Na sismologia , magnitude é a representação logarítmica do momento sísmico , que é, por si só, uma medida da energia liberada por um terremoto .
Quanto mais energia o terremoto liberou, maior a magnitude: um aumento na magnitude de 1 corresponde a um aumento de 30 vezes na energia e um aumento de 10 vezes na amplitude do movimento.
A mídia costuma usar os termos escala Richter ou escala Richter aberta , mas esses termos estão incorretos: a escala Richter, stricto sensu, é uma escala local, especialmente adaptada aos terremotos da Califórnia. As magnitudes normalmente citadas hoje em dia são, na verdade, magnitudes de momento (denotadas M w ou M ).
Magnitude e intensidade (como a escala de Mercalli ) são medidas de duas magnitudes diferentes. A intensidade é uma medida dos danos causados por um terremoto. Enquanto um terremoto teoricamente tem apenas um valor de magnitude (na prática, vários valores de magnitude podem ser citados, dependendo de como os cálculos foram feitos), a intensidade varia dependendo de onde o observador está localizado. Existem muitas relações entre a intensidade máxima sentida e a magnitude, mas elas dependem muito do contexto geológico local e essas relações são usadas principalmente para estimar a magnitude de terremotos históricos (para os quais não houve medição de magnitude).
Existem vários tipos de magnitudes:
Hoje, as magnitudes veiculadas pela mídia, principalmente do USGS (Instituto de Estudos Geológicos dos Estados Unidos), são as magnitudes do momento. O uso da expressão "magnitude na escala Richter" é inadequado, especialmente para terremotos de grande magnitude (maior que 6,5-7).
A primeira estimativa de magnitude foi desenvolvida em 1935 por Charles Francis Richter para classificar os sismogramas registrados localmente na Califórnia . Originalmente, essa escala é a medida da amplitude em micrômetros em um sismógrafo do tipo Wood-Anderson (pt) de um terremoto localizado a 100 km de distância . Essa medição só é confiável em distâncias muito curtas e agora é chamada de magnitude local.
A chamada magnitude Richter é estabelecida na medição da amplitude máxima das ondas sísmicas em um sismograma . A magnitude é definida como o logaritmo decimal deste valor. Esta definição muito geral mostra claramente a natureza empírica desta medição que depende por um lado do tipo de sismômetro e por outro lado do tipo de elaboração gráfica usada para produzir o sismograma no qual a medição é feita. Este último também é muito variável de uma estação sísmica para outra porque a radiação sísmica de um terremoto não é homogênea (ver mecanismo no foco ).
A definição original dada por Richter em 1935 , agora chamada de magnitude local ou M L , é uma escala logarítmica simples da forma: onde representa a amplitude máxima medida no sismograma, é uma amplitude de referência correspondente a um terremoto de magnitude 0 a 100 km , é a distância epicentral (km) e é uma constante de calibração. Além da inomogeneidade dessa equação, marcando ainda mais seu caráter empírico, as constantes de calibração ( ec) tornam essa definição válida apenas localmente. Por exemplo, na definição original onde a calibração é realizada em terremotos moderados do sul da Califórnia registrados com um sismógrafo do tipo Wood-Anderson, et .
A escala Richter sendo uma medida local, uma nova magnitude chamada M S ou magnitude das ondas de superfície, foi introduzida em 1936. Beno Gutenberg e Charles Richter propõem uma magnitude que é baseada na amplitude das ondas de superfície (em geral a onda de Rayleigh em a componente vertical do sismograma) para distâncias teleseísicas (distância maior que 30 °) e por um período de 20 segundos (período natural dos sismógrafos usados). Sua formulação é semelhante à anterior onde é a amplitude medida, é a distância epicentral expressa em graus e são constantes de calibração. Esta medida ainda é usada hoje. Porém, além de seu caráter empírico e do problema de saturação (veja abaixo ), possui dois pontos fracos. O primeiro é a sua inutilidade para terremotos profundos (profundidade superior a 100 km ) que não geram ondas de superfície. O segundo problema é que as ondas de superfície são os últimos trens de ondas a chegar. Como parte de uma rede de alerta, é essencial ser capaz de estimar a magnitude do terremoto o mais rápido possível.
A magnitude das ondas de volume anotadas m b (b para “ ondas corporais ”) é, portanto, uma medida, introduzida em 1956 , que é feita no primeiro trem de ondas P e permite uma estimativa rápida da importância do terremoto. Sua formulação depende do período dominante do sinal: onde é a amplitude máxima medida, é a distância epicentral (sempre em graus) e é a profundidade hipocentral. é uma função de calibração que depende dos dois parâmetros anteriores. Em geral, o período dominante é em torno de um segundo, período mínimo das ondas P para distâncias teleseísmicas ( ) . Mais uma vez, o problema com essa medição é sua rápida saturação com magnitude.
