什么是地震强度？

猛犸 — Thu, 15 May 2008 06:08:04 +0000

本文作者：猛犸

当前对于地震强度的表述方法，主要有两类：震级和烈度。

震级是表示地震本身大小的量度指标，目前比较常用的是里氏震级（Richter magnitude scale）和矩震级（Moment magnitude scale）。目前国家地震局将5月12日的汶川地震判定为7.8级，美国地质局已将此次地震修订为7.9级，这里使用的就是里氏震级。

什么是里氏震级？

里氏震级是由美国的查尔斯·弗兰西斯·里克特（Charles Francis Richter）和本诺·古登堡（Beno Gutenberg）在1935年提出的一种震级标度，以发生地震时产生的水平位移作为判断标准。也就是说，在三种地震波（纵波，横波，面波）中，对地表破坏性最大的面波作为主要判断依据。在里氏震级的定义中，对一个100公里外发生的地震，如果伍德-安德森地震仪记录到地震波的最大振幅为1厘米，则震级为4。

里氏震级是怎样划分的？

根据里氏震级的定义，在震中100公里外，地震仪监测到最大振幅为1微米（千分之一毫米）的地震波，地震便是0级；10微米的地震是1级地震，1毫米的地震就是3级地震。以此类推，里氏震级每上升1级，地震仪记录的地震波振幅增大10倍。

里克特为了让震级更具有通用性，尝试使用地震释放出的能量而不是振幅来修订震级的定义——毕竟人们希望用更为直观的概念来描述地震的强度，而地震能量意味着地震造成的损失。

大地震的能量有多强？

随地震波而来是地底积蓄已久的能量。因为里氏震级并不像摄氏度这样是等分性的指标（即里氏震级不是线性单位而是对数单位），因此每两级地震所释放的能量也相差巨大。根据里克特在1953年提出的公式计算，每一级地震释放的能量都是次一级地震的31.7倍。这意味着，里氏震级每高出0.1级，就会多释放出0.412倍的能量。举例来说，7.9级地震释放的能量是7.8级地震的1.412倍。

一般认为，8级地震将会释放4200000000000000000（4.2乘以10的18次方）焦耳的能量，这相当于十亿吨TNT炸药爆炸的能量。按照到目前为止人类投入战争的最大当量的长崎原子弹来计算的话，相当于同时爆炸了47600颗以上。这次汶川大地震如果是7.8级的话，相当于在那一瞬间，23800颗长崎原子弹在地下十几二十公里处同时爆炸；如果是7.9级，则是33700颗以上。这是一场可怕的灾难，所带来的巨大影响和重大损失是很难估计的。

需要说明的是，地震波传递的能量并不是地震释放出的所有能量，正如如同最强的一阵风并不是整个风暴全部能量一样。

怎样直观判断地震大概震级？

一般来说，我们把地震按强烈程度分为超微震、弱震、有感地震、中强震、强震和大地震六类。

超微震：一般将小于1级的地震称为超微震，人们察觉不到。

弱震：大于、等于1级，小于3级的称为弱震或微震。如果震源不是很浅，这种地震人们一般也不易觉察，只有地震监测机构的地震仪上才能记录下来。

有感地震：大于、等于3级，小于4.5级的称为有感地震。这种地震人们能够感觉到，但一般不会造成破坏。

中强震：大于、等于4.5级，小于6级的称为中强震。中强震是可造成破坏的地震。

强震：大于、等于6级，小于7级的称为强震，是可造成较大破坏的地震。

大地震：大于、等于7级的地震，其中8级以及8级以上的称为巨大地震，会造成严重的破坏。

什么是矩震级？

因为里氏震级是一个指数单位，在地震强到一定程度上的时候，将不会更精确地反应地震强度和震级之间的对应关系，也就是出现了所谓的“震级饱和“问题。实际上，8.2级以上的地震就存在这样的问题了。于是，从反映地震断层错动角度出发，人们提出了一种新的震级标度：矩震级。这是对断层错动引起的地震强度的直接测量，对于特大地震只能用矩震级来进行衡量了。目前，里氏震级和矩震级往往相结合使用。希望我们没有机会只能用矩震级来衡量某次地震的强度。

好像还有个地震烈度？

是的。地震对地表和建筑物等破坏强弱的程度，称为地震烈度。一次地震只有一个震级，但同一次地震对不同地区的破坏程度不同，地震烈度也不一样。一般来说，越远则烈度越小。这就像是在一枚炮弹爆炸时，离它的距离不同，受到的影响也不同。

影响烈度的因素有震级、距震源的远近、地面状况和地层构造等。一次地震只有一个震级，而在不同的地方会表现出不同的烈度。烈度一般分为12度，它是根据人们的感觉和地震时地表产生的变动，还有对建筑物的影响来确定的。我国1976年7月发生的唐山大地震，震中烈度达到了11度；天津市地震烈度为8度；而到了北京市，烈度已经降到6度了。

一般情况下仅就烈度和震源、震级间的关系来说，震级越大、震源越浅，烈度也越大。

地震烈度是如何划分的？

我国把烈度划分为12度，采用罗马数字表示。不同烈度的地震，其影响和破坏力大有区别。

I度：无感——仅仪器能记录到；

II度：微有感——个别敏感的人在完全静止中有感；

III度：少有感——室内少数人在静止中有感，悬挂物轻微摆动；

IV度：多有感——室内大多数人，室外少数人有感，悬挂物摆动，不稳器皿作响；

V度：惊醒——室外大多数人有感，家畜不宁，门窗作响，墙壁表面出现裂纹

VI度：惊慌——人站立不稳，家畜外逃，器皿翻落，简陋棚舍损坏，陡坎滑坡；

VII度：房屋损坏——房屋轻微损坏，牌坊，烟囱损坏，地表出现裂缝及喷沙冒水；

VIII度：建筑物破坏——房屋多有损坏，少数破坏路基塌方，地下管道破裂；

IX度：建筑物普遍破坏——房屋大多数破坏，少数倾倒，牌坊，烟囱等崩塌，铁轨弯曲；

X度：建筑物普遍摧毁——房屋倾倒，道路毁坏，山石大量崩塌，水面大浪扑岸；

XI度：毁灭——房屋大量倒塌，路基堤岸大段崩毁，地表产生很大变化；

XII度：山川易景——一切建筑物普遍毁坏，地形剧烈变化动植物遭毁灭；

早期的烈度表完全以地震造成的宏观后果为依据来划分烈度等级。但宏观烈度表不论制订得如何完善，终究用的是定性的判据，不能排除观察者的主观因素。为此人们一直在寻找一种物理标准来评定烈度，这种物理标准既要同震害现象密切相关，又要便于用仪器测定。首先被研究的物理量是地震时的地面加速度峰值。因为一般认为地震引起的破坏是地震惯性的力量造成的，而这种力量（不可称作惯性力）又决定于地面加速度。这样就给烈度的每一等级附加上地面加速度峰值。结果表明，烈度每增加一度，加速度大约增加一倍。后来加入烈度表的物理量还有地面速度峰值。中国现行的烈度表已经加入了加速度和速度两项物理量数据。

本文在写作和发表过程中，得到桔子帮小帮主和麦烧等松鼠的大力帮助，在此谨以致谢。

本文发表于网易探索频道，略有结构调整。

PS：美国地质局的一个网页上给出的数据是8级震的能量为0.22E+17，这里是出处。不知哪位能给予解释，谢谢。

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