ขนาดของแผ่นดินไหว - อ่านสารานุกรมไทย

          ขนาดของแผ่นดินไหวสามารถวัดได้ด้วยเครื่องวัดความไหวสะเทือน (Seismo- graph) หลักการโดยสังเขปของเครื่องมือคือ มีตัวโครงยึดติดกับพื้นดิน เมื่อแผ่นดินมีการเคลื่อนที่ กระดาษกราฟที่ติดอยู่กับโครงจะเคลื่อนที่ตามแผ่นดิน แต่ลูกตุ้มซึ่งมีความเฉื่อยจะไม่เคลื่อนที่ตาม ปากกาที่ผูกติดกับลูกตุ้มก็จะเขียนกราฟลงบนกระดาษ และในขณะเดียวกันกระดาษก็จะหมุนไปด้วยความเร็วคงที่ ทำให้ได้กราฟแสดงความสัมพันธ์ของขนาดการเคลื่อนที่ของแผ่นดินต่อหน่วยเวลา

          การวัดแผ่นดินไหวนิยมวัดอยู่ ๒ แบบ ได้แก่ การวัดขนาด (magnitude) และการวัดความรุนแรง (intensity) การวัดขนาดเป็นการวัดกำลังหรือพลังงานที่ปลดปล่อยในการเกิดแผ่นดินไหว ส่วนการวัดความรุนแรงเป็นการวัดผลกระทบของแผ่นดินไหว ณ จุดใดจุดหนึ่งที่มีต่อคน โครงสร้างอาคาร และพื้นดิน มาตราการวัดแผ่นดินไหวมีอยู่หลายมาตรา ในที่นี้จะกล่าวถึงเฉพาะที่นิยมใช้ทั่วไป ๓ มาตรา ได้แก่ มาตราริกเตอร์ มาตราการวัดขนาดโมเมนต์ และมาตราความรุนแรงเมอร์คัลลี

          ก. มาตราริกเตอร์ มาตราการวัดขนาดแผ่นดินไหวที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในขณะนี้ ได้แก่ มาตราริกเตอร์ ซึ่งเสนอโดยชาลส์ เอฟ. ริกเตอร์ (Charles F. Richter นักวิทยาศาสตร์ด้านแผ่นดินไหวชาวอเมริกัน) ใน พ.ศ. ๒๔๗๘ ริกเตอร์ค้นพบว่า การวัดค่าแผ่นดินไหวที่ดีที่สุด ได้แก่ การวัดพลังงานจลน์ที่เกิดขึ้นในขณะเกิดแผ่นดินไหว ริกเตอร์ได้บันทึกคลื่นแผ่นดินไหวจากเหตุการณ์แผ่นดินไหวจำนวนมาก งานวิจัยของริกเตอร์แสดงให้เห็นว่าพลังงานแผ่นดินไหวที่สูงกว่าจะทำให้เกิดความสูงคลื่น (amplitude) ที่สูงกว่า เมื่อระยะทางห่างจากจุดที่เกิดแผ่นดินไหวเท่ากัน ริกเตอร์ได้หาความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ระหว่างพลังงานกับความสูงคลื่น และปรับแก้ด้วยระยะทางจากศูนย์กลางการเกิดแผ่นดินไหว
          ML  =  log A+D
          ML  ขนาดของแผ่นดินไหว
          A  ความสูงคลื่นหน่วยเป็นมิลลิเมตร
          D ตัวแปรปรับแก้ระยะทางจาก
          ศูนย์กลางแผ่นดินไหว ขึ้นอยู่กับสถานที่เกิดแผ่นดินไหว

         ความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์แสดงเป็นโมโนแกรมได้ดังรูปโมโนแกรมสำหรับเทียบมาตราริกเตอร์ โดยรูปนี้จะใช้ค่าตัวแปรปรับแก้ที่ริกเตอร์ได้เสนอไว้สำหรับพื้นที่ทางตอนใต้ของมลรัฐแคลิฟอร์เนีย ตารางที่ ๑ แสดงผลกระทบที่อาจเกิดขึ้น
จากแผ่นดินไหวขนาดต่างๆ โดยสังเขป ตารางที่ ๒ แสดงขนาดแผ่นดินไหวมาตราริกเตอร์ เปรียบเทียบกับแรงระเบิดทีเอ็นที เนื่องจากขนาดริกเตอร์มาจากสูตรที่เป็นลอการิทึม ขนาดตัวเลขจำนวนเต็ม ๑ ขนาด จะมีค่าความสูงคลื่นต่างกัน ๑๐ เท่า และจะมีพลังงานต่างกัน ๓๑ เท่า ตัวอย่างเช่น แผ่นดินไหวขนาด ๖ ริกเตอร์ จะมีความสูงคลื่นมากกว่าแผ่นดินไหวขนาด ๕ ริกเตอร์ ๑๐ เท่า และมีพลังงานมากกว่า ๓๑ เท่า

          ข. มาตราขนาดโมเมนต์ การวัดขนาดด้วยมาตราริกเตอร์เป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลาย แต่วิธีการของริกเตอร์ยังไม่แม่นตรงนักในเชิงวิทยาศาสตร์ เมื่อมีสถานีตรวจวัดคลื่นแผ่นดินไหวมากขึ้นทั่วโลก ข้อมูลที่ได้แสดงว่า วิธีการของริกเตอร์ใช้ได้ดีเฉพาะในช่วงความถี่และระยะทางหนึ่งเท่านั้น ใน พ.ศ. ๒๕๒๐ ฮิรู คะนะโมะริ (Hiroo Kanamori นักธรณีฟิสิกส์ ชาวญี่ปุ่น) ได้เสนอวิธีวัดพลังงานโดยตรงจากการวัดการเคลื่อนที่ของรอยเลื่อน มาตราการวัดขนาดของคะนะโมะริิเรียกว่า มาตราขนาดโมเมนต์ (Moment Magnitude Scale)

          ค. มาตราความรุนแรงเมอร์คัลลี นอกจากการวัดขนาดแผ่นดินไหว บางครั้งนักธรณีวิทยาใช้มาตราความรุนแรง (Intensity) เพื่ออธิบายผลกระทบที่แตกต่างกันของแผ่นดินไหว มาตราความรุนแรงที่นิยมใช้กัน ได้แก่ มาตราความรุนแรงเมอร์คัลลี (Mercalli Intensity Scale)  ซึ่งมาตราความรุนแรงเมอร์คัลลีกำหนดขึ้นครั้งแรกโดยกวีเซปเป เมอร์คัลลี (Guiseppe Mercalli ชาวอิตาเลียน นักวิทยาศาสตร์ด้านแผ่นดินไหวและภูเขาไฟ) ใน พ.ศ. ๒๔๔๕ และต่อมาปรับปรุงโดยแฮร์รี วูด (Harry Wood นักวิทยาศาสตร์ด้านแผ่นดินไหว ชาวอเมริกัน) และแฟรงก์ นิวแมนน์ (Frank Neumann นักวิทยาศาสตร์ด้านแผ่นดินไหว ชาวอเมริกัน) ใน พ.ศ. ๒๔๗๔ มาตราความรุนแรงเมอร์คัลลีจัดลำดับขั้นความรุนแรงตามเลขโรมันจาก I-XII ความรุนแรงที่ระดับต่างๆ แสดงไว้ในตารางที่ ๓ ส่วนตารางที่ ๔ แสดงการเปรียบเทียบมาตรา ความรุนแรงเมอร์คัลลีกับมาตราริกเตอร์