If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Jeżeli jesteś za filtrem sieci web, prosimy, upewnij się, że domeny *.kastatic.org i *.kasandbox.org są odblokowane.

Główna zawartość
Aktualny czas:0:00Całkowity czas trwania:11:19

Transkrypcja filmu video

Przygotowałem ostatnio kilka filmów o skali logarytmicznej i w tym roku -- niestety -- mieliśmy wiele znaczących trzęsień ziemi. Pomyślałem, więc o zrobieniu filmiku poświęconemu skali Richtera, której używa się do mierzenia wielkości trzęsień ziemi. Pomimo tego, że utożsamiamy skalę Richtera z obecnie używaną metodą pomiaru wielkości trzęsień ziemi to tak naprawdę obecnie używamy do pomiaru magnitudy. Powodem dla którego nie czyni się wielkiego rozróżnienia pomiędzy nimi jest to, że magnituda została tak skalibrowana tak, by pokrywać się częściowo ze skalą Richtera. Powodem dla którego przeszliśmy na magnitudę jest to, że skala Richtera słabo radziła sobie z trzęsieniami ziemi większymi od 7 stopni. Przejście na inną skalę dało nam znacznie lepsze sposoby mierzenia trzęsień powyżej 7 stopnia. Widzimy tutaj zdjęcie Charlesa Richtera, niestety już nieżyjącego. Ten urywek pochodzi z wywiadu, który udzielił. Jest szczególnie interesujący, ponieważ pozwala zrozumieć jakie przesłanki stały za powstaniem skali Richtera. "Znalazłem publikację japońskiego profesora K. Wadati, w której porównywał duże trzęsienia ziemi poprzez rysowanie wykresu zależności maksymalnej intensywności drgań gruntu od odległości względem epicentrum." Możemy sobie wyobrazić, że profesor K.Wadati sporządził następujący wykres, gdzie tutaj mamy odległość... Gdy mamy do czynienia z odbywającym się gdzieś trzęsieniem ziemi to zazwyczaj nie siedzimy zaraz nad jego epicentrum podczas pomiaru. Możemy znajdować się tutaj. Dokonujemy pomiaru, nasza stacja pomiarowa znajduje się w pewnej odległości. Tak więc przyglądał się jak bardzo oddalona od epicentrum była stacja i później sprawdzał jaka jest w niej intensywność drgań gruntu. Czyli tutaj mamy jakieś trzęsienie ziemi. Nie wyróżniające się specjalnie trzęsienie ziemi. Tutaj mamy słabe trzęsienie ziemi, ponieważ jesteśmy blisko epicentrum i mimo to ziemia nie rusza się zbytnio. To jest wielkość trzęsienia, na tej osi zaznaczona jest wielkość. Jak bardzo drży ziemia. I na przykład to byłoby bardzo silne trzęsienie ziemi. Charles Richter powiedział w wywiadzie: "Próbowałem podobnej procedury dla naszych stacji, jednak zakres pomiędzy najmniejszymi i największymi wielkościami zdawał się być niepraktycznie wielki." Mówi o tym, że próbując narysować wykres tak jak profesor Wadati, natrafił na problem. Część trzęsień ziemi da się narysować na wykresie, ale niezależnie od tego jak się dopasuje liniową skalę, niezależnie od przyjętej podziałki, silniejsze trzęsienia ziemi wykroczą poza wykres czy nawet poza stronę z wykresem. Silniejsze trzęsienia Ziemi musielibyśmy zaznaczać tutaj lub jeszcze tutaj. Być może nie mieściłyby się nawet na stronie. Przez co powiedział później "Dr Bino Gutenburg --" pracowali raze w CalTech, w czasie gdy Richter opracowywał swoją skalę. "Dr Bino Gutenburg instynktownie zasugerował, by zapisywać wartości logarytmicznie. Miałem szczęście ponieważ wykresy logarytmiczne to szatańskie narzędzie." Nie za bardzo wiem, co miał na myśli pisząc "szatańskie narzędzie", zakładam że miał na myśli coś w rodzaju magii, ponieważ teraz można wziąć te trzęsienia, które chcesz przedstawić na wykresie lub chcesz widzieć różnicę pomiędzy poszczególnymi słabymi trzęsieniami i jednocześnie możesz porównywać je do wielkich trzęsień ziemi. Traktował je trochę jak narzędzie niemal magicznie rozwiązujące jego problem. To, że mamy do czynienia ze skalą logarytmiczną zasadniczo objawia się tym, że na wykresie zaznaczamy logarytm z wielkości każdego z tych trzęsień ziemi. Przykładowo jeżeli będziemy mierzyć