Je leest:

Bevende schalen

Bevende schalen

Auteur: | 6 januari 2004

Als de aarde beeft, berg je dan maar! De aardbeving op 26 december in de Iraanse stad Bam liet zien, dat ook een ‘bescheiden’ aardbeving van 6.8 op de schaal van Richter al enorme schade aan kan richten. Het Richter-getal zegt dus niet álles over de uitwerking van een aardbeving. Hoe kun je een aardbeving allemaal beschrijven?

Platen en golven

Aardbevingen worden veroorzaakt door de beweging van de aardkorst. Die bestaat namelijk uit losse platen 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. Waar de platen elkaar raken bouwt zich langzaamaan energie op, die in één klap vrij komt: een aardbeving. Het middelpunt van zo’n aardbeving, het hypocentrum, kan tussen de 0 en 700 km. diep liggen. Het epicentrum is het punt op het aardoppervlak dat recht boven het hypocentrum ligt.

De energie van een aardbeving brengt de Aarde aan het trillen, als een hamer die een bel aanslaat. Golven van ingeduwde en uitgetrokken aarde verspreiden zich dan van het hypocentrum af. Niet elke golf reist even snel: P-golven gaan het snelste (de p staat voor primair, omdat ze het eerste worden waargenomen). S-golven (secundaire golven) reizen langzamer. Omdat de snelheid van de twee typen golven bekend is, kun je met een seismogram uitrekenen hoe ver je van het hypocentrum verwijdert bent. Hoe groter die afstand, hoe groter het verschil in aankomsttijd van P- en S-golven. De afstandsmeting, samen met de schok die de golf aan de seismograaf geeft, zijn de ingrediënten voor ’s werelds bekendste aardbevingsschaal.

Hypocentrum en epicentrum van een aardbeving. Het hypocentrum is de plek waar de beving begint, het epicentrum is het deel van het aardoppervlak wat daar recht boven ligt.

Richter en zijn navolgers

In 1935 stelden Charles Richter en Beno Gutenberg van het California Institute of Technology de aardbevingsschaal op, die wereldfaam zou krijgen. Zó hoog mikten de twee geofysici niet: ze wilden alleen maar een handige meetschaal hebben om de uiteenlopende aardbevingen van Californië in kaart te brengen. Hun methode gaat uit van de uitslag op een zogenaamde Wood-Anderson torsie seismometer, die destijds populair was.

Wood-Anderson seismometer. bron: J.B. Macelwane Archive, Universiteit van St. Louis

Omdat de Richter-schaal logaritmisch is, heeft een aardbeving met een tien keer zo grote uitslag een Richterwaarde van één punt hoger: een beving met een waarde van 6.0 op de schaal van Richter geeft een tien keer zo grote beweging als een beving met een waarde van 5.0. Die manier om een meetschaal op te zetten wordt in de sterrenkunde al langer gebruikt om sterren met uiteenlopende helderheden een plek in dezelfde schaal te geven. Geofysici spreken van de lokale magnitude-schaal ML, om aan te geven dat Richter’s methode de absolute kracht van een beving meet door een op een willekeurige plek. Anders gezegd: elke meting van dezelfde aardbeving hoort hetzelfde getal op te leveren, waar je de seismograaf ook plaatst.

Richter’s schaal is als volgt opgezet: een waarde van 0 correspondeert met een uitslag van één micrometer op een specifieke seismometer, 100 kilometer van het centrum van de beving. Richter en Gutenberg kozen deze nulwaarde om te zorgen dat er nooit bevingen een negatieve meetwaarde zouden krijgen. Doordat seismometers in de loop der jaren steeds gevoeliger zijn geworden, meten ze nu regelmatig bevingen met een negatieve waarde op Richter’s schaal.

Sterkte van aardbevingen op de schaal van Richter, effect op de omgeving en (geschatte) frequentie. bron: USGS

Verzadiging

Die negatieve waarden zijn niet het grootste nadeel van de schaal van Richter. De schaal deelt aardbevingen in aan de hand van de afstand tot het hypocentrum en de uitslag van de Wood-Anderson seismograaf. Door technische beperkingen kan dat verouderde apparaat geen aardbevingen zwaarder dan een 6.8 op de schaal van Richter registreren. Uitbreidingen van Richter’s techniek maken gebruik van golven die door het binnenste van de aarde of juist langs het oppervlak reizen om krachtiger aardbevingen te kunnen meten.

Ook deze body and surface wave magnitudes, MB en MS, zijn niet perfect. Boven een bepaalde sterkte van aardbevingen ‘verzadigen’ deze schalen en geven ze (bijna) gelijke getallen aan bevingen van uiteenlopende kracht. De nieuwste schaal is de moment-magnitude MW. Deze wordt niet direct berekend aan de hand van de uitwijking in een seismogram, maar uit de maximale uitwijking van de laagste frequenties (langzaamste veranderingen in het signaal) van het seismogram. Door die wiskundige truuk kan de moment-magnitude niet verzadigen en wordt ze vooral gebruikt voor het indelen van zware aardbevingen.

Mercalli

De verschillende schalen hierboven hebben één ding gemeen: ze meten allemaal de magnitude van een aardbeving, een maat voor de totale hoeveelheid energie die bij de beving vrijkwam. Een hele andere techniek gaat uit van de invloed van de aardbeving op mensen en gebouwen. De Mercalli-schaal is een manier om in kaart te brengen hoe groot de schade is.

De verschillende Mercalli-gebieden van een aardbeving in Californië.

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.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 06 januari 2004

Discussieer mee

0

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

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.