มาตราส่วนขนาดของแผ่นดินไหว (Seismic Magnitude Scales) คืออะไร

มาตราส่วนขนาดของแผ่นดินไหวใช้เพื่ออธิบายความแข็งแกร่งหรือ "ขนาด" โดยรวมของแผ่นดินไหวครั้งหนึ่งๆ ซึ่งมีความแตกต่างจากมาตราส่วนความรุนแรงของแผ่นดินไหว (Seismic Intensity Scales) ที่ใช้จัดประเภทความรุนแรงหรือความเสียหายที่เกิดขึ้นจากการสั่นสะเทือนของพื้นดินในสถานที่หนึ่งๆ ขนาดของแผ่นดินไหวโดยปกติจะถูกกำหนดจากผลการวัดค่าของคลื่นไหวสะเทือนที่บันทึกได้จากเครื่องวัดแผ่นดินไหว (Seismogram) โดยมาตราส่วนขนาดที่แตกต่างกันจะขึ้นอยู่กับว่ามีการวัดค่าของคลื่นไหวสะเทือนในลักษณะใดและใช้วิธีการวัดอย่างไร

ขนาดของแผ่นดินไหวและความรุนแรงของการสั่นสะเทือน

เปลือกโลกถูกกดดันด้วยแรงทางธรณีแปรสัณฐาน (Tectonic Forces) เมื่อแรงกดดันนี้มีมากพอที่จะทำให้เปลือกโลกแตกหัก หรือเอาชนะแรงเสียดทานที่ป้องกันไม่ให้บล็อกของเปลือกโลกเลื่อนผ่านกัน พลังงานจะถูกปลดปล่อยออกมาในรูปแบบของคลื่นไหวสะเทือนประเภทต่างๆ ที่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนของพื้นดิน

ขนาด (Magnitude) คือการประมาณค่าความแข็งแกร่งหรือ "ขนาด" ของแผ่นดินไหว และศักยภาพในการทำให้เกิดการสั่นสะเทือนของพื้นดิน โดยมีความสัมพันธ์โดยประมาณกับพลังงานไหวสะเทือนที่ถูกปลดปล่อยออกมา

ความรุนแรง (Intensity) หมายถึง ความแรงหรือแรงสั่นสะเทือนในสถานที่หนึ่งๆ ซึ่งสามารถเชื่อมโยงกับความเร็วสูงสุดของพื้นดิน (Peak Ground Velocity) โดยการใช้แผนที่เส้นเท่าความรุนแรง (Isoseismal Map) ของความรุนแรงที่สังเกตได้ สามารถประมาณค่าขนาดของแผ่นดินไหวได้จากความรุนแรงสูงสุดที่สังเกตได้ (ซึ่งมักจะอยู่ใกล้จุดเหนือศูนย์กลางแผ่นดินไหว) และจากขอบเขตของพื้นที่ที่รู้สึกถึงการสั่นสะเทือน

ความรุนแรงของการสั่นสะเทือนของพื้นดินในท้องถิ่นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการนอกเหนือจากขนาดของแผ่นดินไหว ปัจจัยที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งคือสภาพดิน ซึ่งชั้นดินอ่อน (เช่น ดินถม) สามารถขยายสัญญาณคลื่นไหวสะเทือนได้ ทำให้เกิดความเสียหายรุนแรงแม้ในพื้นที่ที่อยู่ห่างจากจุดเหนือศูนย์กลางแผ่นดินไหว

มาตราส่วนขนาดของแผ่นดินไหว

แผ่นดินไหวปลดปล่อยพลังงานในรูปแบบของคลื่นไหวสะเทือนประเภทต่างๆ ซึ่งลักษณะของคลื่นเหล่านี้สะท้อนถึงธรรมชาติของการแตกหักของเปลือกโลกและลักษณะของเปลือกโลกที่คลื่นเดินทางผ่าน การกำหนดขนาดของแผ่นดินไหวโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการระบุประเภทของคลื่นไหวสะเทือนบนเครื่องวัดแผ่นดินไหว และวัดค่าลักษณะเฉพาะของคลื่น เช่น เวลา, ทิศทาง, แอมพลิจูด (Amplitude), ความถี่ หรือระยะเวลา

มาตราส่วนขนาดส่วนใหญ่ใช้มาตราส่วนแบบลอการิทึม (Logarithmic Scale) ตามที่ Charles Richter ได้คิดค้นขึ้น โดยแต่ละหน่วยของขนาดที่เพิ่มขึ้นจะหมายถึงแอมพลิจูดของคลื่นไหวสะเทือนที่เพิ่มขึ้น 10 เท่า และพลังงานไหวสะเทือนที่เพิ่มขึ้นประมาณ 32 เท่า

มาตราส่วนริกเตอร์ (Richter Magnitude Scale)

มาตราส่วนริกเตอร์ หรือมาตราส่วนขนาดท้องถิ่น (Local Magnitude Scale, ML) พัฒนาขึ้นในปี 1935 โดย Charles F. Richter เป็นมาตราส่วนแรกที่ใช้ในการวัดขนาดแผ่นดินไหว โดยมีคุณลักษณะสำคัญสองประการ:

• มาตราส่วนลอการิทึม: แต่ละหน่วยที่เพิ่มขึ้นหมายถึงแอมพลิจูดของคลื่นไหวสะเทือนเพิ่มขึ้น 10 เท่า และพลังงานเพิ่มขึ้นประมาณ 32 เท่า
• จุดศูนย์: Richter กำหนดจุดศูนย์ของมาตราส่วนนี้โดยอ้างอิงจากการเคลื่อนที่ในแนวนอนสูงสุด 0.001 มม. บนเครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบ Wood-Anderson torsion seismograph ที่ระยะทาง 100 กม.

อย่างไรก็ตาม มาตราส่วนริกเตอร์ (ML) มักจะประเมินค่าขนาดของแผ่นดินไหวที่อยู่ห่างไกล (มากกว่า 600 กม.) หรือแผ่นดินไหวที่มีความลึกมาก หรือแผ่นดินไหวที่มีขนาดใหญ่มากจนเกิดการอิ่มตัว (Saturation) ทำให้ไม่สามารถวัดค่าที่แท้จริงได้