Πως μετρούσαν την ένταση των σεισμών οι αρχαίοι και πως μετράμε σήμερα

Ο αρχαίος κινέζικος σεισμογράφος

Οι αρχαίοι λαοί δεν διέθεταν επιστημονικά όργανα για να μετρήσουν το μέγεθος ή την ένταση των σεισμών όπως κάνουμε σήμερα με την κλίμακα Ρίχτερ.

Η αρχαία «μέτρηση» και καταγραφή

Χωρίς αριθμούς: Οι αρχαίοι Έλληνες και οι Ρωμαίοι κατέγραφαν τους σεισμούς μόνο περιγραφικά, με βάση τις καταστροφές που προκαλούσαν σε κτίρια, τείχη ή ναούς και τον αριθμό των θυμάτων.

Ιστορική Σεισμολογία: Σημαντικοί φιλόσοφοι και φυσιοδίφες (όπως ο Αριστοτέλης, ο Πλίνιος και ο Στράβων) προσπάθησαν να εξηγήσουν τα αίτια των σεισμών –θεωρώντας τους κυρίως αποτέλεσμα υπόγειων ανέμων ή υδάτων–, χωρίς όμως να δημιουργήσουν κάποια κλίμακα μέτρησης.

Οι αρχαίοι Έλληνες φιλόσοφοι προσπάθησαν να ερμηνεύσουν τους σεισμούς χρησιμοποιώντας τη λογική και τα φυσικά στοιχεία, απομακρύνοντας το φαινόμενο από τη θεϊκή οργή (όπως η τρίαινα του Ποσειδώνα).

Η πιο ολοκληρωμένη και επιδραστική θεωρία ανήκει στον Αριστοτέλη, ο οποίος διατύπωσε την «πνευματική» θεωρία του στα Μετεωρολογικά.

Η θεωρία του Αριστοτέλη (Ο «Υπόγειος Άνεμος»)

Η αιτία: Ο Αριστοτέλης πίστευε ότι η κύρια αιτία των σεισμών ήταν το πνεύμα (ένας ξηρός, θερμός άνεμος ή αναθυμίαση).

Η διαδικασία: Η θερμότητα του ήλιου ζέσταινε τη Γη, δημιουργώντας αυτές τις ξηρές αναθυμιάσεις. Όταν το πνεύμα παγιδευόταν σε μεγάλες ποσότητες μέσα στις υπόγειες σπηλιές και τις κοιλότητες της Γης, προσπαθούσε βίαια να διαφύγει.

Η δόνηση: Η κίνηση και η πίεση αυτού του παγιδευμένου αέρα προς την επιφάνεια προκαλούσε το τράνταγμα του εδάφους.

Τα σημάδια: Κατά τον Αριστοτέλη, πριν από έναν σεισμό επικρατούσε συχνά νηνεμία (απουσία ανέμου στην επιφάνεια), επειδή όλος ο άνεμος είχε μαζευτεί στο εσωτερικό της Γης.

Άλλες σημαντικές θεωρίες της αρχαιότητας

Θαλής ο Μιλήσιος (Ύδωρ): Θεωρούσε ότι η Γη είναι ένας επίπεδος δίσκος που πλέει πάνω σε έναν απέραντο ωκεανό. Οι σεισμοί συνέβαιναν όταν αυτός ο ωκεανός ταραζόταν από τρικυμίες, με αποτέλεσμα η Γη να κλυδωνίζεται σαν πλοίο.

Αναξιμένης (Γεώδεις καθιζήσεις): Πίστευε ότι οι σεισμοί προκαλούνταν από την ξηρασία ή τις έντονες βροχοπτώσεις. Όταν η Γη ξεραινόταν, δημιουργούνταν ρωγμές και έσπαγαν μεγάλα κομμάτια βουνών που έπεφταν σε υπόγειες σπηλιές. Το ίδιο συνέβαινε όταν το χώμα μούλιαζε από τις βροχές και υποχωρούσε.

Αναξαγόρας (Ο Αιθέρας): Υποστήριζε ότι ο αιθέρας (που τον θεωρούσε θερμό και ελαφρύ στοιχείο) εισχωρούσε στις κοιλότητες στο κάτω μέρος της Γης. Επειδή η Γη είναι επίπεδη, ο αιθέρας παγιδευόταν εκεί και, στην προσπάθειά του να βγει προς τα πάνω, τη δονούσε.

Δημόκριτος (Το Νερό): Πρότεινε μια θεωρία βασισμένη στο νερό των βροχών. Όταν οι υπόγειες κοιλότητες γέμιζαν με υπερβολικό νερό, αυτό πίεζε τους τοίχους των σπηλαίων για να μετακινηθεί, προκαλώντας σεισμούς. Επίσης, αν η Γη ξεραινόταν, το νερό έτρεχε βίαια από τα γεμάτα σημεία στα άδεια, δημιουργώντας κραδασμούς.

Θέλετε να εστιάσουμε σε κάποιον συγκεκριμένο φιλόσοφο από αυτούς, ή να δούμε πώς οι θεωρίες τους επηρέασαν την επιστήμη των μετέπειτα αιώνων;

 

Η μοναδική εξαίρεση: Ο αρχαίος κινεζικός σεισμοσκόπος

Η μοναδική γνωστή συσκευή ανίχνευσης σεισμών στην αρχαιότητα κατασκευάστηκε στην Κίνα το 132 μ.Χ. από τον πολυμαθή επιστήμονα Zhang Heng. Η συσκευή (Houfeng Didong Yi): Ήταν ένα μεγάλο χάλκινο δοχείο (ούρνα) με οκτώ κεφαλές δράκων στην περιφέρειά του, που αντιστοιχούσαν στα σημεία του ορίζοντα. Κάτω από κάθε δράκο υπήρχε ένα ανοιχτό χάλκινο βατράχι.

