Je leest:

Aardbevingen – springen voor Richter

Aardbevingen - springen voor Richter

Op 17 oktober 2003 werd in de Efteling een bijzonder experiment gehouden: onder leiding van Bart Peeters probeerde een massa springende bezoekers een aardbeving te veroorzaken. De score: 1,2 op de schaal van Richter. Meer dan een rimpeling in de vijver, maar zeker geen Mercallivermelding waard…

Peeters riep naast de Eftelingbezoekers iedereen in Nederland op om met z’n allen te springen op 17 oktober om exact 11.30 uur. Het experiment vond plaats in het kader van de WetenWeek. Het KNMI mat ter plekke de score op de schaal van Richter. Een komma twee…wat zegt dat eigenlijk?

Aardbevingen meten

De kracht van een aardbeving wordt vaak aangegeven op de Schaal van Richter, in 1935 ontworpen door Charles Richter en Beno Gutenberg van het California Institute of Technology (CalTech). De score op de schaal geeft aan hoe sterk de beving was. Er is wel wat voor nodig: een apparaat dat kan meten hoeveel de grond tijdens de aardschok beweegt en de afstand tot het epicentrum. Dat is het punt op het aardoppervlak dat het dichtst bij het centrum van de aardbeving. Met die gegevens berekent de seismoloog de kracht van de aardbeving. Een klein schokje? Niets aan de hand. Een serie schokken in een bepaald patroon? Beter iemand waarschuwen…

Het hypocentrum is de plek in de aardkorst waar de aardbeving zijn oorsprong heeft. Het epicentrum is de plek aan het oppervlak die daar het dichtste bij is.

Wij gewone mensen kennen vooral de grote schokken: verwoestende gebeurtenissen die hele steden plat leggen. De meeste aardschokken gaan echter ongemerkt voorbij. Voor mensen dan: seismologen hebben apparatuur die veel gevoeliger is dan ons eigen lichaam en kunnen aardschokjes van over de hele wereld meten. Zo’n apparaat, een seismograaf, meet hoeveel de grond onder je door beweegt tijdens een aardbeving. Het moeilijkste aan het maken van een seismograaf is, dat het apparaat natuurlijk meebeweegt als de grond beweegt. Daarom zit er vaak een zware massa in van wel een paar honderd kilogram. Door de traagheid beweegt die niet meteen mee als het apparaat schudt. Via allerlei hefbomen wordt de beweging van de massa uitvergroot en overgebracht naar de pen. Een ander type seismograaf gebruikt ook een zware massa, maar de beweging daarvan wordt via spiegels en lenzen op lichtgevoelig papier overgebracht. Veel nauwkeuriger zijn apparaten die via elektrische spoelen en magneten de beweging van de massa omzetten in een elektrisch signaal. Dat is dan ook de soort seismografen die door professionele seismologen wordt gebruikt.

Schema van een seismograaf.

Mercalli-schaal

De Richter-schaal (in vakjargon de Lokale Magnitude-schaal) is zeker niet de enige schaal waarop aardbevingen worden gemeten. Geeft de schaal van Richter aan, hoe sterk de beving was, de schaal van Mercalli is bedoeld om het effect op mensen en gebouwen aan te geven. De Mercalli-schaal verdeelt aardbevingen in twaalf categorieën. Die worden aangegeven met romeinse cijfers: I is alleen met seismografen te voelen, III is voor alle mensen binnenshuis en een paar buitenshuis voelbaar, bij XII worden alle soorten gebouwen, bruggen en andere structuren vernield, voorwerpen worden door de lucht geworpen en de grond beweegt in duidelijk zichtbare golven. In de lagere categoriën van de Mercalli-schaal wordt de score bepaald door interviews met ooggetuigen, maar in de hogere klassen geeft een onderzoek van de gebouwen in de omgeving de score aan. De Richter-schaal geeft aan iedere aardbeving maar één getal mee, maar de Mercalli-waarde van een aardbeving varieert van plek tot plek. Dichtbij het epicentrum richt een aardbeving nou eenmaal meer schade aan dan verder weg!

De verschillende Mercalli-gebieden van een aardbeving in Californië. bron: M.E. Durkin et. al., BSSAKlik op de afbeelding voor een grotere versie.

Bewegende aarde

De aarde is altijd in beweging. Van onmerkbare schokjes door lopende mensen via nauwelijks voelbare trillingen door langsrijdende vrachtwagens tot de grote bewegingen van aardbevingen, er gebeurt altijd wel iets. ‘Echte’ aardbevingen worden veroorzaakt door bewegingen van de aardkorst zelf. Niet iedere aardschok begint op dezelfde manier.

Het aardoppervlak lijkt dan hard en stevig op zijn plaats te zitten, maar schijn bedriegt. Onder onze voeten zitten grote platen rots van 5 tot 35 kilometer dik, die drijven op een zee van semi-vloeibaar materiaal. De platen zijn groter dan de continenten en liggen niet stil, maar bewegen tegen elkaar aan of van elkaar af. Zo’n 220 miljoen jaar geleden lagen alle continenten tegen elkaar aan en vormden ze het supercontinent Pangaia. De Duitse klimatoloog en geofysicus Alfred Wegener (1881-1930) was de eerste die deze toen radicale theorie naar voren bracht. Hoewel zijn ideeën aanvankelijk met skepsis werden begroet, zijn geofysici er tegenwoordig van overtuigd dat Wegener het bij het rechte eind had.

