震级是对数刻度,差 1 级不是「多一倍」,而是能量差约 31.6 倍。差 2 级就是 1000 倍,这就是 7 级与 5 级完全不是一个量级的原因。
输入参数 INPUT
测算结果 OUTPUT
地震释放的能量与震级呈指数关系,取对数后是一条直线。这是地震学里最常用的经验关系之一。
因为指数是 1.5,所以震级每加 1,能量乘 101.5 ≈ 31.6;而振幅(地震仪记录到的波动幅度)每级只乘 10。这就是「震级差一点、破坏差很多」的数学来源。
作为参照,广岛原子弹约 1.5 万吨 TNT。一个 7.0 级地震的能量大约相当于 数十颗广岛原子弹,但因为能量向三维空间扩散,实际破坏并不会按这个倍数放大。
震级描述的是释放能量的大小,烈度描述的才是某地的实际破坏程度。同一个地震,震中烈度高、远处烈度低;同样震级,浅源地震的破坏通常远大于深源。
震级是能量,烈度是破坏。中国地震目录里常用一个简化的经验关系,把震中烈度和震级对应起来:
按此式,5 级约 6 度、6 级约 7.8 度、7 级约 9.5 度。它只描述震中附近的平均烈度,实际烈度还会因震源深度、断层破裂方向、场地土质和建筑质量而差出一两度,不能拿它判断某栋房子会不会倒。
| 震级 | 能量 J | TNT 当量 | 大致印象 |
|---|---|---|---|
| 4.0 | 6.3×10¹⁰ | 15 吨 | 小震,局部有感 |
| 5.0 | 2.0×10¹² | 477 吨 | 中震,可造成破坏 |
| 6.0 | 6.3×10¹³ | 1.5 万吨 | 约一颗广岛原子弹 |
| 7.0 | 2.0×10¹⁵ | 47.7 万吨 | 约 32 颗广岛原子弹 |
| 8.0 | 6.3×10¹⁶ | 1,507 万吨 | 大型地震,可引发海啸 |
| 9.0 | 2.0×10¹⁸ | 4.77 亿吨 | 特大地震,千年一遇量级 |
能量差约 31.6 倍(101.5),振幅差 10 倍。所以 7 级地震释放的能量相当于 31.6 次 6 级地震,而不是「大一点点」。
因为能量是指数关系,0.1 级对应能量比 100.15 ≈ 1.41,即相差约 41%。震级越接近上限,同样的增量对应的绝对能量越大。
里氏震级靠地震仪记录振幅计算,对大震会「饱和」,8.5 级以上难以区分;矩震级 Mw 基于断层错动面积、滑动量与岩石刚度,能更准确描述特大地震,现代目录多用 Mw。
能量以地震波形式向三维空间扩散,到达地表时单位面积的能量已经很小;且大部分能量被岩层吸收、转化为热。破坏程度还取决于深度、距离、场地与建筑质量。