لماذا نزلنا على مقياس ريختر؟

كيف يتم قياس قوة الزلازل؟

يبدو قياس شدة الزلزال واضحًا جدًا بالنسبة لنا اليوم، لدرجة أنه من الصعب تخيل تقرير إخباري عن زلزال دون ذكر شدة الضوضاء. يندهش معظمنا من قوة الطبيعة عندما نسمع زلزالًا بقوة 8 أو 9 درجات، والدمار الذي يحدثه مثل هذا الزلزال، وننتقل إلى جدول الأعمال بهزات استهجان عند وقوع زلزال بقوة 3 أو 4 درجات، لكننا لا نستسلم رأينا في معنى هذه الأرقام. هذا هو بالضبط ما نحن هنا من أجله.

على أرض وعرة

تشكلت الأرض منذ حوالي 4.6 مليار سنة كجسم حار إلى حد ما. ومنذ ذلك الحين، بدأ يبرد ويتصلب تدريجيًا، لكن قلبه لا يزال سائلًا وساخنًا. وبشكل أكثر دقة، يتكون اللب الداخلي من معادن صلبة، خاصة الحديد والنيكل، وبيئة اللب الخارجي سائلة، عند درجة حرارة قد تصل إلى 10,000 درجة. ويتكون اللب من غلاف من الصخور الساخنة والمنصهرة، ويبلغ سمكه حوالي 3,000 كيلومتر، وتبلغ درجة حرارته أيضًا عدة آلاف من الدرجات. يتم تغليف هذا العمل الفقاقيع والساخن بالكامل بطبقة رقيقة - بضع عشرات من الكيلومترات فقط - من الصخور الصلبة. أكثر من ثلثي هذا السطح الصخري مغطى بالمياه، وعلى الثلث المتبقي يتجمع حوالي ثمانية مليارات شخص، يحاولون أن يعيشوا حياة طبيعية، دون الالتفات إلى طنين القنبلة تحت أقدامهم.

القشرة الأرضية ليست موحدة. ويتكون الجزء الخارجي منها من كتل ضخمة من الصخور، والتي يسميها الجيولوجيون "الألواح". كيف ضخمة؟ وبحسب النظرية المقبولة هناك تسع صفائح رئيسية تشكل الجزء العلوي من القشرة. وهي في حركة مستمرة بسبب تيارات الصخور السائلة الموجودة تحتها، وكذلك بسبب الجاذبية التي تسحبها في الاتجاه المعاكس - إلى مركز الأرض. في بعض الأحيان، تؤدي الحركة إلى احتكاك الألواح ببعضها البعض، أو حتى تداخلها قليلاً مع بعضها البعض. وعلى المدى الطويل، فإن هذه القوى مجتمعة مع الضغط ودرجة الحرارة هي التي تتسبب في تكوين الجبال وتكوين سطح الأرض كما نعرفه. ومع ذلك، على المدى القصير، هذه التصادمات والاحتكاكات هي التي تسبب الزلازل. أغلب المناطق المعرضة لمثل هذه الهزات تقع في الحدود بين الصفائح مثل منطقة اليابان والفلبين وصدع سان أندرياس في كاليفورنيا وأيضا الصدع السوري الأفريقي ومنه العربة ووادي الأردن منطقة؛ جزء.

