סייסמומטר ווד-אנדרסון
.jpg) | |
| הסייסמומטר על שם ווּד-אנדרסון | |
| ענף מדעי | סייסמולוגיה |
|---|---|
סייסמומטר ווּד-אנדרסון (באנגלית: Wood–Anderson seismometer), הידוע גם כסייסמוגרף ווד-אנדרסון, הוא סייסמומטר פיתול שפותח בארצות הברית על ידי הארי או. ווד וג'ון אוגוסט אנדרסון(אנ') בשנות ה-20 כדי לתעד רעידות אדמה מקומיות[א] בדרום קליפורניה. הסייסמומטר מתעד באופן צילומִי את הרכיב האופקי של תנועת הקרקע ברעידה[1]. הסיסמומטר משתמש במטוטלת של 0.8 גרם; זמן המחזור שלו הוא 0.8 שניות; ההגדלה שלו היא פי 2,800; וקבוע השיכוך שלו הוא 0.8[2]. צ'ארלס ריכטר פיתח את סולם הגודל שלו באמצעות סיסמומטר ווד-אנדרסון.
סקירה
[עריכת קוד מקור | עריכה]בשנת 1908, הגאולוג גרוב ק. גילברט (אנ') מימן לווּד (שעבד עבור אוניברסיטת קליפורניה ברקלי) 1,000 דולר כדי להפיק מפה של העתקים פעילים(אנ') אפשריים בצפון קליפורניה(אנ'). כמה שנים לאחר מכן, הטיל ראש המחלקה לגאולוגיה בברקלי, אנדרו לוסון (אנ'), על ווד לפקח על הסייסמומטרים של האוניברסיטה, שם התמקדה תשומת הלב ברעידות אדמה מקומיות, וכן באירועים הרחוקים שהתרחשו, ואשר שימשו מדענים, במיוחד אירופאים, כמו בנו גוטנברג, כדי לחקור את התכונות של פנים כדור הארץ. סייסמומטרים שהיו בשימוש עד לאותה תקופה פותחו לזיהוי גלים סיסמיים בעלי זמן מחזור ארוך (ותדירות קצרה) מרעידות אדמה רחוקות, ולא זיהו היטב רעידות מקומיות. ווד עזב את ברקלי ב-1912, ובמהלך שהותו במצפה הוולקני בהוואי, יצר קשר עם ארתור ל. דיי (אנ'), מנהל המעבדה הגיאופיזית של מכון קרנגי, כאשר דיי ערך שם גם מחקר וולקני. הוא שימש כמנטור של ווּד, שקיבל את עצתו והלך לעבוד במה שהיום המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה בוושינגטון הבירה, שם נוצרה מערכת יחסים עם ג'ורג' אלרי הייל (אנ'), מנהל מצפה הכוכבים של מכון קרנגי במאונט וילסון שבפסדינה[3][4].
במרץ 1921, מכון קרנגי קיבל הצעה מווד לספק מימון לתוכנית ארוכת טווח של מחקר סייסמולוגי בדרום קליפורניה. כחוקר במכון, ווד עבד בשיתוף עם ג'ון א. אנדרסון (מעצב מכשירים ואסטרופיזיקאי ממצפה הר וילסון) כדי להמשיך בפיתוח של סייסמומטר שיוכל לתעד את הגלים הקצרים מרעידות אדמה מקומיות. המכשיר שלהם ידרוש את היכולת למדוד את הגלים הסייסמיים עם זמני מחזור שבין 0.5–2.0 שניות, שהיו קצרים במידה ניכרת ממה שהסייסמומטרים הקיימים הצליחו לזהות. בספטמבר 1923, עם השלמתו המוצלחת של מה שנודע כ-Wood-Anderson Seismometer, התמקד המכון בהקמת רשת של מכשירים ברחבי האזור, שיוכלו לאתר מוקדי רעידות אדמה, ובסופו של דבר לאפשר מיפוי של אזורי ההעתקים המסתמנים. ווד הציע למכון קרנגי להקים רשת קטנה של היחידות בחמישה אתרים באזור (פסדינה, הר וילסון, ריברסייד, האי סנטה קטלינה ופולברוק (אנ')) והמכון הסכימו להתקדם עם ההצעה[5][6]
סולם המגניטודה של ריכטר
[עריכת קוד מקור | עריכה]
ערך מורחב – סולם ריכטר
