مقیاس امواج داخلی: سنجش قدرت زمین‌لرزه از اعماق زمین
زمین‌لرزه و امواج مرموز درون زمین
وقتی زمین می‌لرزد، انرژی عظیمی به صورت امواج در همه‌جهات و در درون زمین پخش می‌شود. این امواج، امواج لرزه‌ای نام دارند. دانشمندان با استفاده از دستگاه‌های حساسی به نام لرزه‌سنج۵ این امواج را ثبت و مطالعه می‌کنند. دلیل اصلی وقوع زمین‌لرزه، آزادشدن ناگهانی انرژی ذخیره‌شده در سنگ‌های پوسته زمین در امتداد یک گسل است.
برای درک بهتر، یک سنگ بزرگ را تصور کنید که شما با دستان خود آن را به آرامی خم می‌کنید. این سنگ تا جایی انرژی در خود ذخیره می‌کند که ناگهان می‌شکند و تمام انرژی ذخیره‌شده را به صورت حرکت (لرزه) آزاد می‌کند. زمین‌لرزه نیز دقیقاً همین‌طور رخ می‌دهد.
انواع امواج لرزه‌ای: مسافران درون زمین
امواج لرزه‌ای به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: امواج داخلی۶ و امواج سطحی۷. امواج داخلی می‌توانند از درون اعماق زمین عبور کنند، در حالی که امواج سطحی فقط در لایه‌های سطحی زمین حرکت می‌کنند و معمولاً باعث بیشترین خسارت می‌شوند. تمرکز مقیاس امواج داخلی بر روی امواج نوع اول است.
| نوع موج | نام کامل | سرعت حرکت | نوع حرکت و اثر |
|---|---|---|---|
| موج P ۳ | موج اولیه (امواج فشاری) |
سریع‌ترین | مانند حرکت در فنر؛ مواد را به جلو و عقب می‌فشارد. |
| موج S ۴ | موج ثانویه (امواج برشی) |
کندتر از P | مانند تکان دادن طناب؛ مواد را به صورت عمود بر جهت موج می‌جنباند. |
مقیاس بزرگی امواج داخلی (Mb یا Mw) چیست؟
مقیاس امواج داخلی که به آن بزرگی موج حجمی نیز می‌گویند، یک عدد است که بزرگی زمین‌لرزه را بر اساس دامنه (بزرگی نوسان) امواج داخلی P و S اندازه‌گیری می‌کند. این مقیاس با نماد $M_b$ نشان داده می‌شود.
لگاریتم در این فرمول به این معنی است که افزایش یک واحدی در مقیاس $M_b$ (مثلاً از ۴ به ۵) نشان‌دهنده افزایش ۱۰ برابری در دامنه امواج ثبت‌شده است. این یک مقیاس لگاریتمی است، درست مانند مقیاس ریشتر که ممکن است نام آن را شنیده باشید.
کاربرد مقیاس Mb در عمل و یک مثال عینی
از این مقیاس به ویژه برای زمین‌لرزه‌های دورافتاده و عمیق استفاده می‌شود. از آنجایی که امواج داخلی می‌توانند مسافت‌های بسیار طولانی را در درون زمین طی کنند، حتی اگر زمین‌لرزه در قاره دیگری رخ داده باشد، ایستگاه‌های لرزه‌نگاری در ایران نیز می‌توانند امواج P و S آن را ثبت و بزرگی آن را با $M_b$ محاسبه کنند.
مثال: فرض کنید یک زمین‌لرزه بزرگ در اعماق اقیانوس آرام رخ می‌دهد. اولین موجی که به یک ایستگاه لرزه‌نگاری در تهران میرسد، موج P است. لرزه‌سنج این موج را ثبت می‌کند. دانشمندان با نگاه به نمودار ثبت‌شده (لرزه‌نگاشت)، بزرگ‌ترین نوسان (دامنه) مربوط به موج P را اندازه می‌گیرند. سپس با استفاده از فاصله دقیق تهران تا کانون زمین‌لرزه و قرار دادن این اعداد در فرمول، عدد بزرگی $M_b$ را به دست می‌آورند. این عدد به سرعت به سازمان‌های مدیریت بحران اعلام می‌شود تا بتوانند برآورد اولیه‌ای از قدرت زمین‌لرزه داشته باشند، حتی اگر هزاران کیلومتر با آن فاصله داشته باشند.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
خیر. مقیاس ریشتر یکی از اولین مقیاس‌های بزرگی بود که برای زمین‌لرزه‌های محلی و با کانون کم‌عمق در کالیفرنیا طراحی شد. در مقابل، مقیاس $M_b$ برای زمین‌لرزه‌های دور و عمیق‌تر در سراسر جهان کاربرد بهتری دارد. امروزه از مقیاس $M_w$ (مقیاس گشتاوری) که دقیق‌تر است و برای زمین‌لرزه‌های بسیار بزرگ اشباع نمی‌شود، بیشتر استفاده می‌گردد.
دلیل این است که روش‌های مختلفی برای محاسبه بزرگی وجود دارد (مانند $M_b$, $M_w$, $M_L$). هر روش بر اساس نوع خاصی از امواج یا پارامترهای دیگر عمل می‌کند. در ساعات اولیه پس از یک زمین‌لرزه بزرگ، مراکز مختلف ممکن است با استفاده از داده‌های اولیه و روش‌های متفاوت، اعداد کمی متفاوت گزارش دهند که با گذشت زمان و تجزیه‌وتحلیل کامل‌تر داده‌ها، به یک عدد نهایی و دقیق‌تر (عمدتاً $M_w$) همگرا شدن می‌کنند.
مقیاس بزرگی (مانند $M_b$) یک عدد واحد است که مقدار انرژی آزادشده در کانون زمین‌لرزه را توصیف می‌کند. این عدد برای یک زمین‌لرزه مشخص، در همه‌جا یکسان است. اما مقیاس شدت (مانند مقیاس اصلاح‌شده مرکالی) اثرات زمین‌لرزه را در یک مکان خاص توصیف می‌کند. شدت در مکان‌های مختلف، بسته به فاصله از مرکز زمین‌لرزه، نوع خاک و طراحی ساختمان‌ها، می‌تواند متفاوت باشد.
پاورقی
۱ مقیاس امواج داخلی (بزرگی موج حجمی - $M_b$)
۲ امواج لرزه‌ای (Seismic Waves)
۳ امواج P (Primary Waves یا امواج فشاری/طولی)
۴ امواج S (Secondary Waves یا امواج برشی)
۵ لرزه‌سنج (Seismometer)
۶ امواج داخلی (Body Waves)
۷ امواج سطحی (Surface Waves)
