ขนาดคลื่นพื้นผิว

มาตราขนาดคลื่นพื้นผิว (${\displaystyle M_{s}}$) เป็นหนึ่งในมาตราแสดงขนาดที่ใช้ในวิทยาแผ่นดินไหว เพื่ออธิบายขนาดของแผ่นดินไหว มาตราดังกล่าวใช้ค่าที่ได้จากการวัดคลื่นพื้นผิวเรลีย์ ซึ่งเดินทางตามชั้นบนสุดของผิวโลกเป็นหลัก ปัจจุบันมาตราดังกล่าวใช้ในสาธารณรัฐประชาชนจีน เป็นมาตรฐานแห่งชาติ (GB 17740-1999) ในการจัดหมวดหมู่แผ่นดินไหว

ในปี พ.ศ. 2489 เบโน กูเทนเบิร์ก กำหนดต้นแบบของมาตราขนาดคลื่นพื้นผิวซึ่งวัดขนาดและคาบของคลื่นพื้นผิวและมุมจากศูนย์กลางการสั่นสะเทือน โดยมีพื้นฐานจากมาตราขนาดท้องถิ่น (มาตราริกเตอร์, ${\displaystyle M_{L}}$) เพื่อพัฒนาความละเอียดในแผ่นดินไหวที่มีขนาดใหญ่ขึ้น ต่อมาในปี พ.ศ. 2505 วิต การนิก (Vít Kárník) ได้กำหนดสูตรสำหรับการประเมินทั่วไปของมาตราขนาดคลื่นพื้นผิว และในปี พ.ศ. 2510 สมาคมนานาชาติด้านแผ่นดินไหวและฟิสิกส์ภายในโลก (IASPEI) แนะนำให้ใช้เป็นวิธีการวัดมาตรฐานสำหรับขนาดของแผ่นดินไหว

นิยาม

สูตรใช้คำนวณขนาดคลื่นพื้นผิว คือ

${\displaystyle M=\log _{10}({\frac {A}{T}})_{\text{max}}+\sigma (\Delta )}$ 

โดย A เป็นค่าการกระจัดอนุภาคสูงสุดในคลื่นตัวกลาง (เวกเตอร์ผลรวมของการกระจัดแนวดิ่งทั้งสอง) หน่วยเป็นไมโครเมตร, T เป็นคาบในหน่วยวินาที, Δ เป็นระยะทางจากจุดเหนือศูนย์กลางการเกิดแผ่นดินไหว หน่วยเป็นองศา และ

${\displaystyle \sigma (\Delta )=1.66\cdot \log _{10}(\Delta )+3.5}$ 

ตาม GB 17740-1999 การกระจัดแนวดิ่งทั้งสองจะต้องถูกวัดในเวลาเดียวกัน หรือภายใน 1/8 ของคาบ หากการกระจัดทั้งสองมีคาบแตกต่างกัน ผลรวมถ่วงน้ำหนักจะต้องนำมาคิดด้วย

${\displaystyle T={\frac {T_{N}A_{N}+T_{E}A_{E}}{A_{N}+A_{E}}}}$ 

โดย ${\displaystyle A_{N}}$  เป็นการกระจัดตามแนวเหนือ-ใต้ หน่วยเป็นไมโครเมตร, ${\displaystyle A_{E}}$  เป็นการกระจัดตามแนวตะวันออก-ตะวันตก หน่วยเป็นไมโครเมตร, ${\displaystyle T_{N}}$  เป็นคาบที่สอดคล้องกับ ${\displaystyle A_{N}}$  หน่วยเป็นวินาที และ ${\displaystyle T_{E}}$  เป็นคาบที่สอดคล้องกับ ${\displaystyle A_{E}}$  หน่วยเป็นวินาที

การศึกษาอื่น

วลาดีเมียร์ โทบีอัส (Vladimír Tobyáš) และ ไรน์ฮาร์ด มิตทาก (Reinhard Mittag) เสนอความสัมพันธ์ของมาตราขนาดคลื่นพื้นผิวกับมาตราขนาดท้องถิ่น ${\displaystyle M_{L}}$  โดยใช้

${\displaystyle M_{s}=-3.2+1.45M_{L}}$ 

สมการอื่น ๆ รวมถึงสามสมการที่ได้รับการปรับปรุง ซึ่งเสนอโดย เฉิน จวิ้นเจี๋ย (CHEN Junjie) และคณะ:

${\displaystyle M_{s}=\log _{10}\left({\frac {A_{max}}{T}}\right)+1.54\cdot \log _{10}(\Delta )+3.53}$ 