Πώς λειτουργούσε: Στο εσωτερικό του υπήρχε ένα ευαίσθητο εκκρεμές. Όταν γινόταν σεισμός –ακόμη και σε μεγάλη απόσταση όπου η δόνηση δεν ήταν αισθητή στην πρωτεύουσα–, το εκκρεμές μετακινούνταν, χτυπούσε έναν μηχανισμό και άνοιγε το στόμα ενός δράκου, ο οποίος άφηνε μια χάλκινη μπάλα να πέσει στο στόμα του αντίστοιχου βατράχου.

Τι έδειχνε: Ο ήχος της μπάλας ειδοποιούσε τους παρατηρητές και η θέση του βατράχου αποκάλυπτε την κατεύθυνση από την οποία ερχόταν ο σεισμός, αλλά όχι το μέγεθος ή την ισχύ του.

 

Η Κλίμακα Μερκάλι

Η κλίμακα Μερκάλι (Mercalli scale) μετράει την ένταση ενός σεισμού με βάση τα ορατά αποτελέσματά του και τις ζημιές που προκαλεί στο περιβάλλον και τα κτίρια.

Επινοήθηκε το 1902 από τον Ιταλό ηφαιστειολόγο και ιερέα Τζουζέπε Μερκάλι (Giuseppe Mercalli).

 

 

Βασικά Χαρακτηριστικά της Κλίμακας

Υποκειμενική Μέτρηση: Δεν χρησιμοποιεί επιστημονικά όργανα (όπως σεισμογράφους), αλλά βασίζεται σε μαρτυρίες ανθρώπων και παρατηρήσεις των καταστροφών.

Διαφορετικές Τιμές: Ένας σεισμός έχει μόνο ένα μέγεθος (Ρίχτερ), αλλά μπορεί να έχει πολλές διαφορετικές τιμές Μερκάλι ανάλογα με το πόσο μακριά βρίσκεται μια περιοχή από το επίκεντρο.

Δομή: Χρησιμοποιεί ρωμαϊκούς αριθμούς από το I έως το XII (1 έως 12).

Οι 12 Βαθμοί της Κλίμακας (Τροποποιημένη Κλίμακα Μερκάλι)

1. I. Ανεπαίσθητος: Δεν γίνεται αισθητός από τους ανθρώπους, παρά μόνο υπό ειδικές συνθήκες.
2. II. Ελαφρός: Γίνεται αισθητός μόνο από λίγους ανθρώπους που ξεκουράζονται, ειδικά στους επάνω ορόφους κτιρίων.

III. Ασθενής: Γίνεται αισθητός μέσα στα σπίτια. Τα κρεμαστά αντικείμενα (π.χ. φωτιστικά) αιωρούνται ελαφρά.

1. IV. Μέτριος: Τα παράθυρα και οι πόρτες τρίζουν. Πολλοί νιώθουν σαν να περνάει ένα μεγάλο φορτηγό έξω από το σπίτι.
2. V. Σχεδόν Ισχυρός: Γίνεται αισθητός από τους περισσότερους. Ξυπνάει όσους κοιμούνται. Μικρά αντικείμενα ανατρέπονται.
3. VI. Ισχυρός: Γίνεται αισθητός από όλους. Πολλοί τρομάζουν και βγαίνουν έξω. Μετακινούνται βαριά έπιπλα και πέφτουν σοβάδες.

VII. Πολύ Ισχυρός: Προκαλείται πανικός. Σοβαρές ζημιές σε κτίρια κακής κατασκευής, μικρές ή καθόλου ζημιές σε καλοφτιαγμένα κτίρια.

VIII. Καταστροφικός: Σημαντικές ζημιές σε σύγχρονα κτίρια. Κατάρρευση παλαιών κτισμάτων και καμινάδων.

1. IX. Πολύ Καταστροφικός: Πανικός. Καταστρέφονται πολλά σπίτια, τα κτίρια μετακινούνται από τα θεμέλιά τους και εμφανίζονται ρωγμές στο έδαφος.
2. X. Εξαιρετικά Καταστροφικός: Καταστρέφονται τα περισσότερα κτίρια και γέφυρες. Οι σιδηροδρομικές γραμμές λυγίζουν.
3. XI. Κατακλυσμικός: Ελάχιστα κτίρια μένουν όρθια. Καταστρέφονται υπόγειοι αγωγοί και γέφυρες.
4. II. Ολική Καταστροφή: Πλήρης ισοπέδωση. Το έδαφος παραμορφώνεται και αλλάζει η ροή των ποταμών.

 

Ο Αντόλφο Κανκάνι (Adolfo Cancani, 1856–1904)

 

Ήταν διαπρεπής Ιταλός γεωφυσικός και σεισμολόγος. Έμεινε στην ιστορία για τη σημαντική επέκταση και αναβάθμιση που έκανε στην κλίμακα Μερκάλι.

Η συμβολή του στην επιστήμη της σεισμολογίας επικεντρώνεται στα εξής σημεία:

 Η επέκταση της Κλίμακας σε 12 βαθμούς (1904)

Η αρχική κλίμακα που είχε δημιουργήσει ο Τζουζέπε Μερκάλι το 1902 είχε 10 βαθμούς. Ο Κανκάνι συνειδητοποίησε ότι η κλίμακα αυτή δεν επαρκούσε για να περιγράψει την απόλυτη καταστροφή που προκαλούσαν οι εξαιρετικά βίαιοι σεισμοί. [Πρόσθεσε δύο ακόμα βαθμούς στο τέλος της κλίμακας.

Οι βαθμοί αυτοί αφορούσαν την «καταστροφή» (Βαθμός ΧΙ) και την «ολική καταστροφή / γιγαντιαία καταστροφή» (Βαθμός ΧΙI).

