بين ريختر وميركالي: الفرق بين قوة الزلزال العلمية وشدة آثاره التدميرية

يعد مقياس ريختر، أو مقياس ريشتر، المقياس العددي الأكثر شهرة في العالم المستخدم لقياس شدة الزلازل وقوتها. طوره العالم تشارلز فرانسيس ريشتر وسجله في معمله عام 1935 تحت مسمى "مقياس الحجم"، ومنذ ذلك الحين أصبح المصطلح المرجعي الأول لوكالات الأنباء والجمهور عند وقوع الكوارث الطبيعية. 

ورغم أن هذا المقياس خضع لمراجعات عديدة وأُعيدت تسميته لاحقًا إلى "مقياس الحجم المحلي" (ML)، إلا أن جوهره القائم على النموذج اللوغاريتمي ظل ثابتًا، مما يسمح بمقارنة القيم العددية للزلازل في مختلف أنحاء العالم. وفي هذا التقرير، نستعرض تاريخ المقياس، ودرجاته، والتحولات العلمية التي أدت لاستخدام مقاييس بديلة في العصر الحديث.

درجات المقياس وآثارها: من الهزات الدقيقة إلى الكوارث العظيمة

يُصنف مقياس ريختر الزلازل وفق مستويات تبدأ من الهزات الدقيقة التي لا يشعر بها البشر، وصولًا إلى الزلازل العظيمة التي تمحي مدنًا بالكامل. فالزلازل التي تتراوح بين 1.0 و1.9 درجة تُصنف كـ "دقيقة" وتحدث بملايين المرات سنويًا دون أن يلاحظها أحد سوى أجهزة الرصد. وبمجرد وصول الزلزال إلى مستوى 5.0 إلى 5.9 (معتدل)، تبدأ الأضرار الفعلية في الظهور، خاصة في المباني سيئة البناء. 

أما المستويات التي تفوق 8.0 درجات، فتُعرف بالزلازل "العظيمة"، وهي التي تسبب دمارًا واسع النطاق في مناطق جغرافية كبيرة جدًا، بينما تؤدي الزلازل التي تقترب من 10 درجات إلى دمار شبه كامل وتغيرات دائمة في تضاريس القشرة الأرضية، وهو ما يحدث نادرًا بمعدل مرة إلى ثلاث مرات كل قرن.

تاريخ المقياس وتطوره: من ولاية كاليفورنيا إلى العالمية

بدأت قصة هذا المقياس عام 1935 عندما وضع ريختر نظامه لتصنيف الهزات المسجلة محليًا في كاليفورنيا باستخدام سيزموجراف من نوع "وود اندرسون" لقياس الزلازل على مسافة 100 كيلومتر.

 ومع الوقت، ظهرت عيوب في المسافات الطويلة، مما دفع ريختر وغوتبورغ في عام 1936 لعرض فكرة تعتمد على الموجات السطحية للمسافات الزلزالية الكبيرة. وفي عام 1956، قدما مقياسًا جديدًا يعتمد على قياس الموجات الصوتية. 

ورغم هذه التطورات، واجهت المقاييس القديمة مشكلة في تقدير الطاقة الحقيقية للزلازل الكبرى، مثل زلزال تشيلي الشهير عام 1960، مما أدى لظهور "سلم قياس اللحظة الزلزالية" الذي قدمه هيرو كاناموري عام 1970، وهو المقياس الأكثر دقة واستخدامًا حاليًا في الأوساط العلمية لارتباطه المباشر بالطاقة المنبعثة.

فيزياء الطاقة الزلزالية: كيف نحسب قوة الهزة؟

ترتبط الطاقة الصادرة عن الزلزال بشكل وثيق بقوته التدميرية، ويتم حسابها فيزيائيًا عبر معادلات معقدة تعتمد على سعة الهزة. وبسبب الطبيعة اللوغاريتمية للمقياس، فإن أي زيادة بمقدار درجة واحدة (مثلًا من 5.0 إلى 6.0) لا تعني زيادة بسيطة، بل تعني أن الطاقة المنبعثة تزداد بمعامل قدره 31.6 مرة تقريبًا.

 أما إذا زاد حجم الزلزال بمقدار درجتين، فإن الطاقة المنبعثة تتضاعف بمقدار 1000 مرة. هذه الفوارق الكبيرة في الطاقة هي التي تفسر لماذا يمكن لزلزال بقوة 7.0 درجات أن يدمر مدنًا، بينما يمر زلزال بقوة 5.0 درجات بأضرار طفيفة فقط، مما يجعل فهم الحسابات الرياضية خلف المقياس أمرًا حيويًا لتقدير حجم الخطر.

التحديات العلمية والبدائل الحديثة لمقياس ريختر

رغم شهرة اسم "ريختر"، إلا أن معظم المؤسسات المعنية بالزلازل اليوم تستخدم مقياس درجة العزم ($M_w$) لتسجيل حجم الزلازل الكبرى. والسبب يعود إلى أن مقياس ريختر الأصلي ($M_L$) يعاني من "التشبع" عند المستويات العالية، أي أنه لا يعطي قياسًا دقيقًا للطاقة إذا زادت قوة الزلزال عن حد معين. مقياس درجة العزم الحديث يرتبط مباشرة بالكمية المادية للطاقة المنبعثة وحجم الصدع المتحرك، مما يجعله أكثر موثوقية عالميًا. 

ومع ذلك، لا تزال وكالات الأنباء تستخدم اسم "ريختر" لسهولة فهمه لدى الجمهور، ولأنه يمثل حجر الزاوية التاريخي الذي بدأت منه علوم رصد الزلازل الحديثة.

وعي مجتمعي يبدأ من فهم أرقام ريختر

ختامًا، يظل مقياس ريختر أداة لا غنى عنها في عالم الجيولوجيا وعلم الزلازل، فهو الذي نقل دراسة الأرض من مرحلة الوصف العشوائي للدمار إلى مرحلة الحسابات الرقمية الدقيقة. إن فهمنا لهذا المقياس ودرجاته يساعد المجتمعات على وضع كودات بناء صارمة وتطوير أنظمة إنذار مبكر فعالة.

 ومع تطور العلم من مقياس ريختر المحلي إلى مقياس درجة العزم، تزداد قدرتنا على التنبؤ بآثار الكوارث وتخفيف وطأتها. سيبقى اسم "تشارلز ريختر" محفورًا في تاريخ العلم كالشخص الذي منح البشرية وسيلة لقياس نبض الأرض العنيف، محولًا الصدمات الزلزالية المفاجئة إلى بيانات علمية تساعدنا على النجاة وبناء مستقبل أكثر أمانًا.