trzęsienie ziemi, być może na sejsmografie. To jest przed trzęsieniem, tutaj trzęsienie ziemi uderza i wreszcie ustaje. Następnie mierzymy amplitudę tego trzęsienia. Jeżeli chcielibyśmy sporządzić wykres ze skalą liniową - natrafimy na zauważony wcześniej problem. Podobnie jeżeli chcielibyśmy zapisać je tak jak profesor Wadati. To co zrobił Richter to zmierzył wielkość trzęsienia i zaznaczył na wykresie jej logarytm. Postępując w ten sposób uzyskuje się skalę, która jest logarytmiczna. W tym filmie chcę zastanowić nad związkiem tej skali z wielkościami trzęsień ziemi, szczególnie tych z którymi niedawno mieliśmy do czynienia. To jest trzęsienie, które miało miejsce 23 sierpnia na wschodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych. Nie było to szczególnie silne trzęsienie ziemi, miało wielkość 5.8 stopni. Nie było to też małe trzęsienie, było odczuwalne na dla ludzi i wyrządziło nawet pomniejsze szkody. Powodem dla którego było znaczące jest to, że miało miejsce w części świata gdzie zwykle nie występują trzęsienia ziemi. Zaznaczmy je na naszej skali. Przesunę się na sam dół. Narysuję tutaj naszą skalę. Zapiszmy je jako 5.8. Będziemy nazywać to trzęsienie 5.8. Jeżeli ktoś solidnie potrząsnąłby krzesłem na którym siedzicie, to może wam dać pewne wyobrażenie jak mogło wyglądać to trzęsienie. Czyli jest to trzęsienie z 2011, wschodnie wybrzeże. I teraz prawdopodobnie najsłynniejsze trzęsienie ziemi w Stanach Zjednoczonych. Miało miejsce w Loma Prieta. Tutaj, około 40 lub 50 mil na południe od San Francisco. A to są szkody jakie wyrządził w San Francisco, autostrada zapadła się. Po uprzątnięciu ten teren wygląda obecnie całkiem przyzwoicie bez autostrady. Możecie sobie wyobrazić jak potężne było to trzęsienie skoro było w stanie wyrządzić takie zniszczenia tak daleko od epicentrum. Zasadniczo to ja mieszkam tutaj, więc mam szczęście że nie było mnie w okolicy lub że nie byłem w Bay Area w trakcie tamtego trzęsienia. To trzęsienie ziemi -- w zależności od tego jak się je mierzyło -- miało wielkość około 7.0 stopni. Około 7.0. Zapiszmy to jako 7. Zmieńmy na kolor, w którym będzie dobrze widać. To było 7 w skali Richtera. Loma Prietta. W San Francisco Bay Area, to trzęsienie miało miejsce w 1989, zaraz przed pierwszymi w historii World Series [finałowe mecze ligi MLB]. W 2011 nastąpiło bardzo groźne trzęsienie ziemi w Japonii znane jako trzęsienie ziemi u wybrzeży Honsiu. Dokładnie tutaj, ten okrąg pokazuje wielkość tego trzęsienia ziemi. Miało miejsce poza brzegami Japonii. To wszytko stanowią wstrząsy wtórne. Prawdziwe zniszczenie wyrządziło tsunami spowodowane trzęsieniem ziemi i zniszczenia jakie wyrządziło w elektrowni atomowej w Fukushimie. Jego wielkość jest oceniana jako 8.9 lub 9.0. Przyjmijmy dla uproszczenia, że miało wielkość 9.0. To jest prawie 6, to będzie 7, 8 znajdowałoby się tutaj, więc 9.0 znajduje się tutaj, to jest trzęsienie ziemi w Japonii z 2011. Największe trzęsienie ziemi jaki kiedykolwiek zarejestrowano miało miejsce w Chile w 1960 roku. Miało wielkość 9.5. Powinno znajdować się gdzieś tutaj. Jest to trzęsienie ziemi z 1960 roku w Chile. Skala logarytmiczna daje to nam ważną intuicję: jeżeli przyjęlibyśmy, że jest to skala liniowa, powiedzielibyśmy, że chilijskie trzęsienie ziemi było nieco mniej niż 2 razy gorsze od trzęsienia na wschodnim brzegu Stanów. Może się tak wydawać dopóki nie uświadomimy sobie, że nie mamy do czynienia ze skalą liniową, a logarytmiczną. Można to interpretować w ten sposób, że pytamy się: "ile potęg dziesiątki dzieli poszczególne trzęsienia ziemi od siebie?". Można patrzeć na te liczby jak na potęgi 10. Jeżeli przykładowo przemieścimy się od 5.8 do 7.0 to mamy 1.2 różnicy, ale należy pamiętać, że jest to skala logarytmiczna -- zachęcam do oglądnięcia filmów poświęconych skali logarytmicznej. Na skali logarytmicznej ustalony odcinek nie reprezentuje przesunięcia lub dystansu pokonanego w tej skali, nie reprezentuje pewnej ustalonej z góry odległości. Tak naprawdę jest czynnikiem skalującym. I nie skalujemy tutaj przez 1.2. Skalujemy przez 10 to potęgi 1.2. Czyli to jest 10 do potęgi 1.2. Pozwólcie, że wyciągnę kalkulator i zobaczymy ile to będzie. Możemy już sobie wyobrazić jak będzie wyglądał wynik: 10 to potęgi pierwszej. I potem mamy .2. Czyli to będzie, wyliczmy sobie. 