Outras magnitudes são usadas, especialmente em escala local ou regional. A magnitude da duração é freqüentemente usada para microssismicidade e é obtida como seu nome sugere medindo a duração em segundos do sinal no sismograma. Existe uma literatura abundante sobre as regressões entre essas diferentes medidas, a fim de tentar criar relações de transição de uma para a outra. Este é sempre um exercício difícil. A disparidade dessas medidas, seja devido ao tipo de onda, o tipo de sensor e sua frequência natural , a distância, o tipo de magnitude utilizada, explica facilmente a grande variabilidade da medição da magnitude de 'um terremoto no horas após a sua ocorrência.
Para superar as limitações das magnitudes m b e M S , Hiroo Kanamori e Thomas Hanks introduziram em 1977 e 1979 uma nova magnitude, a magnitude do momento . Embora menos imediata de estimar, essa magnitude está diretamente relacionada a uma grandeza física, o momento sísmico , que mede a energia emitida pelo terremoto. Esta magnitude tem a sigla M w ou M . É o mais utilizado atualmente pelos cientistas.
O principal problema com a escala Richter M L e as magnitudes m b e M S é o da saturação. Esse fenômeno está associado ao período em que a medição é realizada. É imprescindível que esta medição seja feita em um período maior do que a duração da emissão da fonte sísmica. No entanto, para grandes terremotos, esse tempo pode ser muito longo. O caso extremo é o do terremoto de Sumatra em 2004, onde a emissão da fonte durou pelo menos 600 segundos .
Se considerarmos:
então, uma duração de emissão de 1 s corresponde a uma magnitude 4,6 e uma duração de emissão de 20 s corresponde a uma magnitude 7,2 . Assim, qualquer medida de magnitude com m b (medida em ondas P ) começa a ser subestimada acima de 4,6 e o mesmo vale para M S para terremotos de magnitude maior que 7,2 .
Este problema de saturação foi destacado durante a estimativa da magnitude do terremoto do Chile de 1960 , magnitude superior a 9,0. A magnitude do momento foi, portanto, criada para superar essa dificuldade. No entanto, a estimativa de magnitudes muito grandes apresenta um problema. O terremoto de Sumatra de 2004 também desafiou os métodos que calculam o momento sísmico e, portanto, a magnitude. A duração muito longa da fonte torna necessário considerar sinais de frequência muito baixa. Uma estimativa da magnitude foi então feita do próprio modo o mais sério da terra ( 0 S 2 - período de 53,9 min ). Esta estimativa (momento sísmico de 6,5 × 10 22 N m correspondendo a uma magnitude de 9,15) tem uma incerteza de um fator de 2 , principalmente devido à complexidade e tamanho da fonte sísmica.
Como a escala é o logaritmo de uma amplitude, ela é aberta e não tem limite superior. Na prática, terremotos de magnitude 9,0 são excepcionais e os efeitos de maiores magnitudes não são mais descritos separadamente. O mais poderoso terremoto medido, atingindo o valor de 9,5, foi o de 1960 no Chile .
Descrição | Magnitude do momento | Efeitos | Frequência média global |
---|---|---|---|
Microfone | menos de 1,9 | Micro terremoto, não sentido. | 8.000 por dia |
Muito menor | 2,0 a 2,9 | Normalmente não é sentido, mas detectado / registrado. | 1.000 por dia |
Menor | 3,0 a 3,9 | Freqüentemente sentido sem causar danos. | 50.000 por ano |
Luz | 4,0 a 4,9 | Agitação perceptível de objetos dentro das casas, ruídos conflitantes. O dano continua muito pequeno. | 6.000 por ano |
Moderado | 5,0 a 5,9 | Pode causar danos significativos a edifícios mal projetados em áreas restritas. Nenhum dano a edifícios bem construídos. | 800 por ano |
Forte | 6,0 a 6,9 | Pode causar sérios danos por várias dezenas de quilômetros. Apenas edifícios adaptados resistem perto do centro. | 120 por ano |
Muito forte | 7,0 a 7,9 | Pode causar danos graves em grandes áreas; todos os edifícios são afetados perto do centro. | 18 por ano |
Maior | 8,0 a 8,9 | Pode causar danos muito graves em áreas com centenas de quilômetros ao redor. Grandes danos a todos os edifícios, incluindo dezenas de quilômetros do centro. | 1 por ano |
Devastador | 9.0 e acima | Devastam áreas por centenas de quilômetros ao redor. Danos em mais de 1.000 quilômetros ao redor. | 1 a 5 por século |
Para um determinado local, a distribuição de terremotos segue uma lei de Gutenberg-Richter .