לפני התפתחות סולם המגניטודה, המדד היחיד לעוצמתה או ל"גודלה" של רעידת אדמה הייתה הערכה סובייקטיבית של עוצמת הרעידה שנצפתה בסמוך למוקד רעידת האדמה, מסווגת לפי סולמות עוצמה סייסמית שונים כמו סולם רוסי-פורל. בשנת 1883 שיער ג'ון מילן שטלטולים של רעידות אדמה גדולות, עלולות ליצור גלים שניתן יהיה לזהות אותם ברחבי הגלובוס, ובשנת 1889 המדען ארנסט פון רובר פשוויץ(אנ'), שסייסמומטר שבנה בפוטסדאם לשם בדיקת גרביטציה, קלט לראשונה בהיסטוריה רעידת אדמה רחוקה (ביפן)(אנ')[7]. בשנות ה-20 הארי ווד וג'ון אנדרסון פיתחו את הסייסמוגרף נשוא ערך זה, אחד המכשירים המעשיים הראשונים להקלטת גלים סייסמיים[8]. לאחר מכן בנה ווד, בחסות המכון הטכנולוגי של קליפורניה ומכון קרנגי, רשת של סייסמוגרפים המשתרעת על פני דרום קליפורניה[9]. הוא גם גייס את צ'ארלס ריכטר הצעיר והלא ידוע אז, כדי למדוד את הסייסמוגרמות, ולאתר את רעידות האדמה שיוצרות את הגלים הסיסמיים[10].
בשנת 1931 הראה קיו וואדאטי(אנ') כיצד מדד, עבור מספר רעידות אדמה חזקות ביפן, את משרעת הרעד שנצפתה במרחקים שונים מהמוקד. לאחר מכן הוא שרטט את הלוגריתם של המשרעת כנגד המרחק, ומצא סדרה של עקומות משרעת, שהראו מתאם גס עם גודלן המשוער של רעידות האדמה[11]. ריכטר פתר כמה קשיים בשיטה זו[12] ולאחר מכן, באמצעות נתונים שנאספו על ידי עמיתו בנו גוטנברג, הוא יצר עקומות דומות, ואישר שניתן להשתמש בהן כדי להשוות את המגניטודה היחסית של רעידות אדמה שונות[13].
כדי לייצר שיטה מעשית להקצאת מדד מוחלט של גודל, נדרשו פיתוחים נוספים. ראשית, כדי להקיף את הטווח הרחב של הערכים האפשריים, אימץ ריכטר את הצעתו של גוטנברג לסולם לוגריתמי, שבו כל צעד מייצג עלייה של פי עשרה בגודל (המשרעת), בדומה לסולם הגודל המשמש את האסטרונומים לבהירות הכוכבים. שנית, הוא רצה שגודל אפס יהיה סביב גבול התפיסה האנושית[14]. שלישית, הוא ציין את הסיסמוגרף של ווד-אנדרסון כמכשיר הסטנדרטי להפקת סייסמוגרמות. הגודל הוגדר אז כ"לוגריתם של המשרעת המקסימלית, מבוטאת במיקרונים", שנמדד במרחק של 100 ק"מ. הסולם כויל על ידי הגדרת זעזוע במגניטודה 0 ככזה שמייצר במרחק של 100 ק"מ משרעת מקסימלית של 1 מיקרון (1 מיקרון, או 0.001 מילימטרים) בסייסמוגרמה המתועדת על ידי סיסממטר פיתול של ווד-אנדרסון[15]. לבסוף, ריכטר חישב טבלה של תיקוני מרחק[16], בכך שבמרחקים של פחות מ-200 קילומטרים[17] ההנחתה מושפעת מאוד מהמבנה והמאפיינים של הגאולוגיה האזורית[15].
כאשר ריכטר הציג את הסולם שהתקבל ב-1935, הוא כינה אותו (כהצעת הארי ווד) פשוט סולם "מגניטודה"[ב]. נראה ש"סולם ריכטר" מקורו כאשר פרי ביירלי(אנ') אמר לעיתונות כי הסולם הוא של ריכטר ו"צריך להתייחס אליו ככזה"[18]. בשנת 1956, גוטנברג וריכטר, בעודם עדיין מתייחסים ל"סולם גודל", כינו אותו "גודל מקומי", עם הסימול ML, כדי להבחין בין סולם גלי השטח(MS)(אנ') וסולם גלי הגוף(MB)(אנ') שפיתחו[19].
