كيف يتم قياس وكشف الزلازل؟

• جهاز قياس الزلازل ( السيزموغراف )
• عمل جهاز قياس الزلازل ومكوناته الرئيسية
• مقاييس شدة الزلازل
• مقياس ريختر
• مقياس شدة اللحظة

عندما ترتجف الأرض، تنشر الزلازل الطاقة على شكل موجات زلزالية. جهاز قياس الزلازل هو أداة قياس الزلازل الأساسية. ينتج جهاز قياس الزلازل تسجيلًا رسوميًا رقميًا لحركة الأرض التي تسببها الموجات الزلزالية. يُطلق على التسجيل الرقمي اسم مخطط الزلازل. شبكة من أجهزة قياس الزلازل في جميع أنحاء العالم تكتشف وتقيس قوة ومدة موجات الزلزال. ينتج جهاز قياس الزلازل رسمًا بيانيًا رقميًا للحركة الأرضية للحدث.

كيف يقاس حجم الزلزال؟ الزلزال له وحدة مقدارها واحد. لا يعتمد الحجم على المكان الذي يتم فيه القياس. منذ عام 1970 ، تم استخدام مقياس Moment Magnitude Scale لأنه يدعم اكتشاف الزلازل في جميع أنحاء الأرض.

جهاز قياس الزلازل ( السيزموغراف )

جهاز قياس الزلازل، المعروف أيضًا باسم مقياس الزلازل السيزموغراف، هو أداة علمية تستخدم لكشف وتسجيل الحركة الأرضية الناجمة عن الموجات الزلزالية، والتي تتولد عادة عن الزلازل أو النشاط البركاني أو الانفجارات. أجهزة قياس الزلازل هي أدوات حاسمة في علم الزلازل، والدراسة العلمية للزلازل والبنية الداخلية للأرض.

عمل جهاز قياس الزلازل ومكوناته الرئيسية:

جهاز الاستشعار أو جهاز استشعار الزلازل: المكون الأساسي لجهاز قياس الزلازل هو جهاز الاستشعار، وهو عادة عبارة عن كتلة معلقة على نابض أو بندول داخل غلاف قوي. عند حدوث حركة أرضية، يظل المستشعر ثابتًا نسبيًا بسبب القصور الذاتي، بينما تتحرك الأرض تحته.

آلية التسجيل: يُرفق بالمستشعر قلم أو قلم يسجل حركة الأرض على أسطوانة دوارة أو جهاز تسجيل رقمي. ومع تحرك الأرض، يسجل القلم الحركة على مخطط ورقي أو يلتقط البيانات إلكترونيًا.

إخراج البيانات: يتم عرض البيانات المسجلة عادةً كمخطط زلزالي، وهو تمثيل رسومي لحركة الأرض بمرور الوقت. يقوم علماء الزلازل بتحليل مخططات الزلازل لتحديد الخصائص المختلفة للأحداث الزلزالية، مثل حجمها وعمقها وموقعها.

مكونات متعددة: غالبًا ما تحتوي محطات قياس الزلازل على أجهزة قياس زلازل متعددة موجهة في اتجاهات مختلفة لالتقاط الحركة الأرضية في ثلاثة أبعاد (الشمال والجنوب، والشرق والغرب، والعمودي)، مما يسمح بتحليل أكثر دقة للأحداث الزلزالية.

الوظيفة الأساسية لجهاز قياس الزلازل هي تسجيل وصول أنواع مختلفة من الموجات الزلزالية، بما في ذلك:

الموجات P (الموجات الأولية أو المضغوطة): هذه هي أسرع الموجات الزلزالية ويمكنها الانتقال عبر المواد الصلبة والسائلة. أنها تسبب الحركة الأولى على مخطط الزلازل.

موجات S (موجات ثانوية أو موجات قص): هذه الموجات أبطأ من موجات P ولا يمكنها الانتقال إلا عبر المواد الصلبة. تسجل بعد موجات P على مخطط الزلازل.

الموجات السطحية: تنتقل هذه الموجات على طول سطح الأرض وتكون مسؤولة عن الاهتزازات الأكثر تدميراً أثناء وقوع الزلزال. تسجل بعد موجات P وS ويتم تسجيلها عادةً كأكبر إشارات طويلة الأمد على مخطط الزلازل.

تلعب أجهزة قياس الزلازل دورًا حاسمًا في مراقبة ودراسة النشاط الزلزالي. يتم استخدامها في أنظمة الإنذار المبكر بالزلازل لتوفير إشعار مسبق للموجات الزلزالية القادمة، مما يسمح للناس باتخاذ إجراءات وقائية. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام بيانات قياس الزلازل لدراسة باطن الأرض، ورسم خطوط الصدع، وتحسين فهمنا للمخاطر الزلزالية.

مقاييس شدة الزلازل

للحصول على فكرة أفضل عن قوة الاهتزاز والأضرار، تم تطوير مقياس Moment Magnitude Scale لالتقاط جميع الموجات الزلزالية المختلفة من الزلزال إلى الشبكات الزلزالية في جميع أنحاء العالم.

