Charles Richter, inventeur de l'échelle de magnitude de Richter

Les ondes sismiques sont les vibrations des tremblements de terre qui voyagent à travers la Terre; ils sont enregistrés sur des instruments appelés sismographes. Les sismographes enregistrent une trace en zig-zag qui montre l'amplitude variable des oscillations du sol sous l'instrument. Les sismographes sensibles, qui amplifient considérablement ces mouvements du sol, peuvent détecter de forts tremblements de terre provenant de sources n'importe où dans le monde. L'heure, les lieux et l'ampleur d'un tremblement de terre peuvent être déterminés à partir des données enregistrées par les stations sismographiques.

L'échelle de magnitude de Richter a été développée en 1935 par Charles F. Richter du California Institute of Technology comme appareil mathématique pour comparer la taille des tremblements de terre. La magnitude d'un tremblement de terre est déterminée à partir du logarithme de l'amplitude des ondes enregistrées par les sismographes. Des ajustements sont inclus pour la variation de la distance entre les différents sismographes et l'épicentre des tremblements de terre. Sur l'échelle de Richter, la magnitude est exprimée en nombres entiers et en fractions décimales. Par exemple, une magnitude 5,3 peut être calculée pour un tremblement de terre modéré, et un tremblement de terre fort peut être évalué comme une magnitude 6,3. En raison de la base logarithmique de l'échelle, chaque augmentation du nombre entier en magnitude représente une multiplication par dix de l'amplitude mesurée; comme estimation d'énergie, chaque pas de nombre entier dans l'échelle de magnitude correspond à la libération d'environ 31 fois plus d'énergie que la quantité associée à la valeur précédente du nombre entier.

Au début, l'échelle de Richter ne pouvait être appliquée qu'aux enregistrements d'instruments de fabrication identique. Désormais, les instruments sont soigneusement calibrés les uns par rapport aux autres. Ainsi, la magnitude peut être calculée à partir de l'enregistrement de tout sismographe étalonné.

Les tremblements de terre d'une magnitude d'environ 2,0 ou moins sont généralement appelés micro-séismes; ils ne sont généralement pas ressentis par les gens et ne sont généralement enregistrés que sur des sismographes locaux. Les événements d'une magnitude d'environ 4,5 ou plus - il y a plusieurs milliers de ces chocs chaque année - sont suffisamment forts pour être enregistrés par des sismographes sensibles partout dans le monde. Les grands tremblements de terre, comme le tremblement de terre du Vendredi Saint de 1964 en Alaska, ont des magnitudes de 8,0 ou plus. En moyenne, un tremblement de terre d'une telle ampleur se produit quelque part dans le monde chaque année. L'échelle de Richter n'a pas de limite supérieure. Récemment, une autre échelle appelée échelle de magnitude du moment a été conçue pour une étude plus précise des grands tremblements de terre.

L'échelle de Richter n'est pas utilisée pour exprimer les dégâts. Un tremblement de terre dans une zone densément peuplée qui entraîne de nombreux décès et des dégâts considérables peut avoir la même ampleur qu'un choc dans une région éloignée qui ne fait qu'effrayer la faune. Les tremblements de terre de grande ampleur qui se produisent sous les océans peuvent même ne pas être ressentis par les humains.

Entretien de NEIS

Ce qui suit est une transcription d'une entrevue de NEIS avec Charles Richter:

Comment vous êtes-vous intéressé à la sismologie?
CHARLES RICHTER: C'était vraiment un heureux accident. Chez Caltech, je travaillais sur mon doctorat. en physique théorique sous la direction du Dr Robert Millikan. Un jour, il m'a appelé dans son bureau et m'a dit que le laboratoire de sismologie cherchait un physicien; ce n'était pas ma ligne, mais étais-je du tout intéressé? J'ai parlé avec Harry Wood qui était en charge du laboratoire; et, par conséquent, j'ai rejoint son personnel en 1927.

Quelles sont les origines de l'échelle de magnitude instrumentale?
CHARLES RICHTER: Lorsque j'ai rejoint le personnel de M. Wood, j'étais principalement engagé dans le travail de routine de mesure des sismogrammes et de localisation des tremblements de terre, afin qu'un catalogue puisse être établi des épicentres et des moments de l'événement. Soit dit en passant, la sismologie doit une dette largement non reconnue aux efforts persistants de Harry O. Wood pour réaliser le programme sismologique dans le sud de la Californie. À l'époque, M. Wood collaborait avec Maxwell Alien à une revue historique des tremblements de terre en Californie. Nous enregistrions sur sept stations largement espacées, toutes avec des sismographes de torsion de Wood-Anderson.