Έτσι, η κλίμακα πήρε τη γνώριμη 12βαθμη μορφή που χρησιμοποιείται μέχρι σήμερα. 2. Η σύνδεση με τη Φυσική (Εξίσωση Κανκάνι)

Ο Μερκάλι είχε φτιάξει μια κλίμακα καθαρά υποκειμενική, βασισμένη σε παρατηρήσεις. Ο Κανκάνι, ως φυσικός, προσπάθησε να εισάγει μαθηματική ακρίβεια. Ήταν ο πρώτος που επιχείρησε να συνδέσει κάθε βαθμό έντασης της κλίμακας με μια συγκεκριμένη φυσική τιμή: τη μέγιστη επιτάχυνση του εδάφους (Peak Ground Acceleration) κατά τη διάρκεια της δόνησης.

Η προσπάθειά του αυτή έμεινε γνωστή στους επιστημονικούς κύκλους ως «Εξίσωση του Κανκάνι».

Η εξέλιξη του ονόματος της Κλίμακας

Μετά τη δική του παρέμβαση, η κλίμακα ονομάστηκε Κλίμακα Μερκάλι-Κανκάνι (MC). Λίγα χρόνια αργότερα, ο Γερμανός γεωφυσικός Άουγκουστ Χάινριχ Ζίμπεργκ (August Heinrich Sieberg) βελτίωσε τις περιγραφές των βαθμών, με αποτέλεσμα να μείνει γνωστή στην Ευρώπη ως Κλίμακα MCS (Mercalli-Cancani-Sieberg).

Λοιπό Έργο

Ο Κανκάνι υπηρέτησε ως διευθυντής του Γεωδυναμικού Παρατηρητήριου της Ρόκα ντι Πάπα (κοντά στη Ρώμη). Ήταν επίσης εξαιρετικός σχεδιαστής και κατασκευαστής σεισμογράφων, βοηθώντας στην εξέλιξη των οργάνων μέτρησης της εποχής.

 

Πώς οι Αμερικανοί επιστήμονες Γουντ και Νιούμαν άλλαξαν ξανά την κλίμακα το 1931, δημιουργώντας τη σημερινή Τροποποιημένη Κλίμακα Μερκάλι (MM).

Το 1931, οι Αμερικανοί σεισμολόγοι Χάρι Γουντ (Harry O. Wood) και Φρανκ Νιούμαν (Frank Neumann) προχώρησαν σε μια ριζική αναθεώρηση της κλίμακας Mercalli-Cancani-Sieberg (MCS), δημιουργώντας την Τροποποιημένη Κλίμακα Μερκάλι (Modified Mercalli Scale – MM) που χρησιμοποιείται ευρέως μέχρι σήμερα.Η παρέμβασή τους ήταν απαραίτητη για δύο βασικούς λόγους: η ευρωπαϊκή κλίμακα βασιζόταν σε αρχιτεκτονικά δεδομένα της Ευρώπης που δεν ταίριαζαν με την Αμερική, και η τεχνολογία των κατασκευών είχε αλλάξει σημαντικά στις αρχές του 20ού αιώνα.Οι κύριες αλλαγές που εισήγαγαν οι Γουντ και Νιούμαν περιλαμβάνουν:

Προσαρμογή στα Σύγχρονα Δομικά Υλικά

Η παλιά κλίμακα υπολόγιζε τις ζημιές κυρίως σε κτίρια από τούβλα, πέτρα και ξύλο. Οι δύο Αμερικανοί επιστήμονες αναδιατύπωσαν τα κριτήρια λαμβάνοντας υπόψη:Τα κτίρια με σκελετό από οπλισμένο σκυρόδεμα (μπετόν αρμέ).Τις ατσάλινες κατασκευές και τους ουρανοξύστες.Τα σύγχρονα συστήματα ύδρευσης και τις υπόγειες υποδομές των πόλεων.

Κατηγοριοποίηση των Κτιρίων ανάλογα με την Ποιότητά τους Οι Γουντ και Νιούμαν συνειδητοποίησαν ότι η ίδια ένταση σεισμού προκαλεί εντελώς διαφορετικές ζημιές σε ένα καλοφτιαγμένο κτίριο σε σχέση με ένα πρόχειρο. Έτσι, χώρισαν τις κατασκευές σε τέσσερις ξεκάθαρες κατηγορίες (A, B, C, D):

Κατηγορία Α: Κτίρια με εξαιρετικό σχεδιασμό, ενισχυμένα με ατσάλι ή μπετόν, ειδικά μελετημένα για σεισμούς.

Κατηγορία Β: Καλά χτισμένα κτίρια με ενισχυμένα θεμέλια, αλλά χωρίς ειδική αντισεισμική θωράκιση.

Κατηγορία C: Συνηθισμένα κτίρια με τούβλα και κονίαμα, χωρίς ιδιαίτερη ενίσχυση.

Κατηγορία D: Αδύναμες ή παλιές κατασκευές, πλίθινα σπίτια και κτίρια χωρίς ποιοτικά υλικά.Με αυτόν τον τρόπο, αν ένας σεισμός γκρέμιζε ένα κτίριο κατηγορίας D αλλά άφηνε ανέπαφο ένα κτίριο κατηγορίας Α, οι επιστήμονες μπορούσαν να προσδιορίσουν με τεράστια ακρίβεια τον σωστό βαθμό έντασης (π.χ. Βαθμός VIII)

Απλοποίηση και Εκσυγχρονισμός της Ορολογίας

Αντικατέστησαν τις παλιές, μερικές φορές ασαφείς περιγραφές της ευρωπαϊκής κλίμακας με συγκεκριμένα παρατηρήσιμα φαινόμενα της καθημερινότητας της δεκαετίας του 1930, όπως:

Τη συμπεριφορά των αυτοκινήτων που είναι σταματημένα ή εν κινήσει (π.χ. στον Βαθμό VI, οι οδηγοί νιώθουν το όχημα να κουνιέται).

