Le onde sismiche sono le vibrazioni di terremoti che viaggiano attraverso la Terra; sono registrati su strumenti chiamati sismografi. I sismografi registrano una traccia a zig-zag che mostra l'ampiezza variabile delle oscillazioni del terreno sotto lo strumento. I sismografi sensibili, che ingrandiscono notevolmente questi movimenti del terreno, sono in grado di rilevare forti terremoti da fonti in qualsiasi parte del mondo. Il tempo, i luoghi e la grandezza di un terremoto può essere determinato dai dati registrati dalle stazioni sismografiche.
La grandezza più ricca scala fu sviluppato nel 1935 da Charles F. Richter del California Institute of Technology come dispositivo matematico per confrontare le dimensioni dei terremoti. L'entità di un terremoto è determinata dal logaritmo dell'ampiezza delle onde registrate dai sismografi. Sono incluse le regolazioni per la variazione della distanza tra i vari sismografi e l'epicentro dei terremoti. Nella scala Richter, la grandezza è espressa in numeri interi e frazioni decimali. Ad esempio, una magnitudo 5.3 potrebbe essere calcolata per un terremoto moderato e un forte terremoto potrebbe essere valutato come magnitudo 6,3. A causa delle basi logaritmiche della scala, ogni aumento di grandezza di un numero intero rappresenta un aumento di dieci volte di quello misurato ampiezza; come stima dell'energia, ogni passo di un numero intero nella scala di magnitudo corrisponde al rilascio di circa 31 volte più energia della quantità associata al precedente valore di numero intero.
Inizialmente, la scala Richter poteva essere applicata solo ai record di strumenti di fabbricazione identica. Ora, gli strumenti sono accuratamente calibrati l'uno rispetto all'altro. Pertanto, la magnitudine può essere calcolata dalla registrazione di qualsiasi sismografo calibrato.
I terremoti con magnitudo di circa 2,0 o meno sono generalmente chiamati micro-terremoti; non sono comunemente sentiti dalle persone e sono generalmente registrati solo su sismografi locali. Gli eventi con magnitudo di circa 4,5 o superiore - ci sono diverse migliaia di tali shock ogni anno - sono abbastanza forti da essere registrati da sismografi sensibili in tutto il mondo. I grandi terremoti, come il terremoto del Venerdì Santo del 1964 in Alaska, hanno magnitudo 8,0 o superiore. In media, un terremoto di tali dimensioni si verifica in qualche parte del mondo ogni anno. La scala Richter non ha limiti superiori. Recentemente, un'altra scala chiamata scala di magnitudo momento è stata ideata per uno studio più preciso dei grandi terremoti.
La scala Richter non è usata per esprimere danno. Un terremoto in un'area densamente popolata che provoca molte morti e danni considerevoli hanno la stessa intensità di uno shock in un'area remota che non fa altro che spaventare il fauna selvatica. Terremoti di grande entità che si verificano sotto gli oceani potrebbero non essere avvertiti dagli umani.
Intervista NEIS
Quella che segue è una trascrizione di un'intervista del NEIS a Charles Richter:
Come ti sei interessato alla sismologia?
CHARLES RICHTER: È stato davvero un felice incidente. Alla Caltech, stavo lavorando al mio Ph. D. in fisica teorica sotto il Dr. Robert Millikan. Un giorno mi chiamò nel suo ufficio e disse che il laboratorio sismologico era alla ricerca di un fisico; questa non era la mia linea, ma ero affatto interessato? Ho parlato con Harry Wood, responsabile del laboratorio; e, di conseguenza, mi sono unito al suo staff nel 1927.
Quali erano le origini della scala di magnitudo strumentale?
CHARLES RICHTER: Quando mi sono unito allo staff del signor Wood, ero principalmente impegnato nel normale lavoro di misurazione sismogrammi e localizzazione dei terremoti, in modo da poter creare un catalogo di epicentri e tempi di occorrenza. Per inciso, la sismologia deve un debito in gran parte non riconosciuto agli sforzi persistenti di Harry O. Legno per realizzare il programma sismologico nel sud della California. All'epoca, il signor Wood stava collaborando con Maxwell Alien alla revisione storica dei terremoti in California. Stavamo registrando su sette stazioni molto distanziate, tutte con sismografi a torsione Wood-Anderson.
