Seismische golven zijn de trillingen van aardbevingen die door de aarde reizen; ze zijn opgenomen op instrumenten genoemd seismografen. Seismografen registreren een zigzagspoor dat de variërende amplitude van grondoscillaties onder het instrument laat zien. Gevoelige seismografen die deze grondbewegingen enorm vergroten, kunnen detecteren sterke aardbevingen van bronnen overal ter wereld. De tijd, locaties en omvang van een aardbeving kan worden bepaald op basis van de gegevens die zijn vastgelegd door seismograafstations.
De grootte van Richter schaal werd in 1935 ontwikkeld door Charles F. Richter van het California Institute of Technology als een wiskundig apparaat om de omvang van aardbevingen te vergelijken. De omvang van een aardbeving wordt bepaald op basis van de logaritme van de amplitude van golven die door seismografen zijn geregistreerd. Aanpassingen zijn opgenomen voor de variatie in de afstand tussen de verschillende seismografen en het epicentrum van de aardbevingen. Op de schaal van Richter wordt de magnitude uitgedrukt in hele getallen en decimale breuken. Een magnitude 5.3 kan bijvoorbeeld worden berekend voor een matige aardbeving en een sterke aardbeving kan worden geclassificeerd als magnitude 6.3. Vanwege de logaritmische basis van de schaal vertegenwoordigt elk geheel getal in magnitude een tienvoudige toename in gemeten amplitude; als een schatting van energie komt elke hele getallenstap in de magnitudeschaal overeen met het vrijkomen van ongeveer 31 keer meer energie dan de hoeveelheid die is geassocieerd met de voorgaande hele getallenwaarde.
In eerste instantie kon de schaal van Richter alleen worden toegepast op de records van instrumenten van identieke fabricage. Nu worden instrumenten zorgvuldig gekalibreerd ten opzichte van elkaar. De magnitude kan dus worden berekend uit het record van elke gekalibreerde seismograaf.
Aardbevingen met een omvang van ongeveer 2,0 of minder worden gewoonlijk micro-aardbevingen genoemd; ze worden niet vaak door mensen gevoeld en worden over het algemeen alleen op lokale seismografen geregistreerd. Gebeurtenissen met een magnitude van ongeveer 4,5 of meer - er zijn enkele duizenden van dergelijke schokken per jaar - zijn sterk genoeg om door gevoelige seismografen over de hele wereld te worden geregistreerd. Grote aardbevingen, zoals de aardbeving van Goede Vrijdag in 1964 in Alaska, hebben een magnitude van 8.0 of hoger. Gemiddeld vindt jaarlijks ergens ter wereld één aardbeving van zo'n omvang plaats. De schaal van Richter heeft geen bovengrens. Onlangs is een andere schaal bedacht, de schaal van de momentmagnitude, die is ontworpen voor een nauwkeurigere studie van grote aardbevingen.
De Richter-schaal wordt niet gebruikt om schade uit te drukken. Een aardbeving in een dichtbevolkt gebied met veel doden en aanzienlijke schade tot gevolg dezelfde grootte hebben als een schok in een afgelegen gebied dat niets anders doet dan de dieren in het wild. Aardbevingen van grote omvang die onder de oceanen plaatsvinden, worden misschien niet eens door mensen gevoeld.
NEIS-interview
Het volgende is een transcriptie van een NEIS-interview met Charles Richter:
Hoe ben je geïnteresseerd geraakt in seismologie?
CHARLES RICHTER: Het was echt een gelukkig ongeluk. Bij Caltech werkte ik aan mijn Ph. D. in theoretische natuurkunde onder Dr. Robert Millikan. Op een dag belde hij me op in zijn kantoor en zei dat het seismologisch laboratorium op zoek was naar een fysicus; dit was niet mijn lijn, maar was ik wel geïnteresseerd? Ik sprak met Harry Wood die de leiding had over het lab; en als gevolg daarvan kwam ik in 1927 bij zijn staf.
Wat was de oorsprong van de instrumentele magnitudeschaal?
CHARLES RICHTER: Toen ik bij de staf van meneer Wood kwam, hield ik me voornamelijk bezig met het routinewerk van meten seismogrammen en het lokaliseren van aardbevingen, zodat een catalogus kon worden opgesteld van epicentra en tijden van gebeurtenis. Seismologie heeft overigens een grotendeels niet erkende schuld te danken aan de aanhoudende inspanningen van Harry O. Hout om het seismologische programma in Zuid-Californië tot stand te brengen. Destijds werkte Mr. Wood samen met Maxwell Alien aan een historisch overzicht van aardbevingen in Californië. We waren aan het opnemen op zeven ver uit elkaar staande stations, allemaal met Wood-Anderson torsie-seismografen.
