تحديد و قياس الزلازل
يعتبر اختراع وتطوير الأجهزة الحساسة التي تتعامل مع الزلازل هو من أهم الأشياء التي تشغل علماء الزلازل حيث أن هذه الأجهزة تعمل على رصد الزلازل وقياس قوتها وعمقها وتحديد موقعها ووقتها بدقة عالية.
من أهم الأجهزة المستخدمة والمشهورة في مجال الزلازل هو السيزموميتر، وهو جهاز حساس وفكرته بسيطة وغير معقدة وتتلخص في ثقل أو كتلة معلقة بزنبرك مرن (لكي تقاوم ادني حركة) موصولة بجسم الجهاز المثبت على الأرض، عند اهتزاز الأرض يهتز جسم الجهاز لكن الكتلة تبقى تقريبا ثابتة لا تهتز وذلك بفعل الزنبرك المرن و بفعل الجاذبية الأرضية حيث تكون هذه الكتلة نقطة مرجعية لتحديد مقدار الحركة الأرضية.
طريقة عمل السيزموجراف( السيزموميتر + اداة التسجيل)
إن جهاز السيزموميتر بنفسه لا يسجل الحركة التي يقيسها لكنه موصول بأداة تسجيل ثابتة لرصد الحركات الأرضية و يطلق على الجهاز الذي يحتوي السيزموميتر وأداة التسجيل بالسيزموجراف، اخترع الصينيون القدامى اول جهاز سيزموجراف بدائي في عام 132 قبل الميلاد وقد اخترعه عالم يدعى شوكو وهو مكون من وعاء به كتلة متحركة وموصول بالوعاء ثمانية فروع كل فرع على شكل تنين وفي فم كل تنين توجد كرة صغيرة بحيث ان فم كل تنين قابل للحركة وممتد الى داخل الوعاء، وعند حدوث اي زلزال تتحرك الكتلة بداخل الوعاء بتجاه معين وتحرك فم التنين الذي بدوره يلقي بالكرة ليتم التقاطها من قبل وعاء صغير على شكل فم ضفدع وبهذه الطريقة يمكن ان نحدد الاتجاة الذي جاء منه الزلزال دون ان نحصل على اي معلومات اخرى عن الزلزال
تحديد و قياس الزلازل
يعتبر اختراع وتطوير الأجهزة الحساسة التي تتعامل مع الزلازل هو من أهم الأشياء التي تشغل علماء الزلازل حيث أن هذه الأجهزة تعمل على رصد الزلازل وقياس قوتها وعمقها وتحديد موقعها ووقتها بدقة عالية.
من أهم الأجهزة المستخدمة والمشهورة في مجال الزلازل هو السيزموميتر، وهو جهاز حساس وفكرته بسيطة وغير معقدة وتتلخص في ثقل أو كتلة معلقة بزنبرك مرن (لكي تقاوم ادني حركة) موصولة بجسم الجهاز المثبت على الأرض، عند اهتزاز الأرض يهتز جسم الجهاز لكن الكتلة تبقى تقريبا ثابتة لا تهتز وذلك بفعل الزنبرك المرن و بفعل الجاذبية الأرضية حيث تكون هذه الكتلة نقطة مرجعية لتحديد مقدار الحركة الأرضية.
طريقة عمل السيزموجراف( السيزموميتر + اداة التسجيل)
إن جهاز السيزموميتر بنفسه لا يسجل الحركة التي يقيسها لكنه موصول بأداة تسجيل ثابتة لرصد الحركات الأرضية و يطلق على الجهاز الذي يحتوي السيزموميتر وأداة التسجيل بالسيزموجراف، اخترع الصينيون القدامى اول جهاز سيزموجراف بدائي في عام 132 قبل الميلاد وقد اخترعه عالم يدعى شوكو وهو مكون من وعاء به كتلة متحركة وموصول بالوعاء ثمانية فروع كل فرع على شكل تنين وفي فم كل تنين توجد كرة صغيرة بحيث ان فم كل تنين قابل للحركة وممتد الى داخل الوعاء، وعند حدوث اي زلزال تتحرك الكتلة بداخل الوعاء بتجاه معين وتحرك فم التنين الذي بدوره يلقي بالكرة ليتم التقاطها من قبل وعاء صغير على شكل فم ضفدع وبهذه الطريقة يمكن ان نحدد الاتجاة الذي جاء منه الزلزال دون ان نحصل على اي معلومات اخرى عن الزلزال.