Quali modifiche sono state apportate nell'applicare la scala ai terremoti in tutto il mondo?
CHARLES RICHTER: Stai giustamente facendo notare che la scala magnitudo originale che ho pubblicato nel 1935 fu istituito solo per la California meridionale e per i particolari tipi di sismografi in uso Là. L'estensione della scala ai terremoti in tutto il mondo e alle registrazioni su altri strumenti fu iniziata nel 1936 in collaborazione con il Dr. Gutenberg. Ciò ha comportato l'utilizzo delle ampiezze riportate delle onde di superficie con periodi di circa 20 secondi. Per inciso, la solita designazione della scala magnitudo al mio nome rende meno che giustizia gran parte che il Dr. Gutenberg ha svolto nell'estensione della scala da applicare ai terremoti in tutte le parti del mondo.
Molte persone hanno l'impressione sbagliata che la grandezza di Richter sia basata su una scala di 10.
CHARLES RICHTER: devo correggere ripetutamente questa convinzione. In un certo senso, la magnitudo comporta passi di 10 perché ogni aumento di una magnitudine rappresenta una decuplicazione del movimento del suolo. Ma non esiste una scala di 10 nel senso di un limite superiore come per le scale di intensità; anzi, sono contento di vedere ora la stampa riferirsi alla scala Richter a tempo indeterminato. I numeri di grandezza rappresentano semplicemente la misurazione da un record di sismografo - logaritmico per essere sicuri ma senza soffitto implicito. Le massime magnitudini assegnate finora ai terremoti attuali sono circa 9, ma questo è un limite nella Terra, non nella scala.
C'è un altro malinteso comune sul fatto che la scala di magnitudo sia essa stessa una sorta di strumento o apparato. I visitatori chiederanno spesso di "vedere la scala". Sono sconcertati facendo riferimento a tabelle e grafici usati per applicare la scala alle letture prese dai sismogrammi.
Senza dubbio ti viene spesso chiesto della differenza tra grandezza e intensità.
CHARLES RICHTER: Ciò crea anche molta confusione tra il pubblico. Mi piace usare l'analogia con le trasmissioni radio. Si applica in sismologia perché i sismografi, o i ricevitori, registrano le onde di disturbo elastico, o onde radio, che si irradiano dalla fonte del terremoto o dalla stazione di trasmissione. La magnitudo può essere confrontata con la potenza in chilowatt di una stazione di trasmissione. L'intensità locale sulla scala Mercalli è quindi paragonabile alla potenza del segnale su un ricevitore in una determinata località; in effetti, la qualità del segnale. Intensità come la potenza del segnale generalmente diminuiranno con la distanza dalla sorgente, sebbene dipenda anche dalle condizioni locali e dal percorso dalla sorgente al punto.
Recentemente è stato interessato a rivalutare ciò che si intende per "dimensioni di un terremoto".
CHARLES RICHTER: La raffinazione è inevitabile nella scienza quando hai effettuato misurazioni di un fenomeno per un lungo periodo di tempo. Il nostro intento originale era definire la grandezza rigorosamente in termini di osservazioni strumentali. Se si introduce il concetto di "energia di un terremoto", questa è una quantità derivata teoricamente. Se le ipotesi utilizzate nel calcolo dell'energia vengono modificate, ciò influisce seriamente sul risultato finale, anche se potrebbe essere utilizzato lo stesso insieme di dati. Quindi abbiamo cercato di mantenere l'interpretazione della "dimensione del terremoto" il più strettamente possibile legata alle osservazioni dello strumento reale coinvolte. Ciò che è emerso, ovviamente, è stato che la scala di magnitudo presupponeva che tutti i terremoti fossero uguali tranne un fattore di ridimensionamento costante. E questo si è rivelato più vicino alla verità di quanto ci aspettassimo.