Τη διατάραξη των οικιακών συσκευών.

Τις συγκεκριμένες ζημιές σε καμινάδες εργοστασίων και μεγάλες αποθήκες.

Γιατί η αλλαγή αυτή ήταν ιστορικής σημασίας;

Η Τροποποιημένη Κλίμακα Μερκάλι (ΜΜ) του 1931 επέτρεψε στους επιστήμονες να χαρτογραφούν τις ζημιές των σεισμών με ενιαίο τρόπο σε ολόκληρο τον κόσμο. Μάλιστα, λίγα χρόνια αργότερα, το 1935, ο Τσαρλς Ρίχτερ χρησιμοποίησε τα δεδομένα και τους χάρτες έντασης (ισόσειστες καμπύλες) της κλίμακας ΜΜ των Γουντ και Νιούμαν για να βαθμονομήσει και να αναπτύξει τη δική του διάσημη κλίμακα μεγέθους.

 

Η Κλίμακα Ρίχτερ

Η κλίμακα Ρίχτερ εφευρέθηκε το 1935 από τον Αμερικανό φυσικό και σεισμολόγο Τσαρλς Ρίχτερ (Charles F. Richter).

Ο Ρίχτερ δημιούργησε αυτή τη διάσημη κλίμακα σε συνεργασία με τον συνάδελφό του, Μπένο Γκούτενμπεργκ (Beno Gutenberg), στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech).

Εδώ είναι μερικές βασικές πληροφορίες για την εφεύρεσή της:

Σκοπός: Σχεδιάστηκε για να μετρά το μέγεθος (την ενέργεια) των σεισμών.

Η εξέλιξη: Πριν από αυτήν, οι επιστήμονες χρησιμοποιούσαν την κλίμακα Μερκάλι, η οποία βασιζόταν υποκειμενικά στις ζημιές που προκαλούσε ένας σεισμός. Η κλίμακα Ρίχτερ βασίστηκε σε πραγματικές μετρήσεις από σεισμογράφους.

Πώς λειτουργεί: Είναι μια λογαριθμική κλίμακα. Αυτό σημαίνει ότι κάθε φορά που ανεβαίνουμε έναν βαθμό στην κλίμακα, η ενέργεια του σεισμού αυξάνεται περίπου 32 φορές.

Οι βαθμοί της κλίμακας Ρίχτερ και οι επιπτώσεις τους

 

Κάτω από 2.0 (Μικροσεισμοί):

Δεν γίνονται αισθητοί από τους ανθρώπους.

Καταγράφονται μόνο από σεισμογράφους.

Συμβαίνουν εκατομμύρια τέτοιοι σεισμοί κάθε χρόνο παγκοσμίως.

2.0 – 2.9 (Ελάχιστοι):

Γενικά δεν γίνονται αισθητοί, παρά μόνο από ελάχιστους ανθρώπους σε απόλυτη ησυχία.

3.0 – 3.9 (Πολύ Ασθενείς):

Γίνονται αισθητοί από αρκετούς ανθρώπους μέσα σε κτίρια.

Δεν προκαλούν ζημιές.

Μοιάζουν με τη δόνηση που προκαλεί ένα φορτηγό που περνάει στον δρόμο.

4.0 – 4.9 (Ασθενείς):

Γίνονται αισθητοί από όλους.

Αντικείμενα μέσα στο σπίτι (π.χ. ποτήρια, φωτιστικά) κουνιούνται και τρίζουν.

Σπάνια προκαλούν σημαντικές ζημιές.

5.0 – 5.9 (Μέτριοι):

Μπορεί να προκαλέσουν σοβαρές ζημιές σε κακές ή παλιές κατασκευές.

Σε καλά χτισμένα κτίρια προκαλούν μικρές ή καθόλου ζημιές.

6.0 – 6.9 (Ισχυροί):

Προκαλούν μεγάλες καταστροφές σε ακτίνα έως και 160 χιλιομέτρων από το επίκεντρο, ειδικά σε πυκνοκατοικημένες περιοχές.

7.0 – 7.9 (Μεγάλοι):

Προκαλούν σοβαρότατες καταστροφές σε μεγάλες εκτάσεις.

Κτίρια καταρρέουν και παραμορφώνονται οι υποδομές (δρόμοι, γέφυρες).

8.0 – 8.9 (Γιγαντιαίοι):

Προκαλούν καθολική καταστροφή σε εκατοντάδες χιλιόμετρα γύρω από το επίκεντρο.

Συμβαίνουν περίπου μία φορά τον χρόνο σε όλο τον πλανήτη.

9.0 και άνω (Ακραίοι):

Πλήρης ισοπέδωση τεράστιων περιοχών.

Αλλάζουν τη γεωγραφία της περιοχής και προκαλούν τεράστια τσουνάμι.

 

 

Σύντομη βιογραφία του Τσάνγκ Χένγκ

Ήταν ένας από τους σημαντικότερους πολυμαθείς επιστήμονες, εφευρέτες και πολιτικούς της Δυναστείας Χαν στην αρχαία Κίνα.

Πρώτα Χρόνια και Μόρφωση

Γέννηση: Γεννήθηκε το 78 μ.Χ. στην επαρχία Χενάν από οικογένεια διανοουμένων.