Welke aanpassingen waren er betrokken bij het toepassen van de schaal op wereldwijde aardbevingen?
CHARLES RICHTER: U wijst er terecht op dat de oorspronkelijke magnitudeschaal die ik heb gepubliceerd in 1935 was het alleen opgezet voor Zuid-Californië en voor de specifieke typen seismografen die in gebruik waren Daar. In samenwerking met Dr. Gutenberg werd in 1936 begonnen met het uitbreiden van de schaal tot wereldwijde aardbevingen en opnames op andere instrumenten. Hierbij werd gebruik gemaakt van de gerapporteerde amplituden van oppervlaktegolven met perioden van ongeveer 20 seconden. Overigens doet de gebruikelijke aanduiding van de magnitudeschaal op mijn naam minder dan recht aan de grote rol die Dr. Gutenberg speelde bij het uitbreiden van de schaal om van toepassing te zijn op aardbevingen in alle delen van de wereld.
Veel mensen hebben de verkeerde indruk dat de magnitude van Richter is gebaseerd op een schaal van 10.
CHARLES RICHTER: Ik moet deze overtuiging herhaaldelijk corrigeren. In zekere zin omvat magnitude stappen van 10 omdat elke toename van één magnitude een tienvoudige versterking van de grondbeweging vertegenwoordigt. Maar er is geen schaal van 10 in de zin van een bovengrens zoals bij intensiteitsschalen; inderdaad, ik ben blij dat de pers nu verwijst naar de open schaal van Richter. Magnitude-getallen vertegenwoordigen eenvoudigweg metingen uit een seismograafrecord - logaritmisch natuurlijk, maar zonder impliciet plafond. De hoogste magnitudes die tot nu toe zijn toegewezen aan daadwerkelijke aardbevingen zijn ongeveer 9, maar dat is een beperking op aarde, niet op de schaal.
Er is nog een algemeen misverstand dat de magnitudeschaal zelf een soort instrument of apparaat is. Bezoekers zullen vaak vragen om 'de schaal te zien'. Ze zijn in de war door te worden verwezen naar tabellen en grafieken die worden gebruikt om de schaal toe te passen op metingen van de seismogrammen.
Ongetwijfeld wordt u vaak gevraagd naar het verschil tussen grootte en intensiteit.
CHARLES RICHTER: Dat veroorzaakt ook grote verwarring bij het publiek. Ik gebruik de analogie graag met radio-uitzendingen. Het is van toepassing in seismologie omdat seismografen, of de ontvangers, de golven van elastische verstoring of radiogolven opnemen die worden uitgestraald door de aardbevingsbron of het omroepstation. Omvang kan worden vergeleken met het afgegeven vermogen in kilowatt van een omroepstation. De lokale intensiteit op de Mercalli-schaal is dan vergelijkbaar met de signaalsterkte op een ontvanger op een bepaalde plaats; in feite de kwaliteit van het signaal. Intensiteit zoals signaalsterkte zal over het algemeen afnemen met de afstand tot de bron, hoewel het ook afhangt van de lokale omstandigheden en het pad van de bron naar het punt.
Er is recentelijk belangstelling geweest voor een herbeoordeling van wat wordt bedoeld met de "omvang van een aardbeving".
CHARLES RICHTER: Verfijnen is onvermijdelijk in de wetenschap als je een fenomeen lange tijd hebt gemeten. Onze oorspronkelijke bedoeling was om de omvang strikt te definiëren in termen van instrumentele waarnemingen. Als men het concept "energie van een aardbeving" introduceert, dan is dat een theoretisch afgeleide grootheid. Als de aannames die worden gebruikt bij het berekenen van energie worden gewijzigd, heeft dit ernstige gevolgen voor het eindresultaat, ook al kan dezelfde hoeveelheid gegevens worden gebruikt. Daarom hebben we geprobeerd de interpretatie van de "omvang van de aardbeving" zo nauw mogelijk aan te sluiten bij de feitelijke waarnemingen van het instrument. Wat naar voren kwam, was natuurlijk dat de omvangsschaal veronderstelde dat alle aardbevingen hetzelfde waren, behalve een constante schaalfactor. En dit bleek dichter bij de waarheid te zijn dan we hadden verwacht.