Слухати серце Землі
До 110-річчя від дня народження видатного американського сейсмолога Чарльза Френсіса Ріхтера.
Ці страшні цифри в побуті називають балами. «Сім балів за шкалою Ріхтера» — озвучує диктор хроніку січневої трагедії на Гаїті. Насправді магнітуда землетрусу характеризує енергію, що виділяється у вигляді сейсмічних хвиль, і з математичної точки зору є безрозмірною величиною. А в балах — від 1 до 12 — землетруси класифікують за масштабами заподіяної стихією шкоди. Магнітуда, яка описує землетрус як цільне фізичне явище, безпосередньо з руйнуваннями в конкретному місці не пов’язана — все залежить від глибини вогнища підземних поштовхів, гірських порід, рельєфу місцевості. Однак незважаючи на відсутність «наочних» ознак, винайдена Чарльзом Ріхтером шкала от уже 75 років залишається найпопулярнішою.
У дитинстві Чарльз мріяв стати… атомним фізиком. Досить незвичайне бажання для учня пересічної середньої школи в Каліфорнії, який до того ж до дев’ятирічного віку прожив на батьківській фермі в Огайо. Відповідних можливостей у Чарльза, звичайно, не було, але він глибоко вивчав шкільний курс механіки, щоб після закінчення школи вступити до Стенфордського університету. Мрія парубка майже здійснилася: закінчивши Стенфорд, він працював над докторською дисертацією з теоретичної фізики в Каліфорнійському технологічному університеті, аж раптом одержав запрошення до Сейсмологічної лабораторії в Пасадені, що, власне, і визначило його наукову долю. Повернувшись через кілька років до Каліфорнійського технологічного університету, Чарльз продовжив розпочаті дослідження й заснував потужну сейсмологічну школу. Знаменита шкала народилася в Чарльза Ріхтера як реакція на іншу, застосовувану в той час — Джузеппе Меркаллі. У ній про землетрус судили суб’єктивно — за ступенем паніки населення та кількістю загиблих. Про силу самих підземних поштовхів такий підхід говорив мало, що не влаштовувало молодого науковця Сейсмологічної лабораторії.
В основу кількісного визначення магнітуди Чарльз Ріхтер поклав об’єктивний показник — десятковий логарифм вираженої в мікрометрах амплітуди коливань стрілки стандартного сейсмографа Вуда-Андерсона. Тобто у відповідь на поштовх із магнітудою 1 стрілка приладу відхилиться на 1 мікрометр, а з магнітудою 2 — із удесятеро більшим розмахом. Цікаво, що так само, у геометричній прогресії, зменшується частота землетрусів зі зростанням магнітуди: за рік на Землі в середньому фіксують один землетрус із магнітудою 8,0 і вище, 10 мають 7,0—7,9 бала, 100 — 6,0—6,9, 1000 — 5,0—5,9. Теоретично шкала не має верхньої межі, однак у реальності поштовхів силою більше 9,5 магнітуди (таким був землетрус у Чилі в 1960-му) людство не знає — за більшої енергії підземного вибуху просто зруйнуються гірські породи. Побити сумний рекорд природи може хіба що падіння метеорита або ядерний вибух (за потужності в 1 мегатонну магнітуда сягає 6,0).
Наступні дослідження показали, що шкала Ріхтера небездоганна. Річ у тім, що поштовх відбувається під землею, а сейсмограф, який має його фіксувати, установлений на поверхні. Для обліку відстані між вогнищем вибуху й приладом у формулу для обрахування магнітуди вводять поправки, які встановлюють для конкретної місцевості дослідним шляхом. Для калібрування своєї шкали вчений, звичайно, використовував підручний (точніше, підніжний) матеріал — землетруси в Південній Каліфорнії. Однак, як з’ясувалося пізніше, поштовхи тут мають малу й середню силу, а вогнище вибуху звичайно залягає порівняно неглибоко, тож для сучасних розрахунків шкалу довелося «налаштовувати» заново. Крім цього — суто технічного — недоліку існують і більш серйозні. Амплітуда відхилення стрілки показує поверхневі сейсмічні хвилі, у той час як частина енергії вибуху переходить у хвилі об’ємні, причому тим більше, чим глибше вогнище землетрусу. Ці «невраховані» прояви вибуху тільки через сорок років зміг «піймати» колега Ріхтера — Хіро Канаморі з Каліфорнійського технологічного університету. У його шкалі, розробленій у 1977 році, магнітуда обраховується на основі зсуву маси гірських порід уздовж розламу. При землетрусах силою вибуху до 7 магнітуд шкала Канаморі мало відрізняється від ріхтерівської, а от при більш сильних поштовхах остання помітно програє в точності. Однак застосований Чарльзом Ріхтером логарифмічний принцип і в шкалі Канаморі залишився незмінним — так само, як і в ще більш прогресивній сучасній енергетичній шкалі, яка обраховує магнітуду землетрусу безпосередньо за
енергією вибуху.
Безперечна заслуга вченого — активна громадянська позиція. Його зусиллями були переглянуті й ужорсткішані містобудівні норми. У 1971 році, після землетрусу в Лос-Анджелесі, місцеві жителі оцінили зняття багатотонних ліпнин із фасадів будинків — непопулярний запобіжний захід, на якому вченому все-таки вдалося наполягти, урятував багато людських життів. До речі, Чарльз Ріхтер був щирим супротивником усіляких декоративних надмірностей не тільки в архітектурі. Проповідуючи філософію натуризму — максимальної близькості до природи, він неодноразово бентежив своїх більш консервативних колег участю в нудистських акціях.