מגניטודת רעידת אדמה לפי סולם ריכטר נקבעת מהלוגריתם של משרעת הגלים שנרשמו על ידי סייסמוגרפים[ג]. הנוסחה המקורית היא[20]:
- כאשר A היא המשרעת המקסימלית של הסייסמוגרף של ווד-אנדרסון; הפונקציה האמפירית A0 תלויה רק במרחק של התחנה מהאפיצנטר; δ היא בפועל ממוצע הקריאות מכל תחנות התצפית שמדדו את הרעידה, לאחר התאמה עם תיקונים ספציפיים לתחנה כדי לקבל את ערך ה-ML[20].
![{\displaystyle M_{\mathrm {L} }=\log _{10}A-\log _{10}A_{\mathrm {0} }(\delta )=\log _{10}[A/A_{\mathrm {0} }(\delta )],\ }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7690368e779e6224c83c3ec0a3ae8432a6c05c87)
ביאורים
[עריכת קוד מקור | עריכה]- ^ מנקודת מבט של ניטור, אלו הן רעידות האדמה שבהן האמריקאים, אז כהיום, מתעניינים במיוחד. רע"א מקומיות מתרחשות בתוך הרשת הסיסמית הצפון-מערבית של האוקיינוס השקט (אנ') ובדרך כלל יאותרו וידווחו על מפת PNSN וברשימת רעידות האדמה האחרונות. בקיצור; מדובר ברעידות אדמה שמוקדן אינו מרוחק מאוד מהסייסמוגרפים המודדים אותן ואלה כוללות גם רע"א שמקורן וולקני.
- ^ בדיוק כפי שקרא לו בכותרת המאמר שלו מינואר אותה שנה:"An Instrumental Earthquake Magnitude Scale"
- ^ כלולות התאמות כדי לפצות על השונות במרחק בין הסיסמוגרפים השונים לבין מוקד רעידת האדמה
הערות שוליים
[עריכת קוד מקור | עריכה]- ^ Wood-Anderson, U.S.G.S. - Earthquake Hazards Program
- ^ Sheila Peacock, [SAC-HELP Wood-Anderson Response], Iris.Edu, Mar. 22
- ^ Geschwind, Carl-Henry, 1965, California Earthquakes : Science, Risk, and the Politics of Hazard Mitigation, Baltimore: Johns Hopkins University Press: pp. 53-60, by Internet Archive.
- ^ Judith R. Goodstein and Paul Roberts, 1985, Filming Seismograms and Related Materials at the California Institute of Technology 185, Eos: pp. 737-739 66
- ^ Geschwind, Carl-Henry, 1965, California Earthquakes : Science, Risk, and the Politics of Hazard Mitigation, Baltimore: Johns Hopkins University Press: pp. 53-60, by Internet Archive.
- ^ Judith R. Goodstein and Paul Roberts, 1985, Filming Seismograms and Related Materials at the California Institute of Technology 185, Eos 66, עמ' 737-739
- ^ Rebeur-Paschwitz, 1989. Earthquake on April 17, 1889 in Japan. Nature, July, 25th, pp. 294-295. In: Schweitzer, J. German National, Report. Part A. Early German Contributions to Modern Seismology, pp. 35-36
- ^ Hough, S. E. 2007,, Richter's Scale: Measure of an Earthquake, Measure of a Man, New Jersey: Princeton University Press (from now on: Hough, 2007): p. 59
- ^ Hough 2007: p. 59
- ^ Hough, 2007: p. 57, 116
- ^ Richter, F., C., 1935, An Instrumental Earthquake Magnitude Scale, Bulletin of the Seismological Society of America 25 :(from now on: Richter, 1935) p.2.
- ^ Richter 1935: pp. 1-5.
- ^ Richter, 1935: pp. 2-3.
- ^ Richter 1935: p.14.
- ^ 1 2 Richter 1935: p. 5.
- ^ Richter 1936: p.6, table 1.
- ^ Richter 1935: p. 32.
- ^ Hough 2007: pp.123-124.
- ^ Gutenberg, B.; Richter, C., F., 1956. Earthquake magnitude, intensity, energy, and acceleration (Second Paper). Bulletin of the Seismological Society of America, 46: pp. 105–145,
- ^ 1 2 Ellsworth, William L.,1991, The Richter Scale (ML), WayBackMachineU.S.G.S., Profesional Paper 1515.