Объяснение: Измерение землетрясений

Мощное землетрясение, произошедшее в Японии в марте, имело магнитуду 9.0. Однако оно было измерено не по шкале Рихтера, как могут предположить некоторые, а по шкале моментной магнитуды, разработанной в 1970-х годах. Современные сейсмологи не используют шкалу Рихтера в качестве универсального инструмента, поскольку она не точно измеряет энергию, выделяемую при столь сильных толчках, как японское.

Вместо этого ученые применяют шкалу моментной магнитуды. По сравнению со шкалой Рихтера, она может учитывать больше типов сейсмических волн и на большем диапазоне частот. Это позволяет точнее оценить общую энергию землетрясений и связать наблюдения с физическими характеристиками разлома. «Моментная магнитуда — это мера, которая больше относится к тому, что происходит на самом разломе», — отмечает профессор геофизики MIT Роберт ван дер Хилст.

Шкала Рихтера, введенная Чарльзом Рихтером и Бено Гутенбергом, имеет четкую логику, измеряя амплитуду волн на сейсмографе. Однако у нее есть два существенных недостатка. Во-первых, при очень сильных землетрясениях (значительно выше 7.0) большая часть энергии выделяется на очень низких частотах, которые не улавливаются стандартными измерениями Рихтера. Это приводит к проблеме «насыщения», когда измеренная амплитуда волн перестает отражать реальную высвобождаемую энергию.

Второй недостаток, по словам ван дер Хилста, в том, что шкала Рихтера «не связана напрямую с физическими свойствами зоны разлома». В отличие от нее, шкала моментной магнитуды, разработанная Томасом Хэнксом и Хироо Канамори, может быть соотнесена с расстоянием смещения по разлому, размером области этого смещения и прочностью пород. Используя данные с различных датчиков, исследователи вычисляют «тензор момента» — трехмерную модель, описывающую ориентацию разлома и направление его смещения, что позволяет рассчитать общую выделившуюся энергию.

Шкала моментной магнитуды откалибрована так, чтобы примерно соответствовать значениям шкалы Рихтера до магнитуды около 7.0, но при этом не страдает от проблемы насыщения. Это помогает сейсмологам лучше понимать, где и почему происходят действительно крупные землетрясения, часто связанные с ранее неизвестными разломами. «Мы узнаем, что геометрия многих из этих разломов очень сложна, — говорит ван дер Хилст. — Это меняет наше понимание того, каким может быть максимальное землетрясение в определенной области». Для миллионов людей такие знания могут оказаться очень ценными.