ขนาดคลื่นพื้นผิว

มาตราขนาดคลื่นพื้นผิว ($M_{s}$) เป็นหนึ่งในมาตราแสดงขนาดที่ใช้ในวิทยาแผ่นดินไหว เพื่ออธิบายขนาดของแผ่นดินไหว มาตราดังกล่าวใช้ค่าที่ได้จากการวัดคลื่นพื้นผิวเรลีย์ ซึ่งเดินทางตามชั้นบนสุดของผิวโลกเป็นหลัก ปัจจุบันมาตราดังกล่าวใช้ในสาธารณรัฐประชาชนจีน เป็นมาตรฐานแห่งชาติ (GB 17740-1999) ในการจัดหมวดหมู่แผ่นดินไหว

ในปี พ.ศ. 2489 เบโน กูเทนเบิร์ก กำหนดต้นแบบของมาตราขนาดคลื่นพื้นผิวซึ่งวัดขนาดและคาบของคลื่นพื้นผิวและมุมจากศูนย์กลางการสั่นสะเทือน โดยมีพื้นฐานจากมาตราขนาดท้องถิ่น (มาตราริกเตอร์, $M_{L}$) เพื่อพัฒนาความละเอียดในแผ่นดินไหวที่มีขนาดใหญ่ขึ้น ต่อมาในปี พ.ศ. 2505 วิต การนิก (Vít Kárník) ได้กำหนดสูตรสำหรับการประเมินทั่วไปของมาตราขนาดคลื่นพื้นผิว และในปี พ.ศ. 2510 สมาคมนานาชาติด้านแผ่นดินไหวและฟิสิกส์ภายในโลก (IASPEI) แนะนำให้ใช้เป็นวิธีการวัดมาตรฐานสำหรับขนาดของแผ่นดินไหว

นิยาม

สูตรใช้คำนวณขนาดคลื่นพื้นผิว คือ

$M=\log _{10}({\frac {A}{T}})_{\text{max}}+\sigma (\Delta )$

โดย A เป็นค่าการกระจัดอนุภาคสูงสุดในคลื่นตัวกลาง (เวกเตอร์ผลรวมของการกระจัดแนวดิ่งทั้งสอง) หน่วยเป็นไมโครเมตร, T เป็นคาบในหน่วยวินาที, Δ เป็นระยะทางจากจุดเหนือศูนย์กลางการเกิดแผ่นดินไหว หน่วยเป็นองศา และ

$\sigma (\Delta )=1.66\cdot \log _{10}(\Delta )+3.5$

ตาม GB 17740-1999 การกระจัดแนวดิ่งทั้งสองจะต้องถูกวัดในเวลาเดียวกัน หรือภายใน 1/8 ของคาบ หากการกระจัดทั้งสองมีคาบแตกต่างกัน ผลรวมถ่วงน้ำหนักจะต้องนำมาคิดด้วย

$T={\frac {T_{N}A_{N}+T_{E}A_{E}}{A_{N}+A_{E}}}$

โดย $A_{N}$ เป็นการกระจัดตามแนวเหนือ-ใต้ หน่วยเป็นไมโครเมตร, $A_{E}$ เป็นการกระจัดตามแนวตะวันออก-ตะวันตก หน่วยเป็นไมโครเมตร, $T_{N}$ เป็นคาบที่สอดคล้องกับ $A_{N}$ หน่วยเป็นวินาที และ $T_{E}$ เป็นคาบที่สอดคล้องกับ $A_{E}$ หน่วยเป็นวินาที

การศึกษาอื่น

วลาดีเมียร์ โทบีอัส (Vladimír Tobyáš) และ ไรน์ฮาร์ด มิตทาก (Reinhard Mittag) เสนอความสัมพันธ์ของมาตราขนาดคลื่นพื้นผิวกับมาตราขนาดท้องถิ่น $M_{L}$ โดยใช้

$M_{s}=-3.2+1.45M_{L}$

สมการอื่น ๆ รวมถึงสามสมการที่ได้รับการปรับปรุง ซึ่งเสนอโดย เฉิน จวิ้นเจี๋ย (CHEN Junjie) และคณะ:

$M_{s}=\log _{10}\left({\frac {A_{max}}{T}}\right)+1.54\cdot \log _{10}(\Delta )+3.53$

$M_{s}=\log _{10}\left({\frac {A_{max}}{T}}\right)+1.73\cdot \log _{10}(\Delta )+3.27$

และ

$M_{s}=\log _{10}\left({\frac {A_{max}}{T}}\right)-6.2\cdot \log _{10}(\Delta )+20.6$

คุณสมบัติ

เบโน กูเทนเบิร์ก
ผู้พัฒนาต้นแบบ
ของมาตรา
ขนาดคลื่นพื้นผิว

มาตราขนาดคลื่นพื้นผิว เป็นไปตามลักษณะและค่าการประเมินของมาตราขนาดท้องถิ่น และเพิ่มขึ้นในอัตราแบบลอการิทึมเมื่อปริมาณพลังงานของแผ่นดินไหวเพิ่มขึ้น ดังนั้นเมื่อขนาดของแผ่นดินไหวที่แน่นอนถูกวัดโดยใช้มาตราขนาดคลื่นพื้นผิวและมาตราขนาดท้องถิ่น จึงเกือบจะได้ค่าเดียวกัน

มาตราขนาดคลื่นพื้นผิวไม่จำเป็นต้องมีค่าการแก้ไขสำหรับแต่ละจุดสังเกต ซึ่งแตกต่างจากมาตราขนาดท้องถิ่น แต่ขนาดที่วัดได้มีแนวโน้มที่จะลู่เข้าสู่ค่าที่วัดได้จากมาตราขนาดของท้องถิ่นในแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ ด้วยเหตุนี้จึงใช้สำหรับการรายงานขนาดในทันที แต่จะใช้มาตราขนาดโมเมนต์เพื่อรายงานขนาดที่แน่นอนอีกครั้งในกรณีที่เกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่

ดูเพิ่ม

• Seismic magnitude scales (ภาษาอังกฤษ)

แหล่งข้อมูลอื่น

• รายการฐานข้อมูล Surface wave magnitude จากวิกิสนเทศ
• Wallace, Robert E., บ.ก. (1991). "The San Andreas Fault System, California (Professional Paper 1515)". USGS. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2021-05-03. สืบค้นเมื่อ 2008-09-14. {{cite journal}}: Cite journal ต้องการ |journal= (help)
• Visual Glossary - magnitude - USGS
• Earthquake Size