Magnitudes sismiques

Ces jours-ci, un tremblement de terre se produit et tout de suite il est aux nouvelles, y compris son ampleur. Les magnitudes des tremblements de terre instantanés semblent une réalisation aussi courante que la communication de la température, mais elles sont le fruit de générations de travaux scientifiques.

Pourquoi les tremblements de terre sont difficiles à mesurer

Les tremblements de terre sont très difficiles à mesurer sur une échelle de taille standard. Le problème, c'est comme trouver un numéro pour la qualité d'un lanceur de baseball. Vous pouvez commencer avec le record de victoires-défaites du lanceur, mais il y a plus de choses à considérer: moyenne des points mérités, retraits au bâton et promenades, longévité en carrière, etc. Les statisticiens du baseball bricolent avec des indices qui pèsent sur ces facteurs (pour en savoir plus, consultez le guide À propos du baseball).

Les tremblements de terre sont facilement aussi compliqués que les pichets. Ils sont rapides ou lents. Certains sont doux, d'autres violents. Ils sont même droitiers ou gauchers. Ils sont orientés de différentes manières: horizontales, verticales ou intermédiaires (voir Défauts en bref). Ils se produisent dans différents contextes géologiques, profondément à l'intérieur des continents ou dans l'océan. Pourtant, nous voulons d'une manière ou d'une autre un chiffre significatif pour classer les tremblements de terre dans le monde. L'objectif a toujours été de déterminer la quantité totale d'énergie dégagée par un tremblement de terre, car cela nous apprend des choses profondes sur la dynamique de l'intérieur de la Terre.

Première échelle de Richter

Le sismologue pionnier Charles Richter a commencé dans les années 1930 en simplifiant tout ce à quoi il pouvait penser. Il a choisi un instrument standard, un sismographe Wood-Anderson, utilisé uniquement des tremblements de terre à proximité en Californie du Sud, et n'a pris qu'une seule donnée - la distance UNE en millimètres que l'aiguille du sismographe se déplaçait. Il a élaboré un simple facteur d'ajustement B pour permettre des tremblements proches ou éloignés, et ce fut la première échelle de Richter de magnitude locale M_L:

M_L = journal UNE + B

Une version graphique de son échelle est reproduite sur le site des archives Caltech.

Vous remarquerez que M_L mesure vraiment la taille des vagues de tremblement de terre, pas l'énergie totale d'un tremblement de terre, mais c'était un début. Cette échelle a fonctionné assez bien dans la mesure où elle allait, ce qui était pour les petits tremblements de terre modérés en Californie du Sud. Au cours des 20 années suivantes, Richter et de nombreux autres travailleurs ont étendu l'échelle à de nouveaux sismomètres, à différentes régions et à différents types d'ondes sismiques.

Plus tard "Richter Scales"

Bientôt, l'échelle originale de Richter a été abandonnée, mais le public et la presse utilisent toujours l'expression «ampleur de Richter». Les sismologues pensaient, mais pas plus.

Aujourd'hui, les événements sismiques peuvent être mesurés sur la base vagues du corps ou ondes de surface (ceux-ci sont expliqués dans Tremblements de terre en bref). Les formules diffèrent mais elles donnent les mêmes chiffres pour les tremblements de terre modérés.

Amplitude des ondes corporelles est

m_b = log (UNE/T) + Q(ré,h)

où UNE est le mouvement du sol (en microns), T est la période de l'onde (en secondes), et Q(ré,h) est un facteur de correction qui dépend de la distance à l'épicentre du séisme ré (en degrés) et profondeur focale h (en kilomètres).

Amplitude des ondes de surface est

M_s = log (UNE/T) + 1,66 journalré + 3,30

m_b utilise des ondes sismiques relativement courtes avec une période de 1 seconde, de sorte que chaque source de tremblement de terre qui est supérieure à quelques longueurs d'onde se ressemble. Cela correspond à une magnitude d'environ 6,5. M_s utilise des ondes de 20 secondes et peut gérer des sources plus importantes, mais il sature également autour de la magnitude 8. C'est OK pour la plupart des utilisations car la magnitude-8 ou génial les événements ne se produisent qu'environ une fois par an en moyenne pour la planète entière. Mais dans leurs limites, ces deux échelles sont une mesure fiable de l'énergie réelle que les tremblements de terre libèrent.