قياس شخصي
تسببت الزلازل في أضرار كثيرة منذ زمن سحيق، لكن فكرة تصنيف شدتها بشكل منظم هي فكرة جديدة نسبيا. في عام 1902، طور الجيولوجي الإيطالي (والكاهن) جوزيبي ميركالي مقياسًا لتصنيف شدة الزلازل. وشمل مقياسه 12 درجة من الشدة، وتم التصنيف حسب تأثير الضوضاء وبحسب شعور الأشخاص الذين تعرضوا للزلزال. على سبيل المثال، حصل الزلزال الذي تسبب في اهتزاز الثريات فقط على تقييم 1 أو 2، في حين أن الزلزال الذي دمر العديد من المباني وتسبب في ذعر عام كبير كان من الممكن أن يحصل على تقييم 10. وكان العيب الكبير في هذه الطريقة هو عدم موضوعيتها - لقد كانت مبنية بشكل أساسي على المشاعر الإنسانية، وكانت تعتمد على عوامل لا ترتبط بشكل مباشر بالظاهرة الطبيعية نفسها، مثل جودة البناء (في حي بيوته المتهالكة مصنوعة من الطين، من المؤكد أن المزيد من الضرر سيحدث مما هو عليه في حي البيوت الحجرية الصلبة، بنفس شدة الضوضاء). كما أن طريقة ماركالي لم تسمح بتقييم الزلازل التي حدثت في مناطق غير مأهولة، أو ذات كثافة سكانية منخفضة. في العقود الأولى من القرن العشرين، حاول العلماء في جميع أنحاء العالم تحسين طريقة التصنيف وجعلها أكثر علمية. وفي النهاية، كان الأسلوب الذي تم اختياره هو أسلوب الباحث الأمريكي الشاب تشارلز ريختر.

طريقة عالمية
ولد ريختر عام 1900 في ولاية أوهايو، وبعد طلاق والديه، انتقل مع عائلة جده إلى لوس أنجلوس، حيث أكمل بنجاح دراسات الفيزياء في جامعة ستانفورد. وفي سن 28، حصل على الدكتوراه في الفيزياء النظرية من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (CalTech)، وعرض عليه رئيس الجامعة منصبًا في مختبر الزلازل الجديد في الجامعة، حيث جمع بين معرفته بالفيزياء مع دراسة الأرض. وكان مدير المختبر هو العالم الذي وصل لتوه من ألمانيا، البروفيسور بينو جوتنبرج، بعد أن تم منع ترقيته هناك بسبب أصله اليهودي. كان الزميلان الجديدان متوافقين بشكل رائع، وكانا منخرطين في مهمة تطوير نظام تصنيف للزلازل. وكانت الفكرة الأصلية هي نشر سجل منظم للزلازل التي شهدتها ولاية كاليفورنيا، ولذلك سعى الباحثان إلى تطوير طريقة لقياس شدتها، حتى يمكن مقارنتها. تعتمد الطريقة التي طورها ريختر على جهاز قياس الزلازل، وهو جهاز يتكون من إبرة حساسة للاهتزازات، والتي ترسم الاهتزازات على لفة من الورق.

بنى ريختر المقياس بناءً على اهتزازات نوع معين من أجهزة قياس الزلازل، على بعد مائة كيلومتر من مركز الزلزال. نظرًا لوجود اختلافات كبيرة جدًا في شدة الزلازل في جنوب كاليفورنيا، اقترح جوتنبرج جعل المقياس لوغاريتميًا. وهذا يعني أن الضوضاء من المستوى 7 أعلى بعشر مرات من الضوضاء من المستوى 6 وأعلى بمئة مرة من الضوضاء من المستوى 5. نشر ريختر وجوتنبرج مقياسهما في عام 1935. وسرعان ما تم تكييف الصيغة التي طوروها للتعامل مع الزلازل في كاليفورنيا مع أماكن أخرى في العالم. ومع ذلك، رفضت جوتنبرج، وأصبحت مرتبطة بشكل أساسي باسم ريختر. وتفوق مقياس ريختر على العديد من المقاييس الأخرى التي تم تطويرها في ذلك الوقت، والتي كانت تقيس أنواعًا معينة من الموجات، أو مدة الضوضاء. العيب الرئيسي لمقياس ريختر هو أنه غير مناسب لقياس الزلازل القوية بشكل خاص، كما أنه غير مناسب لحساب شدة الزلازل القوية بشكل خاص. وبعد عدة عقود تم فيها استخدام مقياس ريختر كأداة القياس الرئيسية، أفسح المجال لمقياس جديد وأكثر تطوراً.