Σπουδές: Σε ηλικία 16 ετών έφυγε από το σπίτι του για να σπουδάσει στις μεγάλες πρωτεύουσες της εποχής, το Λουογιάνγκ και το Τσανγκάν. Έλαβε εξαιρετική μόρφωση στη λογοτεχνία, τη φιλοσοφία και τις επιστήμες. Επαγγελματική και Πολιτική Πορεία

Κρατικός Λειτουργός: Λόγω της ευφυΐας του, προσκλήθηκε να εργαστεί στην κυβέρνηση. Υπηρέτησε ως επικεφαλής αστρονόμος και αστρολόγος του Αυτοκράτορα, καθώς και ως ανώτερος κυβερνητικός σύμβουλος.

Χαρακτήρας: Έμεινε γνωστός για την τιμιότητά του. Συχνά ερχόταν σε σύγκρουση με τους διεφθαρμένους ευνούχους της αυλής, γεγονός που οδήγησε στην πολιτική του περιθωριοποίηση προς το τέλος της ζωής του.

 

 

Τα Σπουδαιότερα Επιτεύγματα

Το Σεισμοσκόπιο (132 μ.Χ.): Η πιο διάσημη εφεύρεσή του ήταν ένα χάλκινο δοχείο διακοσμημένο με δράκους και βατράχους. Όταν γινόταν σεισμός (ακόμη και εκατοντάδες χιλιόμετρα μακριά), ένας εσωτερικός μηχανισμός άφηνε μια χάλκινη μπάλα να πέσει από το στόμα ενός δράκου στο στόμα ενός βατράχου, δείχνοντας την κατεύθυνση του επίκεντρου.

Αστρονομία & Μαθηματικά: Κατασκεύασε την πρώτη υδραυλική ουράνια σφαίρα (μοντέλο του σύμπαντος που κινούνταν με νερό), χαρτογράφησε χιλιάδες αστέρια και υπολόγισε με μεγάλη ακρίβεια την τιμή του αριθμού π (μεταξύ 3,1466 και 3,1622).

 Λογοτεχνία: Εκτός από επιστήμονας, ήταν αναγνωρισμένος ποιητής και ζωγράφος της εποχής του.

Απεβίωσε το 139 μ.Χ. σε ηλικία 61 ετών, αφήνοντας πίσω του μια τεράστια επιστημονική κληρονομιά που ήταν αιώνες μπροστά από την εποχή της.

 

 

Σύντομη βιογραφία του ιερέα τουΤζουζέπε Μερκάλι (Giuseppe Mercalli).

 

Ο Τζουζέπε Μερκάλι (Giuseppe Mercalli, 1850–1914) ήταν Ιταλός Ρωμαιοκαθολικός ιερέας, γεωλόγος και ηφαιστειολόγος. Έμεινε στην ιστορία για την επινόηση της κλίμακας Μερκάλι, η οποία μετρά την ένταση των σεισμών με βάση τις καταστροφές που προκαλούν.

Πρώτα Χρόνια και Ιεροσύνη

Γέννηση: Γεννήθηκε στις 21 Μαΐου 1850 στο Μιλάνο της Ιταλίας.

Χειροτονία: Χειροτονήθηκε Ρωμαιοκαθολικός ιερέας το 1872.

Σπουδές: Υπήρξε μαθητής του διάσημου Ιταλού γεωλόγου και ιερέα Αντόνιο Στοπάνι (Antonio Stoppani), από τον οποίο απέκτησε το μεγάλο του πάθος για τις φυσικές επιστήμες.

Ακαδημαϊκή και Επιστημονική Πορεία

Διδασκαλία: Εργάστηκε ως καθηγητής φυσικών επιστημών σεμινάριων και λυκείων στο Μιλάνο. Αργότερα, έγινε καθηγητής Γεωλογίας και Ορυκτολογίας στο Πανεπιστήμιο της Κατάνια και στη συνέχεια καθηγητής Ηφαιστειολογίας στο Πανεπιστήμιο της Νάπολης.

Μελέτη Ηφαιστείων: Ερεύνησε έντονα τα ιταλικά ηφαίστεια, όπως το Βεζούβιο, την Αίτνα και τα Στρόμπολι, εκδίδοντας σημαντικά συγγράμματα για τη δραστηριότητά τους.

Διευθυντής Παρατηρητηρίου: Το 1911 διορίστηκε διευθυντής του διάσημου Ηφαιστειολογικού Παρατηρητηρίου του Βεζούβιου (Osservatorio Vesuviano), μια θέση που κράτησε μέχρι το τέλος της ζωής του.

Η Εφεύρεση της Κλίμακας (1902)

Ο Μερκάλι ήθελε έναν τρόπο να καταγράφει τους σεισμούς χωρίς να βασίζεται μόνο στα όργανα της εποχής, τα οποία συχνά καταστρέφονταν κατά τη διάρκεια μιας μεγάλης δόνησης. Έτσι, το 1902 δημιούργησε μια κλίμακα 10 βαθμών (η οποία αργότερα επεκτάθηκε σε 12 βαθμούς από άλλους επιστήμονες), βασισμένη αποκλειστικά στις περιγραφές των ανθρώπων και το μέγεθος των υλικών ζημιών.

Το Τραγικό Τέλος

Ο Μερκάλι πέθανε υπό μυστηριώδεις συνθήκες στις 19 Μαρτίου 1914 σε ηλικία 63 ετών. Βρέθηκε απανθρακωμένος στο δωμάτιό του στη Νάπολη, μετά από πυρκαγιά που ξέσπασε κάτω από αδιευκρίνιστες συνθήκες. Η επίσημη εκδοχή ήταν ότι ανατράπηκε κατά λάθος μια λάμπα παραφίνης ενώ εργαζόταν αργά τη νύχτα, αν και υπήρξαν υποψίες ακόμα και για δολοφονία με κίνητρο τη ληστεία.

 

 

Σύντομη βιογραφία του Τσαρλς Ρίχτερ (Charles Francis Richter, 1900–1985

 

Ο Τσαρλς Ρίχτερ (Charles Francis Richter, 1900–1985) ήταν διαπρεπής Αμερικανός φυσικός και σεισμολόγος. Έγινε παγκοσμίως γνωστός για τη δημιουργία της κλίμακας Ρίχτερ, η οποία έφερε επανάσταση στη μέτρηση των σεισμών.

Πρώτα Χρόνια και Σπουδές

Γέννηση: Γεννήθηκε στις 26 Απριλίου 1900 στο Οχάιο των ΗΠΑ. Μετά το διαζύγιο των γονιών του, μεγάλωσε με τον παππού του στο Λος Άντζελες της Καλιφόρνια.

Μόρφωση: Σπούδασε Φυσική στο Πανεπιστήμιο Στάνφορντ (Stanford) και στη συνέχεια έλαβε το διδακτορικό του στη Θεωρητική Φυσική από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech) το 1928.

Η Επιστημονική Ανακάλυψη (1935)

Ενώ εργαζόταν στο Σεισμολογικό Εργαστήριο του Caltech, ο διευθυντής του, Χάρι Γουντ (συνδημιουργός της κλίμακας MM), του ανέθεσε να βρει έναν τρόπο να συγκρίνει τους σεισμούς της Καλιφόρνια.

Το 1935, σε συνεργασία με τον Γερμανό σεισμολόγο Μπένο Γκούτενμπεργκ, ο Ρίχτερ παρουσίασε την κλίμακα μεγέθους.

Μέχρι τότε, οι επιστήμονες μετρούσαν μόνο την ένταση (ζημιές). Ο Ρίχτερ βρήκε έναν τρόπο να μετρά την ενέργεια που απελευθερώνεται στο επίκεντρο, χρησιμοποιώντας τις καταγραφές των σεισμογράφων.

Επαγγελματική Πορεία και Ιδιαίτερος Χαρακτήρας

Καθηγητής στο Caltech: Έγινε πλήρης καθηγητής Σεισμολογίας το 1952. Ήταν εξαιρετικός δάσκαλος, αν και έμεινε γνωστός για τις ιδιοτροπίες του και την εμμονή του με την ακρίβεια των δεδομένων.

Προετοιμασία για Σεισμούς: Ήταν φανατικός υποστηρικτής της αντισεισμικής δόμησης. Στο σπίτι του είχε εγκαταστήσει δικό του σεισμογράφο, ενώ είχε πάντα αποθηκευμένα τρόφιμα και νερό για την περίπτωση ενός μεγάλου σεισμού.

Προσωπική Ζωή: Ήταν άνθρωπος με πολλά ενδιαφέροντα. Μιλούσε πολλές γλώσσες, αγαπούσε την κλασική μουσική, την πεζοπορία και ήταν δηλωμένος γυμνιστής (νατουριστής).

Το Τέλος

Ο Ρίχτερ συνταξιοδοτήθηκε από το Caltech το 1970, αλλά δεν σταμάτησε ποτέ να ασχολείται με τη σεισμολογία και την ασφάλεια των κτιρίων. Πέθανε από καρδιακή ανεπάρκεια στις 30 Σεπτεμβρίου 1985 στην Πασαντίνα της Καλιφόρνια, σε ηλικία 85 ετών

 

Ποια είναι η Κλίμακα Ροπής Μεγέθους (Mw) που χρησιμοποιούν οι σύγχρονοι σεισμολόγοι σήμερα αντί για την κλασική κλίμακα Ρίχτερ.

 

Η Κλίμακα Ροπής Μεγέθους (Moment Magnitude Scale), η οποία συμβολίζεται διεθνώς ως \(M_{w}\), είναι η σύγχρονη μαθηματική κλίμακα που χρησιμοποιούν οι σεισμολόγοι για να μετρούν το μέγεθος των σεισμών.

Αναπτύχθηκε το 1979 από τους σεισμολόγους Θωμά Χανκς (Thomas C. Hanks) και Χίρου Καναμόρι (Hiroo Kanamori) ως αντικαταστάτης της κλίμακας Ρίχτερ.

Γιατί αντικαταστάθηκε η κλίμακα Ρίχτερ;

Αν και τα ΜΜΕ εξακολουθούν (λανθασμένα) να αναφέρουν όλους τους σεισμούς σε «βαθμούς Ρίχτερ», η κλασική κλίμακα Ρίχτερ είχε δύο βασικά επιστημονικά μειονεκτήματα:

Τοπικός Περιορισμός: Σχεδιάστηκε από τον Ρίχτερ αποκλειστικά για τους σεισμούς της Νότιας Καλιφόρνιας και για συγκεκριμένο τύπο σεισμογράφου (Wood-Anderson). Δεν ήταν ακριβής για σεισμούς σε άλλες περιοχές του πλανήτη.

Το φαινόμενο του «Κορεσμού» (Saturation): Αυτό ήταν το μεγαλύτερο πρόβλημα. Η κλίμακα Ρίχτερ σταματά να λειτουργεί σωστά σε πολύ μεγάλους σεισμούς (πάνω από 7.0–7.5). Με απλά λόγια, αν ένας σεισμός ήταν μεγέθους 8.5, ο σεισμογράφος της κλίμακας Ρίχτερ θα τον κατέγραφε ως ~7.8, «χάνοντας» την πραγματική του ισχύ.

Πώς λειτουργεί η Κλίμακα Ροπής Μεγέθους (\(M_{w}\));

Αντί να μετρά απλά το ύψος των κυμάτων που καταγράφει ένα όργανο, η κλίμακα \(M_{w}\) βασίζεται στη Σεισμική Ροπή (\(M_{0}\)), η οποία υπολογίζει τη συνολική ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη θραύση του ρήγματος.

