Richterskala

Ich habe einige Videos über logarithmische Skalen gemacht. Und leider hatten wir dieses Jahr auch viele schwere Erdbeben. Deshalb möchte ich in diesem Video die Richterskala behandeln, mit der die Stärke von Erdbeben gemessen wird. Und obwohl wir die Richterskala mit der Messung von Erdbeben in Verbindung bringen, verwenden wir heutzutage eigentlich die Momenten-Magnituden-Skala. Und der Grund, warum die meisten Leute zwischen beiden kaum unterscheiden, ist, dass die Momenten-Magnituden-Skala nach der Richterskala kalibriert wurde. Und wir verwenden die Momenten-Magnituden-Skala weil die Richterskala auf die Messung von Erdbeben bis zu einer Stärke von 7 begrenzt ist. Dadurch haben wir eine bessere Methode, Erdbeben zu messen, die über der Stärke 7 liegen. Das hier ist ein Foto von Charles Richter. Er lebt nicht mehr. Das Zitat ist aus einem Interview mit ihm, in dem er erklärt, wie er die Richterskala erfunden hat. "Ich habe eine Abhandlung von Professor K. Wadati aus Japan gefunden, in der er starke Erdbeben verglich, indem er die maximale Bodenbewegung in Bezug auf die Distanz zum Epizentrum darstellte." Dieser Professor K. Wadati hat also ein solches Diagramm erstellt, wo hier die Entfernung dargestellt ist. Wenn also irgendwo ein Erdbeben stattfindet, befindet man sich beim Messen nicht immer im Epizentrum. Du könntest auch dort sein. Die Messstationen könnten weiter weg sein. Er schaute sich also an, wie weit entfernt die Messstation war, und schaute sich dann die Bodenbewegung an der Messstation an. Das hier wäre also ein mittelstarkes Erdbeben. Das hier wäre ein schwaches Erdbeben, da wir uns nahe am Erdbeben befinden, und der Boden sich trotzdem kaum bewegt hat. Diese Achse ist die Magnitude oder Stärke, die zeigt, wie sehr sich der Boden bewegt. Das hier wäre zum Beispiel ein sehr starkes Erdbeben. Dann sagte Charles Richter weiter: "Ich habe ein ähnliches Vorgehen bei unseren Stationen ausprobiert. Aber der Bereich zwischen der größten und kleinsten Erdbebenstärke schien unhandlich groß." Er sagte, dass er beim Versuch, so zu zeichnen wie Professor Wadati, gemerkt hat, dass er einige Erdbeben hier einzeichnen konnte. Aber egal, wie du eine lineare Skala erstellt, wenn du hier unten Deutlichkeit haben willst, dann passen die starken Erdbeben nicht mehr ins Diagramm. Die starken Erdbeben müsstest du hier eintragen, oder hier. Vielleicht passen sie nicht einmal auf die Seite. Doctor Beno Gutenberg, mit dem Richter zusammen bei Caltech arbeitete, als sie die Richterskala erfanden, machte dann den Vorschlag, die Amplituden logarithmisch darzustellen. "Ich hatte Glück, denn logarithmische Darstellungen sind ein Gerät des Teufels." Ich weiß nicht genau, was er damit meint, wenn er sagt, dass sie ein Gerät des Teufels sind. Ich nehme an, er meint, dass sie magisch sind. Denn man will hier unten deutlich die Unterschiede zwischen den schwachen Erdbeben darstellen können. Aber zur gleichen Zeit will man sie mit den starken Erdbeben vergleichen können. Und ich glaube, er hat sie ein bisschen als magisches Instrument betrachtet. Er hat sie also auf einer logarithmischen Skala dargestellt. Er nimmt im Grunde den Logarithmus der Stärke jedes dieser Erdbeben. Wenn du also das Erdbeben auf einem Seismographen misst, dann ist das vor dem Erdbeben, und das, wenn das