${\displaystyle M_{s}=\log _{10}\left({\frac {A_{max}}{T}}\right)+1.73\cdot \log _{10}(\Delta )+3.27}$ 

และ

${\displaystyle M_{s}=\log _{10}\left({\frac {A_{max}}{T}}\right)-6.2\cdot \log _{10}(\Delta )+20.6}$ 

คุณสมบัติ

 

เบโน กูเทนเบิร์ก
ผู้พัฒนาต้นแบบ
ของมาตรา
ขนาดคลื่นพื้นผิว

มาตราขนาดคลื่นพื้นผิว เป็นไปตามลักษณะและค่าการประเมินของมาตราขนาดท้องถิ่น และเพิ่มขึ้นในอัตราแบบลอการิทึมเมื่อปริมาณพลังงานของแผ่นดินไหวเพิ่มขึ้น ดังนั้นเมื่อขนาดของแผ่นดินไหวที่แน่นอนถูกวัดโดยใช้มาตราขนาดคลื่นพื้นผิวและมาตราขนาดท้องถิ่น จึงเกือบจะได้ค่าเดียวกัน

มาตราขนาดคลื่นพื้นผิวไม่จำเป็นต้องมีค่าการแก้ไขสำหรับแต่ละจุดสังเกต ซึ่งแตกต่างจากมาตราขนาดท้องถิ่น แต่ขนาดที่วัดได้มีแนวโน้มที่จะลู่เข้าสู่ค่าที่วัดได้จากมาตราขนาดของท้องถิ่นในแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ ด้วยเหตุนี้จึงใช้สำหรับการรายงานขนาดในทันที แต่จะใช้มาตราขนาดโมเมนต์เพื่อรายงานขนาดที่แน่นอนอีกครั้งในกรณีที่เกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่

ดูเพิ่ม

• Seismic magnitude scales (ภาษาอังกฤษ)

อ้างอิง

1. XU Shaokui; LU Yuanzhong; และคณะ (1999-04-26). "地震震级的规定" [Specifications on Seismic Magnitudes] (ภาษาจีน). General Administration of Quality Supervision, Inspection, and Quarantine of P.R.C. จากแหล่งเดิมเมื่อ 2018-07-11. สืบค้นเมื่อ 2008-09-14.
2. Gutenberg, Beno (January 1, 1945). "Observational constraints on the fracture energy of subduction zone earthquakes". Bulletin of the Seismological Society of America. 35 (1): 3–12.
3. Ellsworth, William L. (1991). . USGS. คลังข้อมูลเก่า เก็บจาก แหล่งเดิม เมื่อ 2019-04-30. สืบค้นเมื่อ 2008-09-14. Cite journal requires |journal= (help)
4. Kárník, Vít (March 1962). "Standardization of the earthquake magnitude scale". Studia Geophysica et Geodaetica (ภาษารัสเซีย). 6 (1): 41–48.
5. Kayal, J.R. "EARTHQUAKE MAGNITUDE, INTENSITY, ENERGY, POWER LAW RELATIONS AND SOURCE MECHANISM". USGS. p. 3. สืบค้นเมื่อ 2018-06-07.
6. Vladimír Tobyáš and Reinhard Mittag (1991-02-06). "Local magnitude, surface wave magnitude and seismic energy". Studia Geophysica et Geodaetica. คลังข้อมูลเก่า เก็บจาก แหล่งเดิม เมื่อ 2013-01-04. สืบค้นเมื่อ 2008-09-14. Cite journal requires |journal= (help)
7. CHEN Junjie; CHI Tianfeng; และคณะ (2002). "中国面波震级研究" [Study of Surface Wave Magnitude in China] (ภาษาจีน). 25 (1). Journal of Seismological Research (《地震研究》): 87–91. ISSN 1000-0666. Cite journal requires |journal= (help)
8. "Why/When does the USGS update the magnitude of an earthquake?". USGS. สืบค้นเมื่อ 2018-06-07.
9. "Moment magnitude, Richter scale - what are the different magnitude scales, and why are there so many?". USGS. สืบค้นเมื่อ 2018-06-07.

แหล่งข้อมูลอื่น

•   รายการฐานข้อมูล Surface wave magnitude จากวิกิสนเทศ
• Wallace, Robert E., บ.ก. (1991). "The San Andreas Fault System, California (Professional Paper 1515)". USGS. สืบค้นเมื่อ 2008-09-14. Cite journal requires |journal= (help)
• Visual Glossary - magnitude - USGS
• Earthquake Size