تصف مقاييس شدة الزلازل شدة تأثيرات الزلزال على سطح الأرض والبشر والمباني في مواقع مختلفة في منطقة مركز الزلزال. يمكن أن تكون هناك قياسات شدة متعددة. مقياس Mercalli المعدل يقيس مقدار الاهتزاز في موقع معين.

من المعلومات المهمة التي يجب وضعها في الاعتبار أن مقياس الحجم لوغاريتمي. بعبارة أخرى، هو “مقارنة اتساع الموجات على مخطط الزلازل، وليس قوة أو طاقة الزلازل” ، وفقًا لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. يساعدنا هذا على فهم أنه في حين أن الاختلافات في الحجم (السعة) بين الزلازل الصغيرة والكبيرة بما يكفي ، فإن اختلافات القوة (الطاقة) هي التي لها معنى.

مقياس ريختر

من عام 1935 حتى عام 1970 ، كان مقياس قوة الزلزال هو مقياس ريختر ، وهي صيغة رياضية اخترعها عالم الزلازل في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا تشارلز ريختر لمقارنة أحجام الزلازل.

ومقياس ريختر، هو مقياس لوغاريتمي يستخدم لقياس حجم أو حجم الزلازل. تم تطويره من قبل تشارلز إف ريختر وبينو جوتنبرج في عام 1935، وأصبح منذ ذلك الحين أحد أكثر الطرق المعترف بها على نطاق واسع لقياس الطاقة المنبعثة من الأحداث الزلزالية. تم تسمية المقياس على اسم تشارلز إف ريختر، الذي كان عالم الزلازل في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتيك).

النقاط الرئيسية حول مقياس ريختر:

المقياس اللوغاريتمي: مقياس ريختر هو مقياس لوغاريتمي، مما يعني أن كل زيادة في العدد الصحيح على المقياس تمثل زيادة بمقدار عشرة أضعاف في سعة (أو ارتفاع) الموجات الزلزالية وحوالي 31.6 مرة أكثر من إطلاق الطاقة. على سبيل المثال، يطلق زلزال بقوة 6.0 طاقة أكثر بحوالي 31.6 مرة من زلزال بقوة 5.0.

نطاق القوة: يتراوح مقياس ريختر عادةً من 0 إلى 10 أو أكثر، على الرغم من أنه من النادر أن تتجاوز الزلازل 9.0 درجة. عادة لا يشعر الناس بالزلازل التي تقل قوتها عن 2.0 ويتم تصنيفها على أنها زلازل صغيرة.

قياس الطاقة: إن حجم الزلزال على مقياس ريختر هو مقياس لإجمالي الطاقة المنطلقة عند مصدر الزلزال (البؤرة). ولا يقيس بشكل مباشر شدة الاهتزاز الذي يحدث في موقع محدد، والذي يمكن أن يختلف بناءً على عوامل مثل المسافة من مركز الزلزال والظروف الجيولوجية المحلية.

تحديد القوة: لتحديد قوة الزلزال على شكل ريختر، يقوم علماء الزلازل بتحليل البيانات من محطات قياس الزلازل المتعددة التي سجلت الموجات الزلزالية للزلزال. كلما زادت سعة الموجات، كلما زاد حجمها.

المقارنة مع المقاييس الأخرى: في حين أن مقياس ريختر معروف جيداً، إلا أن هناك مقاييس أخرى، مثل مقياس القوة اللحظية (Mw)، والتي حلت محله إلى حد كبير لقياس الزلازل الأكبر. يأخذ مقياس حجم اللحظة في الاعتبار المزيد من العوامل، بما في ذلك اللحظة الزلزالية، والتي توفر تقديرًا أكثر دقة لإطلاق الطاقة للزلازل الكبيرة جدًا.

الاستخدام العملي: يوفر مقياس ريختر طريقة موحدة لتحديد حجم الزلازل، مما يساعد في تقييم المخاطر الزلزالية وهندسة الزلازل. ويستخدم عادة في التقارير الإخبارية والاتصالات العامة لوصف حجم الزلازل.

مقياس شدة اللحظة

اليوم ، يعتمد قياس حجم الزلزال على مقياس قوة الزلزال (MMS). يقيس MMS حركة الصخور على طول الصدع. يقيس بدقة الزلازل الكبيرة ، والتي يمكن أن تستمر لدقائق ، وتؤثر على مساحة أكبر بكثير ، وتسبب المزيد من الضرر.

يمكن لـ Moment Magnitude قياس حجم ريختر المحلي (ML) وحجم موجة الجسم (Mb) وحجم الموجة السطحية (Ms).

من المهم أن نلاحظ أن مقياس ريختر هو مجرد واحدة من عدة طرق لتحديد حجم الزلازل، وغالبًا ما يتم تفضيل المقاييس الأكثر حداثة مثل مقياس حجم العزم (Mw) للزلازل الأكبر حجمًا والأكثر تعقيدًا. توفر هذه المقاييس تقييمًا أكثر شمولاً واتساقًا لحجم الزلزال وإطلاق الطاقة.