De grootste platen onder de continenten. bron: US Geological SurveyKlik op de afbeelding voor een grotere versie.

Wegener’s theorie verklaart namelijk niet alleen aardbevingen, zoals waarom die veel op bepaalde plekken voorkomen (waar de platen tegen elkaar aanschuren), maar ook hoe gebergten ontstaan. Als twee platen tegen elkaar aanduwen, kan de ene onder de andere ‘glippen’. De bovenste plaat wordt omhoog geduwd, met als resultaat een bergketen. Het Himalaya-gebergte is daar een perfect voorbeeld van. India, zo blijkt, beweegt namelijk met een snelheid van 4 cm per jaar tegen het euraziatische continent aan. De Himalaya groeit daarom nog steeds!

De bewegende platen schuren met de randen langs elkaar en die beweging is allesbehalve vloeiend. Door de immense krachten houdt wrijving tussen de platen ze meestal op hun plaats, maar als de opgebouwde energie te groot is, ‘slippen’ de platen en komt die energie vrij in een aardbeving. Dat slippen gebeurt langs een breuklijn in de aarde en kan op verschillende manieren gebeuren.

Afhankelijk van de vorm van de tectonische platen vindt er een iets andere aardbeving plaats. Langs een normale breuklijn, links, glijdt de ene plaat van de helling van een andere af. In een omgekeerde breuklijn beweegt de ene plaat juist de helling van de andere op. En dan zijn er nog zijdelingse breuken, waarbij bijvoorbeeld de ene plaat naar het noorden en de andere naar het zuiden duwt.

Als de druk op een breuklijn eenmaal te groot wordt, begint de zaak te bewegen. De energie die vrijkomt beweegt in golven door de aarde heen. Geofysici onderscheiden P-, S- en oppervlaktegolven. De eerste twee bewegen zich door het binnenste van de planeet en zijn dus de eersten die aankomen. Oppervlaktegolven doen er langer over; die moeten een omweg maken om bij de waarnemer te komen.

Animatie van een seismogram met ingetekend de aankomsttijden van de verschillende schokgolven.

P-golven zijn longtitudinaal, de aarde beweegt als een reeks verdichtingen en verdunningen in de voorplantingsrichting van de golf. P-golven zijn de snelste en komen het eerste ergens aan. S-golven zijn transversaal, als een sinus beweegt de aarde loodrecht op de bewegingsrichting van de golf. Deze golven kunnen, anders dan P-golven, niet door vloeibaar materiaal bewegen. Ze komen ook iets later aan.

P-golven en S-golven bewegen zich door het binnenste van de aarde. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Oppervlaktegolven zijn er in twee typen, Rayleigh- en Love-golven. Deze golven brengen het oppervlak van de aarde in beweging en richten dus de meeste schade aan.

Rayleigh- en Love-golven bewegen allebei langs het aardoppervlak. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

De sterkste aardbevingen noemt met megathrusts. Al die aardbevingen worden op dezelfde manier veroorzaakt: de ene plaat ‘duikt’ onder de andere. Door wrijving liggen ze stil op elkaar, maar als de druk te groot wordt, klapt de bovenste plaat uit. De aardbeving die in 1700 de Canadese westkust teisterde was zo’n megathrust en bereikte naar schatting een waarde van 9 (!) op de schaal van Richter. Ook de aardbeving van 26 december 2004, die rond de landen van de Indische Oceaan tsunami’s veroorzaakte en talloze doden eiste, was zo’n megathrust-beving.

Hier zijn de twee platen te zien voor en na de aardbeving. De bovenste plaat ontspant zich als een veer, waarbij enorme krachten vrijkomen.

Luisteren naar kernproeven

Het uitslaan van de seismograaf hoeft niet altijd op een aardbeving te wijzen. Menselijke activiteiten kunnen best op de Richter-schaal ‘scoren’. Een instortende mijn of ondergrondse kernexplosie kan seismografen uit laten slaan. Niet alleen seismologen zijn geïnteresseerd in dat soort signalen. Een ondergrondse kernexplosie betekent namelijk maar één ding: iemand is kernwapens aan het testen. In 1998 testten onderzoekers van het AWE Blacknest-lab in het Verenigd Koninkrijk of ze een ondergrondse explosie in de Degelen-berg in Kazachstan konden ‘horen’. De explosie werd opgewekt met normale explosieven en had een kracht van 0,1 kiloton TNT. Ter vergelijking: de kernbommen die de VS op de Japanse steden Hiroshima en Nagasaki gebruiken hadden een kracht van 13 en 20 kiloton. Moderne kernwapens hebben een veel grotere vernietigende kracht.

Om de verspreiding van kernwapens tegen te gaan is de CNTBTO opgericht: de Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organisation. De Treaty (verdrag) waarover wordt gesproken is er één, die door alle landen met nucleaire technologie moet worden ondertekend. De landen spreken in het verdrag af, geen kernwapentests toe te staan, waar dan ook ter wereld. De organisatie wil een wereldwijd netwerk van seismologische stations opzetten, waarmee élke ondergrondse kernproef gehoord wordt. De 321 geplande stations zullen ook naar lucht en water kijken en naar de tekenen van kernproeven kijken. De CNTBT moet uiteindelijk de medewerking krijgen van alle 44 landen die nucleaire technologie bezitten. Tot nu toe hebben niet alle landen het verdrag geratificeerd. Misschien maar goed ook, want wat als ze Bart Peeters in de Efteling zouden horen springen?

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 16 oktober 2003

Discussieer mee

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE