Richterova stupnice, magnitudo a intenzita zemětřesení
Richterova stupnice je známý název pro magnitudovou škálu zemětřesení. Stránka rozlišuje magnitudo, které popisuje velikost otřesu u zdroje, a makroseismickou intenzitu, která hodnotí účinky zemětřesení na konkrétním místě.
- Magnitudo zemětřesení
- Richterova lokální stupnice ML
- Magnitudo vs. intenzita
- Mercalliho a další makroseismické stupnice
- Zemětřesení a základní pojmy
- Největší zaznamenaná zemětřesení
Magnitudo zemětřesení
Magnitudo vyjadřuje velikost zemětřesení jako fyzikálního jevu. Vztahuje se ke zdroji otřesu, nikoli k tomu, jak silně bylo zemětřesení pociťováno v jednotlivých obcích. Prakticky jde o logaritmickou veličinu: rozdíl jednoho stupně magnituda znamená přibližně 10× větší amplitudu seismického záznamu a přibližně 31,6× větší uvolněnou energii.
Myšlenka magnitudové škály navazovala mimo jiné na práci japonského seismologa Kiyoo Wadatiho. Praktickou lokální magnitudovou stupnici pro zemětřesení v jižní Kalifornii zavedl roku 1935 americký seismolog Charles Francis Richter.
V moderní seismologii existuje několik magnitudových škál. Pro slabší a lokální zemětřesení se může používat lokální magnitudo ML, historicky spojované s Richterovou stupnicí. Pro velká a vzdálená zemětřesení se dnes nejčastěji používá momentové magnitudo Mw, které lépe odpovídá fyzikální velikosti zlomu.
Richterova lokální stupnice ML
Richterova stupnice, přesněji původní lokální magnitudová stupnice ML, byla kalibrována podle maximální amplitudy záznamu Woodova-Andersonova krátkoperiodového seismografu. V klasickém výkladu se vztahovala k zemětřesení zaznamenanému ve vzdálenosti 100 km od epicentra.
V běžném jazyce se označení „Richterova stupnice“ často používá pro jakékoli magnitudo zemětřesení. Odborně je ale vhodné rozlišovat původní lokální magnitudo ML a moderní momentové magnitudo Mw. U velkých zemětřesení se původní lokální stupnice saturuje, proto se dává přednost Mw.
| Magnitudo | Orientační popis |
|---|---|
| < 2 | Mikrootřesy; člověk je obvykle necítí, zaznamenají je přístroje. |
| 2–2,9 | Velmi slabé zemětřesení; výjimečně může být pocítěno v klidu. |
| 3–3,9 | Slabé zemětřesení; často pocítěno, obvykle bez škod. |
| 4–4,9 | Lehké zemětřesení; drnčení oken, zavěšené předměty se mohou pohybovat. |
| 5–5,9 | Středně silné zemětřesení; může poškodit slabší stavby blízko epicentra. |
| 6–6,9 | Silné zemětřesení; možné vážné škody, hlavně u zranitelné zástavby. |
| 7–7,9 | Velké zemětřesení; rozsáhlé škody v epicentrální oblasti. |
| 8+ | Velmi velké až mimořádné zemětřesení; rozsáhlé škody, u podmořských otřesů možné tsunami. |
Tabulka je pouze orientační. Skutečné následky nezávisejí jen na magnitudu, ale také na hloubce ohniska, vzdálenosti od epicentra, geologickém podloží, délce trvání otřesů a odolnosti staveb.
Magnitudo vs. intenzita
Magnitudo a intenzita nejsou totéž. Magnitudo popisuje velikost zemětřesení u zdroje. Intenzita popisuje účinky na konkrétním místě: co lidé cítili, jak se chovaly předměty a jaké vznikly škody.
- Magnitudo: jedna cílová hodnota velikosti zdroje; v praxi se mohou podle použité metody uvádět mírně odlišné hodnoty.
- Intenzita: lokální účinky; stejné zemětřesení má jinou intenzitu blízko epicentra a jinou ve vzdálenějších obcích.
- Praktický příklad: zemětřesení Mw 6,5 hluboko pod zemí může způsobit menší škody než mělčí zemětřesení s podobným magnitudem přímo pod městem.
Mercalliho a další makroseismické stupnice
Mercalliho stupnice je makroseismická stupnice intenzity. Nesleduje přímo energii v ohnisku, ale pozorované účinky zemětřesení na daném místě. Historicky ji sestavil italský seismolog Giuseppe Mercalli; později vznikly upravené verze, například modifikovaná Mercalliho stupnice.
| Stupeň | Pojmenování | Popis účinků |
|---|---|---|
| I | Nepozorovatelné | Člověk otřes nerozpozná, zaznamenají jej jen přístroje. |
| II | Velmi slabé | Pocítí jej jen někteří lidé v klidu, často ve vyšších patrech budov. |
| III | Slabé | Vibrace připomínají průjezd těžkého vozidla, zavěšené předměty se mohou pohybovat. |
| IV | Mírné | Drnčí okna, nádobí a dveře, většina lidí uvnitř budov otřes pozná. |
| V | Málo silné | Probouzí spící, drobné předměty se mohou posunout nebo spadnout. |
| VI | Silné | Lidé mohou ztrácet rovnováhu, objevují se drobné škody na omítkách a komínech. |
| VII | Velmi silné | Poškození slabších staveb, trhliny ve zdech, zvony mohou zvonit. |
| VIII | Bořivé | Poškození běžných budov, padají komíny, těžký nábytek se posouvá. |
| IX | Pustošivé | Vážné škody na budovách, panika, trhliny v půdě. |
| X | Ničivé | Zničené budovy, poškození přehrad, výrazné poruchy terénu. |
| XI | Katastrofické | Zničené mosty, potrubí a koleje; rozsáhlé změny terénu. |
| XII | Extrémní | Téměř úplné zničení, velké předměty se pohybují, zásadní změny povrchu. |
V Evropě se historicky používala také stupnice MCS (Mercalli, Cancani, Sieberg). Ve střední a východní Evropě byla rozšířena stupnice MSK‑64 (Medveděv, Sponheuer, Kárník). Moderní evropský standard představuje také stupnice EMS‑98.
Zemětřesení a základní pojmy
Většina zemětřesení má tektonický původ. V horninách se hromadí mechanické napětí a při náhlém porušení zlomu se uvolní energie, která se šíří seismickými vlnami. Nejsilnější zemětřesení obvykle vznikají na hranicích litosférických desek, zejména v subdukčních zónách.
- Hypocentrum
- Ohnisko zemětřesení v hloubce, kde dojde k porušení hornin.
- Epicentrum
- Kolmý průmět hypocentra na zemský povrch.
- Hloubka ohniska
- Vzdálenost hypocentra od zemského povrchu. Mělká zemětřesení bývají při stejném magnitudu ničivější než hluboká.
- Epicentrální vzdálenost
- Vzdálenost pozorovacího místa od epicentra.
- Seismometr a seismograf
- Seismometr měří pohyb půdy; seismograf je zařízení nebo záznamový systém vytvářející seismogram.
- Předtřesy a dotřesy
- Zemětřesení se často vyskytují v posloupnostech. Hlavnímu otřesu mohou předcházet slabší předtřesy a po něm mohou následovat dotřesy trvající dny, měsíce i roky.
- Tsunami
- Dlouhá mořská vlna vyvolaná zejména podmořským zemětřesením, sesuvem nebo sopečnou činností. V hlubokém oceánu se může šířit rychlostí stovek kilometrů za hodinu; u pobřeží zpomaluje a výška vlny roste.
Momentové magnitudo Mw
Momentové magnitudo Mw vychází ze seismického momentu. Ten závisí na ploše porušeného zlomu, průměrném posunu a tuhosti hornin. Proto lépe popisuje velká zemětřesení než původní lokální Richterova stupnice.
Pro energii zemětřesení se často používají empirické vztahy ve tvaru:
log E = a + b · M
kde E je uvolněná energie a M magnitudo. Zjednodušeně platí, že nárůst magnituda o 2 stupně znamená přibližně tisíckrát větší uvolněnou energii.
Největší instrumentálně zaznamenaná zemětřesení
| Poř. | Místo | Datum | Magnitudo |
|---|---|---|---|
| 1. | Valdivia, Chile | 22. 5. 1960 | 9,5 |
| 2. | Prince William Sound, Aljaška | 28. 3. 1964 | 9,2 |
| 3. | Sumatra–Andamany, Indonésie | 26. 12. 2004 | 9,1 |
| 4. | Tóhoku, Japonsko | 11. 3. 2011 | 9,1 |
| 5. | Kamčatka | 4. 11. 1952 | 9,0 |
| 6. | Kamčatský poloostrov, Rusko | 29. 7. 2025 | 8,8 |
| 7. | Maule, Chile | 27. 2. 2010 | 8,8 |
| 8. | Pobřeží Ekvádoru a Kolumbie | 31. 1. 1906 | 8,8 |
| 9. | Rat Islands, Aljaška | 4. 2. 1965 | 8,7 |
| 10. | Assam–Tibet | 15. 8. 1950 | 8,6 |
Pořadí v historických přehledech se může mírně lišit podle použité katalogové revize a zaokrouhlení magnituda. Nejsilnějším instrumentálně zaznamenaným zemětřesením zůstává chilské zemětřesení z 22. 5. 1960.
V praxi
Richterova stupnice se v běžné řeči často používá jako zkratka pro magnitudo. Pro přesné vyjadřování je lepší rozlišovat, zda jde o lokální magnitudo ML, momentové magnitudo Mw, nebo makroseismickou intenzitu podle Mercalliho stupnice.
- M 1–2: přístrojově měřitelné, člověk je obvykle necítí.
- M 3: nejslabší otřesy, které lidé mohou za vhodných podmínek pocítit.
- M 5: může poškodit slabší budovy blízko epicentra.
- M 6–7: riziko vážných škod, hlavně u mělkých zemětřesení a zranitelné zástavby.
- M 8+: velmi velká zemětřesení, často na subdukčních zónách; u podmořských událostí může vzniknout tsunami.
Časté otázky
- Kolik stupňů má Richterova stupnice?
- Richterova stupnice nemá pevnou horní hranici. Je logaritmická: zvýšení magnituda o 1 znamená asi 10× větší amplitudu záznamu a asi 31,6× více uvolněné energie. Nejsilnější instrumentálně zaznamenané zemětřesení mělo magnitudo 9,5 a nastalo 22. 5. 1960 v Chile.
- Co je magnitudo zemětřesení?
- Magnitudo je veličina popisující velikost zemětřesení u zdroje. Původní Richterovo lokální magnitudo ML vycházelo z amplitudy záznamu Woodova-Andersonova seismografu. Dnes se pro velká zemětřesení používá hlavně momentové magnitudo Mw.
- Čím se měří zemětřesení?
- Zemětřesení zaznamenává seismometr; záznam se označuje jako seismogram. Z dat se určují poloha epicentra, hloubka ohniska, magnitudo a další parametry zemětřesení.
- Je Richterova stupnice totéž co Richterova škála?
- Ano, v běžné češtině se používají oba výrazy. Přesněji však Richterova stupnice označuje původní lokální magnitudovou stupnici ML, zatímco novější zprávy o velkých zemětřeseních obvykle používají momentové magnitudo Mw.
- Jaký je rozdíl mezi Richterovou a Mercalliho stupnicí?
- Richterova stupnice vyjadřuje magnitudo, tedy velikost zemětřesení u zdroje. Mercalliho stupnice hodnotí intenzitu, tedy účinky otřesů na konkrétním místě. Stejné zemětřesení proto může mít různé Mercalliho stupně v různých obcích.
- Je Richterova stupnice totéž co intenzita zemětřesení?
- Ne. Magnitudo popisuje fyzikální velikost zemětřesení, zatímco intenzita popisuje místní účinky. Intenzita závisí na vzdálenosti od epicentra, hloubce ohniska, podloží a odolnosti staveb.
- Proč se dnes mluví o momentovém magnitudu?
- Momentové magnitudo Mw lépe vystihuje velká zemětřesení, protože vychází z fyzikálních parametrů zlomu. Původní lokální Richterova stupnice ML byla určena hlavně pro lokální zemětřesení a u velkých událostí se saturuje.
- Proč může mít stejné magnitudo různé následky?
- O škodách rozhoduje také hloubka ohniska, vzdálenost od epicentra, geologické podloží, délka otřesů, hustota osídlení, kvalita staveb a případné následné jevy, například tsunami nebo sesuvy.
Zdroje a další informace
- What is the difference between earthquake magnitude and earthquake intensity? – USGS
- 20 Largest Earthquakes in the World – USGS
- M 8.8 – 2025 Kamchatka Peninsula, Russia Earthquake – USGS
- Modified Mercalli Intensity Scale – USGS
- Červený, V. Fyzika zemětřesení. Československý časopis pro fyziku, 1983.