Erdbeben beginnt. Und dann hört das Erdbeben auf. Und dann misst du die Stärke dieses Erdbebens. Wenn du sie linear darstellen würdest, hättest du dasselbe Problem, das er hatte. Wenn du sie so darstellst, wie Professor Wadati es getan hat, dann hättest du das Problem. Aber Richter misst es jetzt und zeichnet davon den Logarithmus. Und du erhältst eine logarithmische Skala. Aber in diesem Video möchte ich darüber nachdenken, was das für die Stärke von Erdbeben bedeutet, insbesondere bei den Erdbeben, die wir in letzter Zeit hatten. Das hier ist das Erdbeben, das am 23. August an der Ostküste der USA stattgefunden hat. Es war ein nicht so starkes Erdbeben, es hatte eine Stärke von 5,8. Das ist kein kleines Erdbeben, du würdest es definitiv spüren. Es verursacht ein Wackeln und kann sogar leichte Schäden verursachen. Was es besonders macht, ist, dass es in einem Teil der Welt passiert ist, der nicht oft Erdbeben erlebt. Jetzt zeichnen wir es auf unserer Skala ein. Ich zeichne unsere Skala hier unten hin. Hier schreiben wir 5,8 hin. Und wenn du deinen Stuhl ziemlich heftig schüttelst, dann kannst du dir gut vorstellen, wie sich dieses Erdbeben angefühlt hat. Dieses Erdeben war im Jahr 2011 an der Ostküste. Und das wahrscheinlich bekannteste Erdbeben der vergangenen Jahre in den USA war das in Loma Prieta. Das hier ist Loma Prieta, es liegt 40-50 Meilen südlich von San Francisco. Und hier sieht man die Schäden, die in San Francisco entstanden sind, eine Autobahn ist zusammengebrochen. Und diese ganze Gegend ist jetzt wirklich schön, nachdem diese Autobahn entfernt wurde. Aber du kannst dir vorstellen, wie stark dieses Beben war, dass es diese Art von Schäden in solch einer Entfernung auslösen konnte. Und ich wohne hier und bin froh, dass ich während des Erdbebens nicht in der Bay Area war. Dieses Erdbeben hatte eine Stärke von 7,0. Also tragen wir hier eine 7 ein. Das Erdbeben von Loma Prieta, in der San Francisco Bay Area, das 1989 stattgefunden hat. Es ist direkt vor der World Series passiert. Und dann gab es 2011 ein sehr bedauerliches Erdbeben in Japan. Das Tohoku-Beben, das hier abgebildet ist. Dieser Kreis zeigt die Stärke des Erdbebens. Es hat vor der Küste Japans stattgefunden, diese ganzen Punkte waren die Nachbeben. Und der eigentliche Schaden, den es ausgelöst hat, war der Tsunami und der Schaden, den er an dem Atomkraftwerk von Fukushima angerichtet hat. Und dieses Erdbeben hatte eine Stärke von 9,0. Wenn das hier fast 6 war, und das hier 7, dann haben wir hier eine 8. 9,0 liegt also hier. Das war das Tohoku-Beben von 2011 in Japan. Und das größte Erdbeben, das jemals gemessen wurde, war das große Chile-Erdbeben im Jahr 1960. Es hatte eine Stärke von 9,5. 9,5 liegt ungefähr hier. Das ist das Chile-Erdbeben von 1960. Und wenn man denkt, dass es sich hier um eine lineare Skala handelt, denkt man, dass das Chile-Erdbeben etwas weniger als zweimal so stark wie das an der Ostküste war. Und es wirkt nicht so schlimm. Aber es ist keine lineare Skala. Es ist eine logarithmische Skala. Und man interpretiert sie, indem man überlegt, wie viele Zehnerpotenzen eines dieser Erdbeben von einem anderen entfernt ist. Du kannst sie als Zehnerpotenzen betrachten. Zwischen 5,8 und 7,0 besteht eine Differenz von 1,2. Aber denk daran: Das ist eine logarithmische Skala. Und ich ermutige dich, unsere Videos über die logarithmische Skala anzuschauen. Eine Veränderung auf einer logarithmischen Skala ist keine festgelegte, lineare Distanz. Es ist ein Skalierungsfaktor. Und wir skalieren nicht um den Faktor 1,2. Wir skalieren um den Faktor 10^(1,2). Das hier ist also ⋅ 10^(1,2). Ich benutze also meinen Taschenrechner, um herauszufinden, was das ergibt. Du kannst dir vorstellen, was es ergibt. 