ما الفرق بين مقدار الزلزال وشِدّته والفرق بين مقياس ريختر ومقياس ميركالي المُعدّل؟

يكمن الفرق بين مقياس ريختر ومقياس ميركالي المُعدّل في أنّ مقياس ريختر يُستخدَم لتحديد مقدار الزلزال، أمّا مقياس ميركالي المعدّل فيُستخدَم لتحديد شدّة الزلزال. فما هذان المقياسان؟ وما الفرق بين مقدار الزلزال وشدّته؟

مقدار الزلزال

• «مقدار أو قدر-Magnitude» الزلزال هو مقياسٌ كمّيّ للحجم الفعليّ للزلزال. لاحظ البروفيسور «تشارلز ريختر-Charles Richter» أنّ:

1. عند المسافة ذاتها من المركز السطحيّ للزلزال، تزداد «السعة الموجيّة-Wave Amplitude» لمخطّطات الاهتزاز الأرضيّ للزلازل الأكبر عنها في حالة الزلازل الأصغر.
2. بالنسبة لزلزال ما، تكون السعة الموجية للسجلّات الزلزالية عند مسافات أبعد أصغر منها عند مسافات أقرب.

دفع ذلك تشارلز ريختر إلى اقتراح مقياس مقدار الزلازل والمعروف باسمه؛ «مقياس ريختر-Richter Scale». ونحصل عليه من سجلّات أجهزة السيسموجراف. يتضمّن مقياس ريختر قياس سعة أكبر موجة مسجّلة على مسافة محدّدة من الزلزال تُسمّى «المسافة المركزية-Epicentral Distance». والمسافة المركزية هي المسافة من المركز السطحيّ للزلزال إلى النقطة المعتبرة من سطح الأرض. ويُسمّى هذا المقياس أيضًا «مقياس المقدار المحلّيّ-Local Magnitude Scale».

تشير زيادة قدر الزلزال (M) بمقدار 1 في مقياس ريختر إلى سعة موجة أكبر بـ 10 مرّات وإطلاق طاقة أكبر بحوالي 31 مرّة. على سبيل المثال؛ الطاقة المنبعثة من زلزال M7.7 أكبر بحوالي 31 مرّة من تلك المنبعثة من زلزال M6.7، وأكبر بحوالي 31×31=961 مرّة من تلك المنبعثة من زلزال M5.7.

القياس الأفضل لحجم الزلزال هو كمّيّة الطاقة المنبعثة منه. وقد أعطى ريختر العلاقة التالية لتقديرها:

حيث: E هي الطاقة المنبعثة مقدّرةً بوحدة erg، وM هو مقدار الزلزال (قدر ريختر).

كي نفهم الأمر بصورة أبسط، إنّ الطاقة المنبعثة من زلزال مقداره M6.3 مساوية للطاقة التي أُطلِقَت من القنبلة الذرّيّة الملقاة على «هيروشيما -Hiroshima» عام 1945 م. ولحسن الحظّ، يصرَف معظم تلك الطاقة في هيئة حرارة وفي تكسير الصخور. ولا يذهب إلّا جزء صغير منها إلى الموجات الزلزاليّة التي تنتقل مسافات كبيرة مسبّبة اهتزاز الأرض وتضرّر المنشآت. [1] [2]

متوسط حدوث الزلازل عالميًّا

• إنّ مقاييس مقدار الزلازل غير محدودة بحدٍّ أعلى أو أدنى. [1] [2]

شِدّة الزلزال

هي مقياس نوعيّ للاهتزاز الفعليّ في موقع ما أثناء الزلزال، وتحدَّد بالأرقام الرومانية. وتوجد عدّة مقاييس للشدّة، وأكثرها شيوعًا «مقياس ميركالي المُعدّل-Modified Mercalli Intensity (MMI) Scale». يتراوح مقياس ميركالي المُعدل بين الدرجة I (لا يشعر الناس بأي حركة أرضيّة) والدرجة XII (حالة دمار شامل). وتعتمد مقاييس الشدّة على ثلاث سمات للاهتزاز: إحساس البشر والحيوانات به، وأداء المباني والمنشآت، والتغيّرات في البيئة المحيطة الطبيعيّة. إذ يطبَّق مقياس ميركالي المُعدّل بعد حدوث الزلزال بإجراء مسح للدمار، ولاستجابة الناس لشدّة اهتزاز الأرض. [1] [2]

الفرق الأساسيّ بين مقدار الزلزال وشدّة الزلزال أو الفرق بين مقياس ريختر ومقياس ميركالي المُعدّل

مقدار الزلزال مقياسٌ لحجمه. على سبيل المثال؛ يمكن قياس حجم الزلزال بكمّيّة طاقة التشوّه المنبعثة نتيجة انكسار الفالق. هذا يعني أنّ لمقدار زلزال ما قيمة واحدة. من ناحية أُخرى، تعتبر الشدّة مؤشّرًا لشّدة الاهتزاز المتولّد في موقع ما. من الواضح أنّ شدّة الاهتزاز بالقرب من المركز السطحيّ للزلزال أكبر بكثير منها في المواقع الأبعد. وبالتالي؛ أثناء نفس الزلزال ذي المقدار المعيَّن، تتعرّض مواقع مختلفة لمستويات مختلفة من الشدّة.

ولتوضيح هذا الفرق، نشبّه الزلزال بالمصباح الكهربائيّ. تكون الإضاءة في مكان قريب من مصباح 100 واط أشدّ منها في مكان بعيد عنه. بينما يطلق المصباح 100 واط من الطاقة، فإنّ شدّة الإضاءة في موقع ما تعتمد على القوّة الكهربائيّة للمصباح وبعدها عنه. حجم المصباح (100 واط) يشبه مقدار الزلزال، والإضاءة في مكان ما تشبه شدّة الاهتزاز في ذلك الموقع. [1]

المقدار والشدّة في التصميم الزلزاليّ

تصمَّم الأبنية والمنشآت لمقاومة مستويات معيّنة من شدّة الاهتزاز وليس اعتمادًا على مقدار الزلزال. ويعدّ «التسارع الأرضيّ الأعظميّ–Peak Ground Acceleration (PGA)» طريقة لتحديد شدّة اهتزاز الأرض. وهو التسارع الأعظميّ الذي تتعرّض له الأرض أثناء الاهتزاز.

وتتوفّر العلاقات التجريبيّة التقريبيّة بين شدّات مقياس ميركالي المُعدّل والتسارعات PGA التي يُحتمل التعرّض لها. وتُعطى PGA كنسبة من تسارع الجاذبيّة الأرضيّة g.

اعتمادًا على بيانات زلازل سابقة، قدّم العالمان «جوتنبرج-Gutenberg» وريختر علاقةً تقريبيّة بين المقدار المحلّي للزلزال M_L والشدّة I₀ عند منطقة المركز السطحيّ له.

ولاستخدام المعادلة السابقة تُستبدَل الأرقام الرومانيّة الدالّة على الشدّة بمقابلاتها من الأرقام العربيّة. [1]

المصادر
NICEE.org: What are Magnitude and Intensity? [1]

[2] Earthquakes: Causes and Measurements