การวัดแผ่นดินไหวในมาตราเมอร์คัลลีย์ใช้เกณฑ์ใด

ลักษณะความรุนแรงโดยเปรียบเทียบ

หากเปรียบเทียบเล่นๆ กับหลอดไฟ ที่มีขนาด 100 วัตต์ Magnitude จะหมายถึงพลังงานที่ปล่อยออกมา ขนาด 100 วัตต์ ในขณะที่ Intensity จะเป็นผลกระทบหรือความแรงของแสงที่ปล่อยออกมา เทียบเป็นแสงเทียนที่ 100 แรงเทียน ความแรงของแสงเทียนจะค่อยๆ หายไปเมื่อระยะไกลออกไปเป็น 50แรงเทียน หรือ20แรงเทียน เป็นต้น

มาตราการวัดแผ่นดินไหวมีอยู่หลายมาตรา ในที่นี้จะกล่าวถึงเฉพาะที่นิยมใช้ทั่วไป ๓ มาตรา ได้แก่

• มาตราริกเตอร์ (Richter Scale)
• มาตราการวัดขนาดโมเมนต์ และ
• มาตราความรุนแรงเมอร์คัลลี (Mercalli Scale)

ก. มาตราริกเตอร์ (Richter Scale)

มาตราการวัดขนาดแผ่นดินไหวที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในขณะนี้ ได้แก่ มาตราริกเตอร์ ซึ่งเสนอโดย ชาลส์ เอฟ. ริกเตอร์ (Charles F. Richter นักวิทยาศาสตร์ด้านแผ่นดินไหว ชาวอเมริกัน) ใน พ.ศ. ๒๔๗๘ ริกเตอร์ค้นพบว่า การวัดค่าแผ่นดินไหวที่ดีที่สุด ได้แก่ การวัดพลังงานจลน์ ที่เกิดขึ้นในขณะเกิดแผ่นดินไหว ริกเตอร์ได้บันทึกคลื่นแผ่นดินไหว จากเหตุการณ์แผ่นดินไหวจำนวนมาก งานวิจัยของริกเตอร์แสดงให้เห็นว่า พลังงานแผ่นดินไหวที่สูงกว่า จะทำให้เกิดความสูงคลื่น (amplitude) ที่สูงกว่า เมื่อระยะทางห่างจากจุดที่เกิดแผ่นดินไหวเท่ากัน ริกเตอร์ได้หาความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ ระหว่างพลังงานกับความสูงคลื่น และปรับแก้ด้วยระยะทางจากศูนย์กลางการเกิดแผ่นดินไหว

ไดอแกรมด้านล่าง เป็นวิธีแรกๆ ที่ Richter ใช้ประมาณค่า magnitude จาก seismogram  ในเหตุการณ์แผ่นดินไหวที่ Southern California โดยการวัดค่า amplitude สูงสุดของคลื่น S = 23 มม. และวัดความต่างของเวลาที่เกิดคลื่น P และคลื่น S ในที่นี้เท่ากับ 24 วินาที พล็อตสองค่านี้ลงในโมโนแกรมด้านล่างนี้แล้วลากเส้นระหว่างสองจุด จะได้ค่า magnitude เท่ากับ 5

การหาค่าขนาดของแผ่นดินไหว ยังสามารถหาค่าได้โดยวัดความสูงของคลื่นแผ่นดินไหวที่บันทึกได้ด้วยเครื่องตรวดวัดแผ่นดินไหว แล้วคำนวณจากสูตรการหาขนาด ตัวอย่างสูตรการคำนวณขนาดแผ่นดินไหวแบบท้องถิ่น (ML-Local Magnitude) ซึ่ง มีสูตรการคำนวณในยุคแรกดังนี้

กำหนดให้

โดยขนาดของแผ่นดินไหว ในแต่ละระดับจะปล่อยพลังงานมากกว่า 32 เท่าของขนาดก่อนหน้า เช่นแผ่นดินไหวแมกนิจูด 5 จะปล่อยพลังงานออกมามากกว่าแมกนิจูด 4 ราว 32 เท่า เป็นต้น

