Calculator voor aardbevingsmagnitude

Zo gebruik je de calculator voor aardbevingsmagnitude

1. 1. Kies je vraag. Twee aardbevingen vergelijken heeft twee magnitudes nodig. Momentmagnitude zet seismisch moment om in Mw of andersom, of bouwt het moment op uit de lengte, breedte en verschuiving van een breuk. Lokale magnitude past de methode van Richter toe op een seismogram.
2. 2. Vul je getallen in. Exponenten kun je typen als 4e19 of 4 × 10^19. Voor een lokale magnitude geef je de piekamplitude van het spoor in millimeter en de afstand in kilometer of de S−P-tijd in seconden.
3. 3. Lees de resultaten. De kaarten tonen de verhoudingen, magnitudes en momenten; de uitwerking toont elke invulling, zodat je de stappen in een labverslag kunt overnemen.
4. 4. Let op de schaal. Energie komt uit log₁₀E = 1,5M + 4,8, en de lokale magnitude gebruikt een ijking voor Zuid-Californië. De opmerkingen bij elk resultaat zeggen wat elk aanneemt.

Wat een magnitudegetal betekent

Aardbevingsmagnitude is een logaritmische schaal. Elke gehele stap is een tienvoudige toename van de amplitude van de grondbeweging op een seismogram, en ongeveer 32 keer zoveel vrijgekomen energie. De USGS geeft beide cijfers. De energiefactor komt uit de relatie van Gutenberg–Richter, log₁₀E = 1,5M + 4,8, met E in joule, dus één eenheid is 10^1,5 = 31,6. Een magnitude 7,0 stelt daarom ongeveer 2,00 × 10¹⁵ joule vrij, wat ongeveer 477 kiloton TNT is, terwijl een magnitude 5,0 maar een duizendste daarvan vrijmaakt.

Vrijgekomen energie is niet hetzelfde als schade. Hoe hard de grond op een plek schudt, hangt af van de diepte, de afstand, het gesteente en de grond eronder, en van de richting waarin de breuk is gebroken. Seismologen melden dat apart, als schuddingsintensiteit.

Momentmagnitude (Mw)

Momentmagnitude is de schaal die seismologen gebruiken voor alles behalve de kleinste aardbevingen, omdat ze bij grote aardbevingen niet verzadigt. Ze gaat uit van het seismisch moment, M₀ = μ × A × D: de stijfheid van het gesteente (μ, ongeveer 30 gigapascal in gewone aardkorst), het oppervlak van de breuk die is verschoven (A) en de gemiddelde verschuiving (D). Hanks en Kanamori (1979) definieerden Mw zo dat het overeenkomt met oudere schalen waar ze elkaar overlappen. In SI-eenheden geldt Mw = ⅔ (log₁₀M₀ − 9,1) met M₀ in newtonmeter, de vorm die de USGS publiceert. In de oorspronkelijke centimeter-gram-seconde-eenheden is dezelfde formule Mw = ⅔ log₁₀M₀ − 10,7 met M₀ in dyne-centimeter. Als je 10,7 exact omrekent, krijg je 9,05. Daarom kom je in leerboeken zowel 9,05 als 9,1 tegen.

Omgekeerd heeft een aardbeving van Mw 7,0 een seismisch moment van 3,98 × 10¹⁹ N·m, of 3,98 × 10²⁶ dyne·cm. De calculator toont ook de ruwe energieschatting van de USGS op basis van momentmagnitude, log₁₀E = 5,24 + 1,44 Mw, naast de waarde van Gutenberg–Richter, zodat je ziet hoeveel de twee verschillen.

Lokale magnitude van Richter (ML)

De schaal van Charles Richter uit 1935 vergelijkt de piekamplitude A op een Wood-Anderson-seismograaf met de amplitude A₀ die een referentieaardbeving van magnitude 0 op dezelfde afstand zou geven: ML = log₁₀A − log₁₀A₀(r). Richter legde de schaal vast door 1 mm spoor op 100 km als ML 3,0 te definiëren. Deze calculator gebruikt de afstandscorrectie die Hutton en Boore (1987) hebben gefit voor Zuid-Californië: ML = log₁₀A + 1,110 log₁₀(r/100) + 0,00189 (r − 100) + 3,0, met A in millimeter en r de afstand vanaf het hypocentrum in kilometer. Op 100 km komt dit overeen met de definitie van Richter.

Als je de S−P-tijd hebt in plaats van een afstand, vermenigvuldigt de calculator die met 8 km per seconde, de gebruikelijke vuistregel voor aardbevingen in de aardkorst. Je kunt die factor aanpassen. De formule is gefit op gegevens tussen ongeveer 10 en 700 km, en de calculator waarschuwt buiten dat bereik. Lokale magnitudes uit andere regio's gebruiken hun eigen correcties, dus behandel een formule voor Zuid-Californië die elders wordt toegepast als een schatting.

Veelgestelde vragen

Hoeveel meer energie stelt een aardbeving van magnitude 8 vrij dan een van magnitude 7?

Ongeveer 32 keer zoveel. De energie groeit met 10^1,5 = 31,6 voor elke gehele magnitude-eenheid, terwijl de geregistreerde amplitude van de grondbeweging met 10 groeit. Twee eenheden verder is dat ongeveer 1.000 keer de energie en 100 keer de amplitude.

Wat is het verschil tussen de Richterschaal en de momentmagnitudeschaal?

De Richterschaal (ML) wordt gemeten aan de piekamplitude op een bepaald type seismograaf op een bekende afstand. Ze verzadigt daarom rond magnitude 7 en is gebonden aan de regionale ijking. Momentmagnitude (Mw) wordt afgeleid van de fysieke grootte van de breuk, namelijk stijfheid, breukoppervlak en verschuiving, en blijft nauwkeurig voor de grootste aardbevingen. Nieuwsberichten geven tegenwoordig vrijwel altijd Mw.

Is een aardbeving van magnitude 6 twee keer zo groot als een van magnitude 3?

Nee. Magnitude is logaritmisch, dus een verschil van 3 eenheden is een factor 1.000 in amplitude en ongeveer 32 duizend in energie. Magnitudes delen is een veelgemaakte fout; vergelijk altijd het verschil.

Kan een aardbeving een negatieve magnitude hebben?

Ja. De schaal heeft geen ondergrens, en gevoelige instrumenten registreren microaardbevingen onder nul. ML −1 betekent bijvoorbeeld een amplitude die tien keer kleiner is dan ML 0 op dezelfde afstand. Magnitude 0 is niet de afwezigheid van een aardbeving.

Waarom gebruikt de formule voor momentmagnitude 9,1 of 10,7?

Het is dezelfde relatie in verschillende eenheden. Met seismisch moment in dyne-centimeter is de constante van Hanks en Kanamori 10,7. Met moment in newtonmeter wordt dat na exacte omrekening 9,05, en de USGS publiceert 9,1. Het verschil is 0,03 magnitude-eenheden, ver onder wat iemand kan meten.

Wat is seismisch moment?

Seismisch moment, M₀, is de fundamentele maat voor de grootte van een aardbeving: de stijfheid van het gesteente maal het oppervlak dat is gebroken maal de gemiddelde verschuiving, in newtonmeter. Als je de verschuiving op dezelfde breuk verdubbelt, verdubbelt M₀, wat Mw met ⅔ log₁₀2 = 0,2 verhoogt.