نموذج لاول جهاز سيزموجراف اخترعه الصينيون
في السيزموجراف الحديث يتم تسجيل البيانات بصورة الكترونية ورقمية ليتم حفضها واستعراضها على اجهزة الحاسب الالي اما في السابق فكان التسجيل على ورق ملفوف في اسطوانات دائرية متحركة ويكون التسجيل بقلم أو شعرة ممتدة من الكتلة المعلقة وتتحرك بمرونة على الاسطوانة المتحركة، يتم تسجيل الأمواج الزلزالية على شكل أمواج متعرجة ذات حواف حادة و بارتفاعات مختلفة تمثل مقدار وكمية الحركة المسجلة حيث تسمى الورقة التي يسجل عليها القياس الزلزالي بالسيزموجرام.
هناك شبكة من أجهزة الرصد الزلزالي الموزعة في جميع أنحاء العالم والتي تعمل على مدار الساعة لتسجيل ودراسة الزلازل فبعد ثواني أو دقائق من حصول الزلزال تقوم محطات الرصد البعيدة بتسجيل الزلازل إذ أن الزلازل الكبيرة يمكن أن تسجلها جميع أجهزة الرصد الزلزالي في العالم.
تتحرك الأمواج الزلزالية بسرعات مختلفة حيث تصل إلى السيزموجراف في أوقات متفاوتة، ففي باديء الأمر تصل الأمواج الأولية ثم تتبعها الأمواج الثانوية تليها أمواج السطح، ويمكن التفريق بين الأنواع الثلاثة على ورقة السيزموجرام حيث يقوم الخبراء بتحليل هذه الأمواج واستخلاص اكبر قدر من المعلومات منها ومعرفة موقع وقوة ووقت وعمق الزلزال.
قوة الزلزال
حجم أو قوة الزلزال يمكن أن يقاس بطريقتين مختلفتين:
الطريقة الأولى وتتعلق بمعرفة كم و مقدار الخسائر والتدمير الذي خلفه الزلزال وهذا ما يعرف بقياس شدة الزلزال ويمكن تعريفه بشكل مبسط على انه قياس تأثير الزلزال على الناس والعمران، يعبر عن شدة الزلزال بالأرقام الرومانية عادة حيث تتدرج حسب الشدة من 1 (i) إلى 12(xii) في مقياس ميركالي المعدل.
مقياس ميركالي المعدل لقياس شدة الزلازل
درجة الزلزال التأثير الذي ينتج عنه
I
لا يحس إلا من قبل البعض اليسير وذلك عند توفر أحسن الظروف
Ii
يحس به بعض الأشخاص الذين هم في وضع الاسترخاء وخاصة قاطني الطوابق العليا في المباني
Iii
يحس به بصورة جيدة داخل المباني وخاصة في الطوابق العليا لكن الكثيرين لا يميزون انه زلزال
Iv
خلال ساعات النهار يحس به معظم من في المنازل والقليل ممن هم خارج المنازل واهتزازه اقرب ما يكون بصطدام شاحنة ثقيلة بالمبنى
V
يحس به غالبية الناس و ينتبه له الكثيرين كما يحدث بعض الاضطراب في الأشجار والبرك والمنشئات الطويلة
Vi
يحس به الجميع ويكون حالة من الرعب والتدافع خارج المباني كما قد يخلف بعض الدمار من أمثلة تشقق الأعمدة والمداخن وتحرك الأثاث الثقيل
Vii الجميع يهرعون ويتدافعون خارج المباني وتحدث أضرارا طفيفة بالمباني حسنة التصميم والمقاومة للزلازل وأضرارا متوسطة بالمباني التقليدية جيدة البناء وأضرار واضحة في المباني رديئة التصميم والبناء
Viii بعض الدمار في المنشئات متقنة التصميم ودمار واضح في المباني التقليدية مع بعض الانهيارات، دمار كبير في المنشئات رديئة التصميم قد يبدوا على شكل انهيار المداخن والجدران و الأعمدة وتداعي في هيكل المبنى
Ix دمار واضح في المنشئات متقنة التصميم، المباني رفعت عن قواعدها، تشققات واضحة على الأرض
X دمار في بعض المباني الخشبية متقنة التصميم، معظم مشاريع التعمير و هياكل المنشئات مدمرة، تشققات على جسم الأرض
Xi القلة اليسيرة من المنشئات بقيت واقفة والمباني دمرت تماما، تشققات و صدوع كبيرة على الأرض
Xii
دمار شامل، يمكن رؤية الأمواج وهي تهز الأرض والأجسام تتطاير في الهواء من قوة الهزة
مع أن شدة الزلزال يمكن أن تسجل بشكل واسع في العالم إلا أن استخدامها يطرح العديد من التساؤلات المتعلقة بمدى دقتها، فمن المعلوم أن شدة الزلزال تتناقص تدريجيا كلما ابتعدنا عن مركز الزلزال كما أن المناطق تختلف في تأثرها بالزلازل من مكان إلي آخر حسب طبيعة المنطقة، كذلك فان أسلوب ونظام تقييم أضرار الزلازل تختلف باختلاف المجتمعات والشعوب بالإضافة إلى أن زلازل البحر لا يمكن حساب شدتها من خلال تقييم الأضرار في المنطقة.