10 do potęgi 1.2. To jest 15.8, czyli w przybliżeniu 16 razy silniejsze. Niezależnie od tego jak trzęsło na wschodnim wybrzeżu i być może niektórzy spośród was nawet czuli to trzęsienie. Trzęsienie w Loma Prieta było 16 razy silniejsze. Pozwólcie, że zapiszę: było 16 razy silniejsze niż to, które ostatnio miało miejsce na wschodnim wybrzeżu. Czyli jest to dramatyczna różnica. Mimo wszystko to trzęsienie spowodowało trochę strat i naprawdę trzęsło dużym obszarem. Wyobraźcie sobie trzęsienie 16 razy większe i jak wiele obrażeń mogłoby ono spowodować. Poznałem ostatnio reporterkę, która powiedziała mi że była na swoim podwórku podczas trzęsienia w Loma Prieta, niedaleko miejsca gdzie obecnie mieszkam. I powiedziała, ze "samochody podskakiwały w górę i w dół", czyli było to ogromne trzęsienie ziemi. Pomyślmy teraz o japońskim trzęsieniu. Możemy się zastanowić nad tym ile razy silniejsze było od tego w Loma Prieta? Pamiętajmy, nie myślimy: "no to będzie pewnie 2 razy silniejsze". Ono jest 10 do drugiej potęgi razy silniejsze, wiemy jak można to obliczyć. 10 do drugiej potęgi jest równe 100. Tutaj w Loma Prieta samochody podskakiwały w trakcie trzęsienia ziemi. Japońskie trzęsienie ziemi było 100 razy silniejsze niż to w Loma Prieta. Porównując je do trzęsienia ze wschodniego wybrzeża -- było 1600 razy odsilniejsze od trzesienia na wschodnim wybrzeżu, które zdarzyło się w sierpniu 2011. Czyli znów ogromne trzęsienie ziemi. Żeby mieć porównanie ile razy silniejsze było chilijskie trzęsienie ziemi w 1960... Z japońskim trzęsieniem są związane niesamowite konsekwencje. Ocenia się, że Japonia w trakcie trzęsienia ziemi poszerzyła się o 13 stóp. Trzęsienie ziemi zmieniło kształt tej ogromnej wyspy, ponadto ocenia się, że poprzez trzęsienie i zniekształcenia Ziemi wywołane przez trzęsienie dzień na Ziemi skrócił się o jedną milionową sekundy. Jest teraz nieco ponad jedną milionową sekundy krótszy. Możesz pomyśleć "hej, to przecież tylko jedna milionowa sekundy". No tak, ale trzęsienie zmieniło długość dnia na Ziemi, coś bardzo fundamentalnego i ta różnica ma znaczenie gdy chcemy wysyłać obiekty w kosmos, sondy na Marsa. Naukowcy potrzebują wiedzieć, że dzień skrócił się o jedną milionową sekundy. Było to ogromne trzęsienie a chilijskie trzęsienie było 10 to potęgi 0.5 razy silniejsze. Wyciągnijmy kalkulator. Możesz patrzeć na to jak na pierwiastek z 10. Czyli 10 do potęgi 0.5 odpowiada 10 do jednej drugiej, co odpowiada pierwiastkowi z 10. To jest 3.16. Najsilniejsze zanotowane trzęsienie ziemi było 3.16 razy silniejsze od japońskiego trzęsienia ziemi. Tego, które skróciło czas trwania dnia na ziemi i poszerzyło Japonię o 13 stóp. Jeżeli chcielibyśmy porównać je do trzęsienia na wschodnim wybrzeżu, to było prawie 5000 razy silniejsze, czyli naprawdę ogromne trzęsienie ziemi. Po pierwsze mam nadzieję, że pozwoliło wam to zrozumieć skalę Richtera i pozwoliło zauważyć jak ogromne potrafią być największe spośród trzęsień ziemi. No i pozwoliło również docenić problem, który stał przez Charlesem Richterem. Jeżeli chcieć zaznaczyć te wszystkie trzęsienia na liniowym wykresie to trzęsienie musiałoby się znajdować 5000 razy dalej wzdłuż osi niż miejsce, w którym umieścilibyśmy ten punkt. A to samo w sobie nadal jest całkiem duże trzęsienie ziemi, i musiałoby znajdować się 5000 razy dalej niż najmniejsze trzęsienia w skali Richtera.