Quelles modifications ont été impliquées dans l'application de l'échelle aux tremblements de terre mondiaux?
CHARLES RICHTER: Vous faites remarquer à juste titre que l'échelle de magnitude d'origine que j'ai publiée en 1935 n'a été établie que pour le sud de la Californie et pour les types particuliers de sismographes qui y sont utilisés. L'extension de l'échelle aux tremblements de terre mondiaux et aux enregistrements sur d'autres instruments a commencé en 1936 en collaboration avec le Dr Gutenberg. Cela impliquait d'utiliser les amplitudes signalées des ondes de surface avec des périodes d'environ 20 secondes. Soit dit en passant, la désignation habituelle de l'échelle de magnitude à mon nom fait moins que justice au grand rôle que le Dr Gutenberg a joué dans l'extension de l'échelle pour qu'elle s'applique aux tremblements de terre dans toutes les régions du monde..

Beaucoup de gens ont la fausse impression que la magnitude de Richter est basée sur une échelle de 10.
CHARLES RICHTER: Je dois à plusieurs reprises corriger cette croyance. Dans un sens, la magnitude implique des étapes de 10 car chaque augmentation d'une magnitude représente une multiplication par dix du mouvement du sol. Mais il n'y a pas d'échelle de 10 dans le sens d'une limite supérieure comme il y en a pour les échelles d'intensité; en effet, je suis heureux de voir que la presse fait maintenant référence à l'échelle de Richter ouverte. Les nombres de grandeur représentent simplement la mesure d'un enregistrement sismographique-logarithmique pour être sûr mais sans plafond implicite. Les magnitudes les plus élevées attribuées jusqu'à présent aux tremblements de terre réels sont d'environ 9, mais c'est une limitation dans la Terre, pas dans l'échelle.

Il y a un autre malentendu commun selon lequel l'échelle de grandeur est elle-même une sorte d'instrument ou d'appareil. Les visiteurs demanderont fréquemment de «voir l'échelle». Ils sont déconcertés en étant référés à des tableaux et des graphiques qui sont utilisés pour appliquer l'échelle aux lectures tirées des sismogrammes.

Sans doute, on vous demande souvent la différence entre l'amplitude et l'intensité.
CHARLES RICHTER: Cela provoque également une grande confusion parmi le public. J'aime utiliser l'analogie avec les transmissions radio. Elle s'applique en sismologie car les sismographes, ou les récepteurs, enregistrent les ondes de perturbation élastique, ou ondes radio, qui sont rayonnées depuis la source du séisme, ou la station de radiodiffusion. L'amplitude peut être comparée à la puissance de sortie en kilowatts d'une station de radiodiffusion. L'intensité locale sur l'échelle de Mercalli est alors comparable à la force du signal sur un récepteur à une localité donnée; en effet, la qualité du signal. L'intensité, comme la force du signal, diminue généralement avec la distance de la source, bien que cela dépende également des conditions locales et du chemin de la source au point.

Il y a eu récemment un intérêt à réévaluer ce que l'on entend par "la taille d'un tremblement de terre".
CHARLES RICHTER: Le raffinage est inévitable en science lorsque vous avez mesuré un phénomène pendant une longue période de temps. Notre intention initiale était de définir l'ampleur strictement en termes d'observations instrumentales. Si l'on introduit le concept "d'énergie d'un tremblement de terre", alors c'est une quantité théoriquement dérivée. Si les hypothèses utilisées dans le calcul de l'énergie sont modifiées, cela affecte sérieusement le résultat final, même si le même corps de données peut être utilisé. Nous avons donc essayé de garder l'interprétation de la "taille du tremblement de terre" aussi étroitement liée aux observations réelles des instruments impliqués que possible. Ce qui est apparu, bien sûr, c'est que l'échelle de magnitude présupposait que tous les tremblements de terre se ressemblaient à l'exception d'un facteur d'échelle constant. Et cela s'est avéré plus proche de la vérité que ce à quoi nous nous attendions.