Ο υπολογισμός γίνεται με βάση τρεις καθαρά φυσικούς παράγοντες:

Την επιφάνεια της ρήξης: Πόσο μεγάλο είναι το κομμάτι του ρήγματος που έσπασε (μήκος επί πλάτος).

Τη μετατόπιση: Πόσα μέτρα μετακινήθηκε η μία πλευρά του ρήγματος σε σχέση με την άλλη.

Η σκληρότητα των πετρωμάτων: Πόσο ανθεκτικά ήταν τα πετρώματα στο σημείο εκείνο πριν σπάσουν.

Τα πλεονεκτήματα της \(M_{w}\)

Δεν έχει όριο κορεσμού: Μπορεί να μετρήσει με απόλυτη ακρίβεια ακόμα και τους πιο γιγαντιαίους σεισμούς του πλανήτη (π.χ. τον σεισμό 9.5 της Χιλής το 1960).

Παγκόσμια εφαρμογή: Λειτουργεί εξίσου καλά σε οποιοδήποτε σημείο της Γης και για οποιοδήποτε βάθος σεισμού.

Συμβατότητα: Βαθμονομήθηκε έτσι ώστε για τους μικρούς και μεσαίους σεισμούς (έως 6.5) τα αποτελέσματά της να είναι σχεδόν πανομοιότυπα με της κλίμακας Ρίχτερ, για να μην μπερδεύονται οι επιστήμονες με τα ιστορικά δεδομένα.

Όπως και η Ρίχτερ, είναι λογαριθμική κλίμακα: κάθε αύξηση κατά 1 μονάδα (π.χ. από το 6 στο 7) σημαίνει 32 φορές περισσότερη ενέργεια και 10 φορές μεγαλύτερη μετακίνηση του εδάφους

 

Οι Αρχαίοι για τους σεισμούς

 

Aristoteles et Corpus Aristotelicum Phil., Meteorologica
Bekker page 368b, line 13

                                                   κατὰ μέρος
δὲ γίγνονται οἱ σεισμοὶ τῆς γῆς, καὶ πολλάκις ἐπὶ μι-
κρὸν τόπον, οἱ δ’ ἄνεμοι οὔ· κατὰ μέρος μέν, ὅταν
αἱ ἀναθυμιάσεις αἱ κατὰ τὸν τόπον αὐτὸν καὶ τὸν γειτνιῶντα
συνέλθωσιν εἰς ἕν, ὥσπερ καὶ τοὺς αὐχμοὺς ἔφαμεν γίγνε-
σθαι καὶ τὰς ὑπερομβρίας τὰς κατὰ μέρος

Aristoteles et Corpus Aristotelicum Phil., Meteorologica
Bekker page 368b, line 33

                                         ἐν δὲ ταῖς νήσοις ταῖς
ποντίαις ἧττον γίγνονται σεισμοὶ τῶν προσγείων· τὸ γὰρ πλῆ-
θος τῆς θαλάττης καταψύχει τὰς ἀναθυμιάσεις καὶ κω-
λύει τῷ βάρει καὶ ἀποβιάζεται· ἔτι δὲ ῥεῖ καὶ οὐ σείεται
κρατουμένη ὑπὸ τῶν πνευμάτων· καὶ διὰ τὸ πολὺν ἐπέχειν
τόπον οὐκ εἰς ταύτην ἀλλ’ ἐκ ταύτης αἱ ἀναθυμιάσεις γί-
γνονται, καὶ ταύταις ἀκολουθοῦσιν αἱ ἐκ τῆς γῆς.

 

Strabo Geogr., Geographica
Book 1, chapter 3, section 10, line 4

Τὴν μὲν οὖν τοιαύτην αἰτιολογίαν ἧττον ἄν τις
ἀποδέξαιτο· μᾶλλον δ’ ἀπὸ τῶν φανερωτέρων καὶ τῶν
καθ’ ἡμέραν τρόπον τινὰ ὁρωμένων ἀναπτέον τὸν λό-
γον· καὶ γὰρ κατακλυσμοὶ καὶ σεισμοὶ καὶ ἀναφυσή-
ματα καὶ ἀνοιδήσεις τῆς ὑφάλου γῆς μετεωρίζουσι καὶ
τὴν θάλατταν, αἱ δὲ συνιζήσεις ταπεινοῦσιν αὐτήν·
οὐ γὰρ μύδροι μὲν ἀνενεχθῆναι δύνανται καὶ μικραὶ
νῆσοι, μεγάλαι δ’ οὔ· οὐδὲ νῆσοι μέν, ἤπειροι δ’ οὔ.

 

Strabo Geogr., Geographica
Book 6, chapter 1, section 6, line 70

                                                        ἐπὶ
Πύρρου δ’ ἡ τῶν Καμπανῶν φρουρὰ παρασπονδηθέν-
τας διέφθειρε τοὺς πλείστους· μικρὸν δὲ πρὸ τῶν Μαρ-
σικῶν καὶ σεισμοὶ κατήρειψαν πολὺ τῆς κατοικίας.

 

Strabo Geogr., Geographica
Book 9, chapter 2, section 16, line 5

                                   ὑπάντρου δὲ καὶ ση-
ραγγώδους οὔσης κατὰ βάθους τῆς γῆς, σεισμοὶ γενό-
μενοι πολλάκις ἐξαίσιοι τοὺς μὲν ἔφραξαν τῶν πόρων
τοὺς δὲ ἀνέῳξαν, τοὺς μὲν μέχρι τῆς ἐπιφανείας τοὺς
δὲ δι’ ὑπονόμων· συμβαίνει δὴ καὶ τοῖς ὕδασι τοῖς μὲν
δι’ ὑπονόμων φέρεσθαι τῶν ῥείθρων τοῖς δ’ ἐπιπολῆς,
τοῖς τε λιμναίοις καὶ τοῖς ποταμίοις.