สูตรของขนาดแผ่นดินไหวยังมีอีกมากมายหลายสูตร แต่ละสูตรจะมีใช้วิธีวัดและคำนวณแตกต่างกันออกไป เช่น mb วัดจากคลื่น body wave หรือ MS วัดจากคลื่น surface wave เป็นต้น โดยมาตราวัดขนาดโมเมนต์ หรือ Mw จะเป็นมาตราวัดขนาดแผ่นดินไหวที่วัดได้แม่นยำที่สุดโดยไม่ขึ้นอยู่กับข้อจำกัดใดๆ

• ML เป็นขนาดแผ่นดินไหวในยุคเริ่มแรก บ่งบอกถึงปริมาณของแผ่นดินไหวท้องถิ่นหรือแผ่นดินไหวใกล้(ระยะทางน้อยกว่า 1,000 กิโลเมตร) คำนวณได้จากความสูงของคลื่นซึ่งตรวจด้วยเครื่องมือตรวจความสั่นสะเทือนแบบวัด displacement ได้แก่เครื่อง Wood Anderson ซึ่งมีค่ากำลังขยาย 2,800 เท่า ขนาดนี้นำเสนอโดย C. F Richter นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกา ดังนั้นหน่วยของขนาด ML ที่ใชัจึงเป็น “ริกเตอร์ “โดยนำค่าของความสูงของคลื่นที่สูงที่สุดของคลื่น S ซึ่งมีช่วงคลื่นอยู่ระหว่าง 0.1-1.0 วินาทีมาใช้ ในการคำนวณ
• MB หรือ mb แสดงขนาดของเหตุการณ์แผ่นดินไหวทั้งใกล้และแผ่นดินไหวไกล(ระยะทางมากกว่า 1,000 กิโลเมตร) เรียกว่าขนาดของคลื่นหลัก (Body-wave magnitude) ในการคำนวณใช้คลื่นหลักได้แก่ คลื่น P ที่มีความยาวช่วงคลื่นประมาณ 1.0-5.0 วินาที
• Ms แสดงขนาดของเหตุการณ์แผ่นดินไหวไกลและมีขนาดใหญ่ เรียกอีกอย่างหนึ่งว่าขนาดคลื่นผิวพื้น (Surface Magnitude) ในการคำนวณใช้คลื่นผิวพื้นที่มีความยาวช่วงคลื่นประมาณ 18-22 วินาที
• Mw ขนาดโมเมนต์ (Moment magnitude) เป็นปริมาณที่แสดงถึงปริมาณพลังงานของคลื่น แผ่นดินไหวได้ดีกว่าขนาดชนิดอื่น สามารถวิเคราะห์ได้จากโมเมนต์แผ่นดินไหว (Mo: Seismic Moment ) โดยที่ Mo สามารถคำนวณได้จากหลายวิธี เช่น จากการวิเคราะห์คลื่นแผ่นดินไหวซึ่งค่อนข้างซับซ้อนหรือจาก การสำรวจทางธรณีวิทยาเพื่อหาผลคูณของการขจัดของรอยเลื่อนเมื่อเกิดแผ่นดินไหว(Fault displacement) และปริมาณพื้นที่ของรอยเลื่อน (Fault surface area) ส่วนใหญ่ขนาด Mw ใช้ส าหรับกรณีแผ่นดินไหวไกล ที่มีขนาดใหญ่

การคำนวณขนาดแผ่นดินไหวชนิดต่างๆ

ขนาด

ML

displacement

MB,mb

velocity

velocity

velocity

ความรุนแรงของแผ่นดินไหว (Intensity) ต่างจากขนาดแผ่นดินไหว เนื่องจากความรุนแรงของแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นในแต่ละครั้งนั้นขึ้นอยู่กับระยะทางจากศูนย์กลางแผ่นดินไหวมาถึงผู้สังเกตว่าห่างมากน้อยเพียงใด ความเสียหายจะเกิดมากที่สุดบริเวณใกล้จุดศูนย์กลางแผ่นดินไหวและค่อยๆลดทอนออกมาตามระยะทาง โดยมาตราวัดความรุนแรงมีหลายมาตรา เช่น มาตราชินโดะ มาตราเมร์กัลลี เป็นต้น

