2011年4月20日 - 信報
研究地震一點不難,今天就讓我帶領大家,看看可否參悟出一些道理。請看以下數據。
今年 3 月 11 日,日本仙台 9 級大地震,最強餘震 7.9 級。
今年 2 月 22 日,紐西蘭基督城 6.3 級地震,最強餘震 5.9 級。
去年 4 月 14 日,青海玉樹 7.1 級地震,最強餘震 6.3 級。
去年 2 月 27 日,智利 8.8 級大地震,最強餘震 6.9 級。
2008 年 5 月 12 日,汶川 8 級大地震,最強餘震 6.4 級。
主地震和最強餘震分別相差 1.1、0.4、0.8、1.9 及 1.6 級。你說,有規律嗎?
有的。五數平均,得 1.16 級。Bingo!!!我們剛剛重新「發現」一條地震學定律:Båth's Law,它說不論地震大小,主震及最強餘震相差大概 1.2 級。顯然不是次次準繩,但平均來說是成立的。
Båth's Law
單說級數很抽象,1.2 級有多大分別呢?簡單來說,級數是震幅的對數(logarithm),亦即是說,地震每升 1 級,你便感受多 10 倍的震動。舉例,9 級地震的震感是 8 級的 10 倍,8 級是 7 級的 10 倍,7 級是 6 級的 10 倍,類推。9 級是 6 級的多少倍?簡單,103 = 1000 倍。把級數差作為 10 的次方(10級數差),便是震感的倍數。根據 Båth's Law,主震平均比最強餘震高 1.2 級,兩者震感相差多少?照辦煮碗,101.2 ≈ 16 倍。
以上數據可見,論級數,今年 2 月紐西蘭基督城的地震根本「不值一哂」,連其他最強餘震都不如;日本仙台的最強餘震 7.9 級,其震感是基督城 6.3 級主震的 107.9-6.3 ≈ 40 倍。基督城地震的破壞力在於震央接近地面和市中心,且時值正午,與午膳的人群碰個正着。
比較地震,除震感以外,還有釋放的能量。怎樣計算能量的對比?計法與上面差不多,不過要先把級數差乘 1.5,再次方,即 10級數差*1.5。舉例,仙台 9 級與智利 8.8 級,能量怎比?100.2*1.5 ≈ 1.995,即前者釋放的能量雙倍於後者。Båth's Law 說主震平均比最強餘震高 1.2 級,亦即主震能量為最強餘震 101.2*1.5 ≈ 63 倍之多。
黎克特制vs矩震級
考考大家,仙台 9 級與汶川 8 級,能量怎比?
這是一條 trick question,中國級數不同國際級數。你問,不是黎克特制嗎?
大家有沒有發覺,近年地震報道沒再說明「黎克特制」?我當初以為只是簡潔起見,略去「眾所周知」的四字;今星期替本文搜集資料,才發現箇中「內情」。原來國際上不知何時開始,已「靜悄悄」轉用一種稱為「矩震級」(moment magnitude scale)的標準,代替沿用已久的黎克特制。矩震級在七十年代已經發明,評估大規模地震較黎克特制更全面和準確,兩者級數共通,儘管算法不同(好像今年和明年會考試卷雖然不一樣,但評分還是可以互相比較的)。文首列出的五宗地震,中國以外皆用矩震級。那中國用什麼?中國用「地震面波震級」(surface wave magnitude scale),與黎克特制同屬舊一代的標準,較易計算,但不及矩震級全面和準確。打開英文維基汶川和玉樹地震的網頁,會看見兩個級別,一為中國官方公布的級別(面波震級),一為美國地質勘探局測到的級別(矩震級)。
以矩震級表達,青海玉樹主震 6.9 級,最強餘震 5.8 級。汶川主震 7.9 級,最強餘震 6 級。原來玉樹主震只有「資格」作為智利的餘震,汶川主震只有「資格」作為仙台的餘震,由此可見智利和仙台地震之嚴重。
巨型地震陸續有來?
重溫 1900 年以來 8.8 級或以上的大地震。
1906 年 1 月 31 日 厄瓜多爾 8.8 級
1952 年 11 月 4 日 西伯利亞 9.0 級
1960 年 5 月 22 日 智利 9.5 級
1964 年 3 月 28 日 阿拉斯加 9.2 級
2004 年 12 月 26 日 印尼 9.1 級
2010 年 2 月 27 日 智利 8.8 級
2011 年 3 月 11 日 日本 9.0 級
只此七次,過去七年佔了三次,是否預示巨型地震陸續有來?地殼將有一段活躍期?某些地質學家確是這樣想,另一些卻認為純屬巧合,畢竟樣本太少了,這樣子的「統計」作不得準。
我同意後者的看法。這樣的數據也有啟示性的話,我也可以說巨型地震:
(一)通常在 11 月至 3 月之間發生
(二)6 月至 10 月永不發生
(三)通常在月下旬發生
在 2011 年 3 月 11 日之前,我更可以信心滿滿地預測巨型地震:
(四)只有在雙數年份才會發生,2011 年肯定安全
(五)月中旬永不發生
仙台地震果然「史無前例」,一次過打破兩項「慣例」。
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