《地震規模的儀器標度》
給每一次地震一個數字——它最大那一擺的對數。
1935 年以前,你可以說一次地震「很猛」——卻說不出這一次比那一次更大。芮希特,把搖晃變成了一個數字。
把這個想法拆開看
地震的搖晃,離震源近就強、遠就弱,所以「這裡晃得多厲害」,講的既是地震、也是你站在哪兒。芮希特要的是一個屬於地震本身的數字。他的妙招:從地震儀劃下的那道曲線裡把它讀出來,再校正臺站離震源有多遠。
難處在於地震的差別極大——地面也許只動了千分之一毫米,也許動了整整一公尺。為馴服這個範圍,他用了對數:每升一級,地動就是十倍。這就是為什麼一次 M7 並非比 M6 大一點點——它是十倍的搖晃、約三十倍的能量。
它從哪裡來
芮希特是加州理工學院(帕薩迪納)一位年輕的物理學家,正在為南加州數百次被一套新建的、相同型號地震儀網記錄下來的小地震編目。受命發表這份目錄時,他需要一個公平的辦法給每次地震定大小。幾年前,日本地震學家和達清夫已經表明:把搖晃對距離作圖,就能給地震排序;芮希特與資深地震學家賓諾·古登堡共事,把這一想法做成了一套乾淨、對數、可重複的標度。「規模」這個詞,他借自天文學。
它為何重要
地震第一次能在同一條誠實的軸上比較——跨越國家、年代與不同的儀器。於是人們得以統計每種大小的地震多久發生一次,標出危險地震聚集在何處,並建立起決定我們如何設計樓房、橋梁與水壩的地震危險性科學。一個數字,成了地震科學與公眾報道共同的骨架。
就像星星的亮度
芮希特這個詞,取自看星星的人。天文學家用「星等」給恆星定亮度,每升一級是固定的亮度倍數,於是一顆暗星和一顆熾星能並排放在同一把短尺上。芮希特給地震如法炮製:每一級是十倍的搖晃,於是一陣勉強有感的微顫,和一場撕裂大陸的破裂,在數字上只隔幾格——紙面上很近,實情裡卻差著百萬倍。
它落在何處
芮希特的標度,接上了一脈學人——他們學著從地球的顫動與岩層裡讀懂它:從赫頓、萊爾在懸崖裡讀出深時(兩位都在本館中),到韋格納、赫斯拼出移動的大陸。規模,給了這門科學一個數字。今天的「芮氏規模」通常已是矩規模,公眾口中的「芮氏」也悄悄成了古登堡與金森的工作——但「用一個對數的數字,對應一次地震」這個想法,是他的。
The magnitude of any shock is taken as the logarithm of the maximum trace amplitude, expressed in microns, with which the standard short-period torsion seismometer would register that shock at an epicentral distance of 100 kilometers.