جهاز قياس الزلازل في غرفة المعيشة
كما تم تطوير المقياس الجديد – مثل مقياس ريختر – في مختبر الزلازل في كال تك. اقترح البروفيسوران توماس هانكس (هانكس) وهيرو كاناموري (كاناموري) مؤشرًا جديدًا، لا يأخذ في الاعتبار الموجة الزلزالية فحسب، بل الطاقة المنطلقة في الزلزال. يتم التعبير عن الطاقة من خلال حساب اللحظة الزلزالية، والتي تأخذ في الاعتبار الاهتزازات الأرضية وحجم المنطقة التي يتم الشعور بها وخصائص صلابة الأرض. ومع ذلك، لا يتم قياس معظم هذه المعلمات في الوقت الحقيقي، ولكن يتم ترجيحها باستخدام القياس السيزموغرافي. ومن حيث القياس نفسه، لا يوجد فرق كبير بين مقياس ريختر ومقياس القدر، إلا أن استخدام صيغة حسابية مختلفة، والتي دخلت حيز الاستخدام عام 1979، يجعل مقياس القدر حسب اللحظة (أو باختصار: مقياس القوة) أكثر دقة من مقياس ريختر، خاصة في الشدة العالية للزلازل، وفي حساب شدة الزلازل البعيدة. في السنوات الأخيرة، أصبح مقياس القوة هو المقياس العالمي لقياس الزلازل. والشدة المنشورة في وسائل الإعلام هي أيضاً بحسب مقياس الضخامة، لكن الكثير من وسائل الإعلام ما زالت تقول إنها وفق مقياس ريختر، إما من باب العادة أو من قلة الوعي. ومن الممكن أن تساهم شخصية ريختر أيضًا في التماثل المطلق بينه وبين قياس الزلازل. وكان حتى وفاته (عام 1985) نور الميدان وظلاله، وكان يرد شخصياً على كثير من الاستفسارات وعلى كل سؤال يوجه إليه. تقول الأسطورة أيضًا أنه احتفظ بجهاز قياس الزلازل في غرفة المعيشة بمنزله في لوس أنجلوس، ليكون على علم بكل زلزال.

دون سابق إنذار
ويعد قياس شدة الزلازل مهمة علمية بسيطة نسبيا مقارنة بالتحدي الحقيقي الذي يحاول الجيولوجيون مواجهته منذ عقود - حتى الآن دون نجاح - للتنبؤ بالهزات القوية مقدما. تحدث الزلازل الصغيرة آلاف المرات في السنة، ولا يتم الشعور بالغالبية العظمى منها على الإطلاق. ومع ذلك، لا يملك العلماء حاليًا طريقة للتقدير المسبق لموعد ومكان حدوث حركات الصفائح التي ستسبب ضوضاء كبيرة، بل ومدمرة. ويحاول الباحثون اليوم تطوير مقاييس من شأنها إعطاء تحذير لبضع دقائق، مثل أجهزة الاستشعار الحساسة التي سيتم دفنها في الأرض في الأماكن المعرضة، وسوف تحذر من الحركات الصغيرة نسبيا - التي لا يتم الشعور بها على الأرض -. التي تحدث قبل دقائق قليلة من الضوضاء الرئيسية. مثل هذا النظام يمكن أن يسمح بإجلاء الناس من المباني قبل حدوث الضجيج مباشرة، وإنقاذ حياة الآلاف، حتى لو لم يمنع انهيار المنازل. ومع ذلك، لم يتمكن الباحثون حتى الآن من تطوير مثل هذه الأنظمة، كما أن القدرة على التنبؤ بالزلازل القوية اليوم لا تختلف كثيرًا عن القدرة التي كانت لدى الأنبياء منذ آلاف السنين.

زلزال نيبال – نتيجة اصطدام الصفيحة الهندية بالصفيحة الأوراسية في منطقة الهيمالايا