สำหรับการวัดขนาดของแผ่นดินไหว (Magnitude) ใช้ระบบการวัดได้หลายรูปแบบ แต่ที่เป็นที่นิยมที่สุด คือ มาตราวัดขนาดของแผ่นดินไหวแบบริกเตอร์  (Richter Scale) โดยขนาดของแผ่นดินไหวกับผลกระทบที่เกิดขึ้นมีดังนี้

ขนาดแผ่นดินไหว 

อัตราการเกิดทั่วโลก 

 1.9 ลงไป

 ไม่รู้สึก (Micro)

 8,000 ครั้ง/วัน

 2.0-2.9

 เบามาก (Minor)

 1,000 ครั้ง/วัน

 3.0-3.9

 เบามาก (Minor)

 49,000 ครั้ง/ปี

 4.0-4.9

 เบา (Light)

 6,200 ครั้ง/ปี

 5.0-5.9

 ปานกลาง (Moderate)

 800 ครั้ง/ปี

 6.0-6.9

 แรง (Strong)

 120 ครั้ง/ปี

 7.0-7.9

 รุนแรง (Major)

 18 ครั้ง/ปี

 8.0-8.9

 รุนแรงมาก (Great)

 1 ครั้ง/ปี

 9.0-9.9

 รุนแรงมาก (Great)

 1 ครั้ง/20 ปี

 10.0 ขึ้นไป

 ทำลายล้าง (Epic)

 0

ข. มาตราขนาดโมเมนต์

การวัดขนาด ด้วยมาตราริกเตอร์เป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลาย แต่วิธีการของริกเตอร์ยังไม่แม่นตรงนักในเชิงวิทยาศาสตร์ เมื่อมีสถานีตรวจวัดคลื่นแผ่นดินไหวมากขึ้นทั่วโลก ข้อมูลที่ได้แสดงว่า วิธีการของริกเตอร์ใช้ได้ดี เฉพาะในช่วงความถี่และระยะทางหนึ่งเท่านั้น ใน พ.ศ. ๒๕๒๐ ฮิรู คะนะโมะริ ( Hiroo Kanamori นักธรณีฟิสิกส์ ชาวญี่ปุ่น) ได้เสนอวิธีวัดพลังงานโดยตรง จากการวัดการเคลื่อนที่ของรอยเลื่อน มาตราการวัดขนาดของคะนะโมะริ เรียกว่า มาตราขนาดโมเมนต์ ( Moment Magnitude Scale)

ค. มาตราความรุนแรงเมอร์คัลลี (Mercalli Scale)

นอกจากการวัดขนาดแผ่นดินไหว บางครั้งนักธรณีวิทยาใช้มาตราความรุนแรง ( Intensity) เพื่ออธิบายผลกระทบที่แตกต่างกันของแผ่นดินไหว มาตราความรุนแรงที่นิยมใช้กัน ได้แก่ มาตราความรุนแรงเมอร์คัลลี ( Mercalli Intensity Scale) ซึ่งมาตราความรุนแรงเมอร์คัลลี กำหนดขึ้นครั้งแรกโดย กวีเซปเป 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 มาตราความรุนแรงเมอร์คัลลี จัดลำดับขั้นความรุนแรงตามเลขโรมันจาก I-XII

การวัดแผ่นดินไหวในมาตราเมอร์คัลลีย์ใช้เกณฑ์ใด *

มาตราเมอร์คัลลี ใช้อะไรวัด

มาตราที่ใช้วัดขนาดของแผ่นดินไหวคือมาตราใด

ขนาดของแผ่นดินไหวจะกําหนดจากอะไร