ومن هذا المنطلق تم إيجاد طريقة أخرى لقياس قوة الزلزال تعتمد على كمية الطاقة المحررة من بؤرة الزلزال، ومن المعلوم انه كلما كبر الزلزال كلما كانت الحركة والاهتزازات الأرضية المصاحبة له اكبر وذلك يظهر جليا عند قياس سعة الأمواج المسجلة على السيزموجرام.
هناك معادلات معلومة عادة ما يستخدمها الخبراء لاستخراج قيمة معينة تمثل مقدار الطاقة التي أطلقها الزلزال، ويمثل التعبير بهذه القيمة مقياس ريختر حيث انه مقياس لوغارثمي رياضي للحركات الأرضية وتاريخيا كانت معظم قيم هذا المقياس تتفاوت بين الصفر وحتى 9 وقد يحدث أن يخرج الزلزال من حدود هذه القيم فعلى سبيل المثال زلزال بقوة اكبر من 9 درجات محتمل الوقوع إلا أن ذلك نادر جدا لان الصخور في العادة لا تتحمل الضغط الشديد فتحرر الطاقة المخزونة بها قبل أن تصل إلى الحد الذي يسمح لها بإطلاق زلزال قوته 9 درجات أو أكثر.
مقياس ريختر لقياس طاقة الزلزال
صفة الزلزال
قوة الزلزال (مقياس ريختر) التأثير قرب مركز الزلزال إحصائيات الحدوث سنويا
صغير جدا < 2.0 غير محسوس بشكل عام ولكن يتم تسجيله 600,000
2.0 - 2.9 ممكن إدراكه بشكل صعب 300,000
صغير 3.0 - 3.9 يحس به بعض الناس 49,000
خفيف 4.0 - 4.9 يحس به معظم الناس 6,200
متوسط 5.0 – 5.9 ذات تأثير مدمر 800
قوي 6.0 – 6.9 تدمير واضح في المناطق المأهولة بالسكان 266
كبير 7.0 – 7.9 زلزال قوي يخلف دمارا كبيرا 18
ضخم ≥ 8.0 زلزال ضخم يخلف دمارا شاملا 1.4
كما نعلم فان مقياس ريختر هو مقياس رياضي لوغارثمي أي أن الفرق بين درجتين صحيحتين متتاليتين فيه تمثل زيادة بمقدار 10 أضعاف في مقدار الاهتزازات الأرضية وهذه الزيادة بمقدار 10 أضعاف تمثل أيضا زيادة بمقدار 31.5 ضعف في الطاقة المحررة بين الدرجتين فعلى سبيل المثال: الزلزال الذي بقوة 4 درجات بمقياس ريختر يهز الأرض بمقدار اكبر ب 10 أضعاف الزلزال الذي قوته 3 درجات و يطلق طاقة اكبر منه بمقدار 31.5 ضعف، والزلزال الذي بقوة 5 درجات بمقياس ريختر يهز الأرض بمقدار 100 (10*10) مرة أكثر من الزلزال الذي بقوة 3 درجات ويطلق طاقة بمقدار حوالي 1000 (31.5*31.5) مرة أكثر منه.
يمكن القول أن مقياس طاقة الزلزال (ريختر) هو المقياس المعتمد من قبل المحطات العالمية لرصد الزلازل إذ انه ثابت وأكثر دقة في تحديد وقياس الزلازل إذا ما قورن بمقياس شدة الزلازل