته ی مهم این است که بر اساس این روابط، با افزایش یک واحد در بزرگی زمین لرزه، انرژی آن حدود 32 برابر می شود.
برخی مواقع مشاهده می شود که مقادیر بزرگی گزارش شده به وسیله ی مراکز تحقیقاتی مختلف با یکدیگر متفاوت است. این امر به چند دلیل می تواند رخ دهد که از آن جمله می توان به برآورد ابتدایی بزرگی یک زمین لرزه به وسیله ی داده های تعداد معدودی ایستگاه لرزه نگاری اشاره کرد. معمولاً وقتی داده های بیشتری از ایستگاه های مختلف به مراکز محاسبه ی بزرگی می رسد، عدد اولیه ی بزرگی زمین لرزه تغییر می کند. ضمناً زلزله شناسان از روش های مختلفی برای محاسبه ی بزرگی استفاده می کنند که مقداری اختلاف در حدود 3/0 ± در برآوردهایشان قابل پیش بینی است.
2- شدت زمین لرزه
معمولاً این مقیاس را با نمادهای رومی نشان می دهند و دارای 12 درجه ی مختلف به شرح زیر است:
1- شدت (I): لرزشی احساس نمی شود و تنها دستگاه های حساس لرزه نگار اقدام به ثبت زلزله می نمایند.
2- شدت (II): شخص در حال استراحت یا در طبقات بالای ساختمان لرزش را احساس می کند.
3- شدت (III): لرزش در داخل ساختمان احساس می شود و اشیای آویزان مثل لوستر تکان می خورند. ارتعاشی شبیه به گذر کامیون های سبک دارد.
4- شدت (VI): اشیای آویزان تاب می خورند. ارتعاشی شبیه به گذر کامیون های سنگین دارد. درها و پنجره ها به صدا در می آیند.
5- شدت شدت (V): لرزش در خارج ساختمان احساس می شود و جهت آن، قابل برآورد است. افراد از خواب بیدار می شوند. مایعات به حرکت در می آیند و برخی از آنها به خارج از ظروف می ریزند. اشیاء ناپایدار کوچک جابجا یا واژگون می شوند. درها تکان می خورند و باز و بسته می شوند.
6- شدت (VI): همه ی مردم لرزش را احساس می کنند. بسیاری وحشت کرده و از ساختمان ها خارج می شوند. مبل ها جابجا یا واژگون می شوند. درختان و بوته ها تکان می خورند. گچ ها و پوشش های دیوار ترَک بر می دارند. آسیب به ساختمان ها اندک است.
7- شدت (VII): ایستادن مشکل می شود. رانندگان در وسایل نقلیه نیز لرزش را احساس می کنند. اشیای آویزان شدیداً نوسان پیدا می کنند. بناهای غیر مقاوم آسیب می بینند.
8- شدت (IVII): هدایت وسایل نقلیه مشکل می شود. آسیب اندکی در ساختمان های خوب طراحی شده (مقاوم) مشاهده می شود. بناهایی که در مقابله با نیروی افقی زلزله طراحی نشده اند، آسیب دیده و بخشی از آنها فرو می ریزد.
9- شدت (XI): عموم مردم احساس وحشت می کنند. آسیب های جزئی در ساختمان های مهم که طراحی خاصی داشته اند (مانند بیمارستان ها، ایستگاه های آتش نشانی،...) ظاهر می شود، اما به ساختمان های معمولی مقاوم خسارات قابل توجهی وارد می شود و ساختمان های غیر مقاوم آسیب های بسیار شدیدی را می بینند. لوله های زیرزمینی می شکنند.
10- شدت (X): اغلب بناهای معمولی و پیش ساخته تخریب می شود. پل ها، سدها و خاک ریزها صدمه ی جدی می بینند. در زمین لغزش های بزرگ به وقوع می پیوندد.
11- شدت (IX): خطوط لوله ی زیرزمینی کاملاً آسیب دیده و از سرویس خارج می شوند. اغلب پل ها تخریب شده و تعداد کمی ساختمان باقی می ماند.
12- شدت (IIX): فاجعه به تمام معنا رخ می دهد و کمتر سازه ای می تواند چنین شدتی را تحمل نماید،یعنی تخریب و ویرانی کامل.
در جدول بالا، مقایسه ی تقریبی بین "بزرگی" و "شدت" یک زمین لرزه، و میزان انرژی آزاد شده از آن و تعداد این رویداد در سال نشان داده شده است. برای مشاهده ی تصویر جدول به صورت واضح و بزرگ، روی آن کلیک کنید.
*مطالب مرتبط:
آموزش کمک های اولیه - زمین لرزه
