Rejestracja drgań sejsmicznych na powierzchni Ziemi dokonywana jest przez urządzenia zwane sejsmografami. Przestrzenne drgania dochodzące do sejsmografu są rejestrowane jako składowe drgań w trzech prostopadłych do siebie kierunkach:
- składowa pionowa – Z
- składowa pozioma o kierunku północ-południe (N-S)
- składowa pozioma o kierunku wschód-zachód (E-W)
Zwykle stacja sejsmiczna składa się z sejsmografu pionowego, dwóch sejsmografów poziomych (N-S i E-W) oraz urządzenia do notowania znaków czasu, połączonego z dokładnym zegarem.
Sejsmografy zapisują drgania w postaci zygzakowatej linii, która pokazuje zmiany amplitudy oscylacji gruntu poniżej urządzenia. Zapis sejsmografu nosi nazwę sejsmogramu. Wykres ten umożliwia określenie czasu, miejsca oraz wielkości trzęsienia ziemi.
Stopnie Richtera i Mercallego
Istnieją różne skale natężeń trzęsień ziemi mające na celu sklasyfikowanie tych zjawisk pod względem ich wielkości i siły. W tworzeniu skal opierano się na wynikach pomiarów sejsmologicznych, wrażeniach zmysłowych, skutkach mechanicznych i zniszczeniach spowodowanych przez wstrząsy.
Wyróżnić można dwie podstawowe skale służące do pomiaru trzęsień ziemi: magnitudową skalę Richtera oraz skalę intensywności Mercallego.
Skala Richtera
Stworzona w 1935 roku przez amerykańskiego sejsmologa Charles F. Richtera, posługuje się jednostką zwaną magnitudą. Jej wielkość określa pomiar amplitudy największego wstrząsu danego epizodu sejsmicznego, zapisany w mikronach przez sejsmometr określonego typu w odległości 100 km od epicentrum. Skala ma postać logarytmiczną; oznacza to, że każdy stopień niższy odpowiada magnitudzie dziesięciokrotnie większej od stopnia wyższego. Trzęsienie ziemi o magnitudzie 6 cechują wstrząsy 10 x słabsze niż o magnitudzie 7 i 100 x słabsze niż o magnitudzie 8.
Magnituda pozwala na pośrednie określenie energii wyzwolonej w czasie incydentu sejsmicznego. Według różnych badaczy, każdemu następnemu stopniowi wielkości trzęsienia ziemi odpowiada energia większa od 30 do 60 razy. Trzęsienie ziemi o magnitudzie 8 wyzwala energię w przybliżeniu 30 do 60 razy większą niż trzęsienie o magnitudzie 7 i ponad 1000 razy większą niż trzęsienie o magnitudzie 6.
Jest to skala otwarta, co oznacza, że nie ma określonej górnej granicy wielkości trzęsienia ziemi. Nie obserwowano dotąd wstrząsów silniejszych niż o magnitudzie 9,5, jednak przypuszcza się, że w przeszłości geologicznej mogły występować wstrząsy wielokrotnie silniejsze. Współcześnie używa się różnych pochodnych oryginalnej skali Richtera, stąd różnice w opisach tych samych trzęsień.
- Magnituda 1 Trzęsienie nie wyczuwalne na powierzchni, ale rejestrowane przez sejsmografy w pobliżu epicentrum.
- Magnituda 2 Wstrząsy mogą być lekko odczuwalne w pobliżu epicentrum.
- Magnituda 3 Drobne trzęsienie, często odczuwalne blisko epicentrum, nie powodujące zniszczeń lub jedynie drobne uszkodzenia.
- Magnituda 4 Lekkie trzęsienie ziemi, odczuwalne, ale nie powodujące zniszczeń lub jedynie drobne uszkodzenia.
- Magnituda 5 Umiarkowane trzęsienie ziemi, powszechnie odczuwalne, może spowodować drobne zniszczenia w pobliżu epicentrum.
- Magnituda 6 Silne trzęsienie wyraźnie wyczuwalne na dużym obszarze. Zniszczenia budynków o słabej konstrukcji w promieniu 10 km od epicentrum.
- Magnituda 7 Poważne trzęsienie. Może pociągnąć za sobą ofiary w ludziach i duże zniszczenia w promieniu do 100 km od epicentrum.
- Magnituda 8 Wielkie trzęsienie - może spowodować zniszczenia oraz ofiary w ludziach w promieniu kilkuset kilometrów od epicentrum.
- Magnituda 9 Kataklizm. Ogromne zniszczenia i ofiary w ludziach na wielkich obszarach oddalonych od epicentrum nawet o 1000 km.
Skala Mercallego
Do określenia intensywności trzęsienia ziemi używa się skali Mercallego podzielonej według wartości przyspieszenia. Dwunastostopniowa skala intensywności trzęsień ziemi została stworzona w 1902 roku przez włoskiego naukowca Giuseppe Mercallego. Trzęsienie jest tym silniejsze, im większe jego przyspieszenie, czyli im mniejszy jest okres drgań w stosunku do ich amplitudy. Stopnie skali Mercallego oznacza się cyframi rzymskimi.
I Instrumentalne
Drgania mikrosejsmiczne notowane tylko przez przyrządy. Maksymalne przyspieszenie do 0,25 m/s2.
II-III Lekkie
Lekkie drgania odczuwalne tylko przez niektórych ludzi, zwłaszcza tych znajdujących się na górnych piętrach wysokich budynków. Przedmioty wiszące mogą się kołysać. Maksymalne przyspieszenia od 0,25 do 1 cm/s2.
IV-V Umiarkowane
Umiarkowane drgania powszechnie odczuwalne. Drobne przedmioty wprawione w drgania. Naczynia brzęczą, a nawet mogą pękać, okna i drzwi stukają lub otwierają się i zamykają. Obrazy na ścianach oraz inne wiszące przedmioty, wprawione w ruch, kołyszą się. Największe przyspieszenia od 1 do 5 cm/s2.
VI-VII Silne
Silne drgania, odczuwane przez wszystkich. Występują drobne uszkodzenia. Mocniejsze wstrząsy mogą spowodować zawalanie się ścian i sufitów. Pękają okna, obrazy spadają ze ścian. Kierowcy odczuwają drgania samochodów. Trzęsą się drzewa i krzaki. Maksymalne przyspieszenia od 5 do 25 cm/s2.
VIII-IX Niszczycielskie
Wysokie budynki kołyszą się, meble pękają, samochody gwałtownie skręcają. Spękania budynków, zawalanie się pował, tworzenie się szczelin w gruncie i osuwisk. Największe przyspieszenia od 25 do 100 cm/s2.
X-XII Katastrofalne
Poważne uszkodzenia budynków, sięgające aż do fundamentów. Szerokie szczeliny, osuwiska, podnoszenie i wypływy wody gruntowej. Maksymalne przyspieszenia od 100 do 1000 cm/s2.
Grzegorz Wróbel
Państwowy Instytut Geologiczny