 

Pliny,   Natural History

–   Book 2  sections 176-248 Αυτά τα κεφάλαια περιγράφουν τους σεισμούς

Μετάφραση ενός μικρού κεφαλαίου από τον Δημήτρη Συμεωνίδη JP

 

Βιβλίο II μια διέξοδος για την περιορισμένη αναπνοή. Αυτό παρατηρείται σε ολόκληρες πόλεις: τα κτίρια που διαπερνώνται από συχνούς αγωγούς αποστράγγισης κλονίζονται λιγότερο, και επίσης μεταξύ αυτών αυτά που ανεγέρθηκαν πάνω από θόλους είναι πολύ ασφαλέστερα – όπως παρατηρείται στην Ιταλία στη Νάπολη, το συμπαγές τμήμα της πόλης είναι ιδιαίτερα επιρρεπές σε καταρρεύσεις αυτού του είδους. Τα ασφαλέστερα μέρη των κτιρίων είναι οι καμάρες, οι γωνίες των τοίχων και οι στύλοι, οι οποίοι επιστρέφουν στη θέση τους με κάθε εναλλασσόμενη ώθηση. και οι τοίχοι που είναι κατασκευασμένοι από τούβλα υφίστανται λιγότερες ζημιές από την κούνημα. Υπάρχει επίσης μεγάλη διαφορά στις ποικιλίες: το πραγματικό είδος κίνησης, καθώς η γη κουνιέται με διάφορους τρόπους. υπάρχει μικρότερος κίνδυνος όταν τρέμει με ένα τρεμάμενο κροτάλισμα των κτιρίων, και όταν ανεβαίνει σε ένα κύμα και κατακάθεται ξανά, με εναλλασσόμενη κίνηση. Επίσης, δεν προκαλείται καμία ζημιά όταν τα κτίρια συγκρούονται και χτυπούν το ένα το άλλο, καθώς η μία κίνηση εξουδετερώνει την άλλη. Μια κυματιστή στροφή και ένα είδος κυματοειδούς διακύμανσης είναι επικίνδυνα, ή όταν ολόκληρη η κίνηση κινείται προς μία κατεύθυνση. Οι σεισμοί σταματούν όταν ο άνεμος βρει διέξοδο, ή αλλιώς, αν συνεχιστούν, δεν σταματούν πριν από σαράντα ημέρες, και συνήθως ακόμη περισσότερο, ενώ μερικοί μάλιστα έχουν διαρκέσει για ένα ή δύο χρόνια.

 

Pliny,   Natural History

–   Book 2  Αγγλικό κείμενο

an outlet for the confined breath. This is noticed in whole towns: buildings pierced by frequent conduits for drainage are less shaken, and also among these the ones erected over vaults are much safer—as is noticed in Italy at Naples, the solidly built portion of the city being specially liable to collapses of this nature. The safest parts of buildings are arches, also angles of walls, and posts, which swing back into position with each alternate thrust; and walls built of clay bricks suffer less damage from being shaken. There is also a great difference invarieties of; the actual kind of movement, as the earth shakes in several ways; there is least danger when it quivers with a trembling rattle of the buildings, and when it rises in a swell and settles back again, with an alternating motion; also no harm is done when buildings collide and ram against each other, as the one motion counteracts the other. A waving bend and a sort of billowy fluctuation is dangerous, or when the whole movement drives in one direction. Earthquakes stop when the wind has found an outlet, or else, if they go on, they do not stop before forty days, and usually even longer, some in fact having gone on for one or two years’ time.

 

 

Βιβλιογραφία:

Αριστοτέλης. Μετεωρολογικά (Βιβλία Β & Γ).

Στράβων. Γεωγραφικά. Περιέχει περιγραφές σεισμών και των συνεπειών τους σε διάφορες περιοχές της οικουμένης.

Πλίνιος ο Πρεσβύτερος. Φυσική Ιστορία (Naturalis Historia). Παρέχει πληροφορίες για σεισμούς και ηφαιστειακά φαινόμενα στη ρωμαϊκή περίοδο, αντλώντας από παλαιότερες πηγές. Vol 2

Wang, Zhenduo [Reconstruction Study of Zhang Heng’s Seismoscope].  ultural Relics), (2), 1-9. 

Sleeswyk, A. W., & Sivin, N. (1983). Dragons and Toads: The Chinese Seismoscope of A.D. 132. Chinese Science, 6, 1-19. 

Mercalli, G. (1883). Vulcani e fenomeni vulcanici in Italia. Στο Negri, G., Stoppani, A., Mercalli, G. (επιμ.), Geologia d’Italia. 

Mercalli, G. (1902). Sulle modificazioni proposte alla scala sismica De Rossi-Forel. Bollettino della Società Sismologica Italiana, 8, 184-191. 

Wood, H. O., & Neumann, F. (1931). Modified Mercalli Intensity Scale of 1931. Bulletin of the Seismological Society of America, 21(4), 277-283. 

Grünthal, G. (1998). European Macroseismic Scale 1998 (EMS-98). European Seismological Commission. 

Gutenberg, B., & Richter, C. F. (1944). Frequency of Earthquakes in California. Bulletin of the Seismological Society of America, 34(4), 185-188

Gutenberg, B., & Richter, C. F. (1942). Earthquake magnitude, intensity, energy, and acceleration. Bulletin of the Seismological Society of America, 32(3), 163-191. 

Richter, C. F. (1958). Elementary Seismology. W.H. Freeman and Company. 

 

 

photo https://www.mixanitouxronou.gr/o-protos-sismografos-itan-mia-terastia-chalkini-siskevi-me-drakous-pou-evgazan-balakia-apo-to-stoma-itan-efevresi-kinezou-mathimatikou-prin-apo-2000-chronia/

MIXANI TOU XRONOU.GR