10^1 = 10. Und dann haben wir 0,2. 10^(1,2) = 15,8. Es ist also fast 16-mal so stark. Das Erdbeben in Loma Prieta war also 16-mal stärker als das Erdbeben an der Ostküste. Das ist ein riesiger Unterschied. Obwohl das etwas Schaden verursacht hat, und das ein ziemliches Wackeln ausgelöst hat. Stell dir ein 16-mal stärkeres Beben vor. Und wie viel Schaden das auslösen würde. Ich habe gerade eine Reporterin kennengelernt, die während des Loma-Prieta-Bebens in ihrem Garten war, nahe dem Ort, an dem ich jetzt wohne. Und sie sagte, dass alle Autos hoch und runter gesprungen sind. Es war also ein massives Erdbeben. Schauen wir uns das japanische Erdbeben an. Wir wollen wissen, wie viel stärker es im Vergleich zu dem in Loma Prieta war. Denk daran, es ist nicht nur 2-mal so stark. Es ist 10^2-mal so stark. Und wir wissen, wie wir das lösen. 10^2 = 100. Beim Loma-Prieta-Beben sind Autos hoch und runter gesprungen. Das japanische Beben war 100-mal stärker als das in Loma Prieta. Und wenn du es mit dem Ostküsten-Beben vergleichst, wäre es 1.600-mal so stark wie das Ostküsten-Beben im August 2011. Also ein unglaublich massives Erdbeben. Und das japanische Erdbeben hatte faszinierende Folgen. Es wird geschätzt, dass Japan durch das Erdbeben ca. 4 Meter breiter geworden ist. Es hat also die Form einer riesigen Insel verändert. Und es wird geschätzt, dass aufgrund des Bebens, und den Verzerrungen in der Erde, die durch das Beben ausgelöst wurden, die Länge eines Tages auf der Erde ca. 1/1.000.000 einer Sekunde kürzer geworden ist. Du denkst vielleicht, dass das nur 1/1.000.000 einer Sekunde ist. Aber es hat tatsächlich die Länge eines Tages auf der Erde verändert. Was eine sehr fundamentale Sache ist. Es ist wichtig, wenn wir Dinge in den Weltraum oder Sonden auf den Mars schicken, dass wir wissen, dass unser Tag jetzt 1/1.000.000 einer Sekunde kürzer ist. Das war also bereits ein massives Erdbeben. Und das Chile-Erdbeben ist 10^(0,5)-mal so stark. Wir benutzen unseren Taschenrechner. 10^(0,5) ist dasselbe wie 10^(1/2) oder √10. Und es ergibt 3,16. Das stärkste jemals gemessene Erdbeben war also 3,16-mal stärker als das japanische Beben. Und das hat bereits den Tag unseres Planeten verkürzt und Japan ca. 4 Meter breiter gemacht. Und wenn du es mit dem Ostküsten-Beben vergleichst, wäre es ca. 5.000-mal stärker. Also ein unglaublich massives Erdbeben. Ich hoffe, das hilft dir dabei, zu verstehen, worum es bei der Richterskala geht. Und auch dabei zu verstehen, wie massiv einige dieser unglaublich starken Beben waren. Und du verstehst auch, welches Problem Charles Richter vorher hatte. Wenn du diese nämlich alle linear darstellen würdest, müsstest du dieses Beben 5.000-mal weiter hinten auf der Achse einzeichnen als dieses Erdbeben. Und das ist selbst schon ein ziemlich starkes Beben. Und das müsste 5.000-mal weiter entfernt sein, als einige der Erdbeben am niedrigen Ende der Richterskala.