Este artigo trata da escala de magnitude sísmica introduzida por Charles Richter em 1935. Para uma visão geral das escalas de magnitude sísmica, veja Magnitude sísmica.
A escala de Richter. discute a origem do nome em detalhe. (pronúncia em inglês: /ˈrɪktər/), também chamada escala de magnitude Richter, escala de magnitude de Richter e escala de Gutenberg-Richter, é uma escala logarítmica usada para quantificar a magnitude de sismos. Foi desenvolvida por Charles Richter em colaboração com Beno Gutenberg e apresentada no artigo de Richter de 1935, no qual ele a chamou de "escala de magnitude".. . A escala foi depois revista e recebeu o nome de escala de magnitude local, indicada por ML..
Por causa das limitações da escala ML original, outras escalas são usadas conforme o tamanho e a distância do sismo. A escala de magnitude de momento (Mw) é preferida para grandes sismos, enquanto ML ainda é usada para muitos eventos pequenos registrados localmente. A imprensa, porém, muitas vezes chama valores obtidos por outras escalas de magnitudes "Richter". As escalas de magnitude conservam o caráter logarítmico da ideia original e são calibradas para produzir valores aproximadamente comparáveis nas faixas em que se sobrepõem.
Magnitudes Richter A magnitude Richter de um sismo é determinada a partir do logaritmo da amplitude das ondas registradas por sismógrafos. O cálculo contém uma correção para a distância entre o sismógrafo e o epicentro. A fórmula é:
em que é a excursão máxima registrada pelo sismógrafo Wood-Anderson, e a função empírica depende da distância epicentral da estação, . Na prática, as leituras das estações recebem correções próprias de cada estação e são combinadas para se obter ML.
miniatura|250px|Sismograma esquemático com as chegadas das ondas P e S. O intervalo entre as chegadas pode ser usado para estimar a distância entre a estação e o sismo.
A diferença entre os tempos de chegada das ondas P e S permite estimar a distância entre uma estação sismográfica e o sismo. Esse intervalo não faz parte da definição de ML. A distância obtida pode ser usada na correção representada por , enquanto a magnitude local permanece definida a partir da amplitude máxima corrigida para a distância. A correção é necessária porque a amplitude registrada diminui à medida que as ondas se propagam. As correções originais de Richter foram calibradas para o Sul da Califórnia, e a atenuação precisa ser levada em conta quando a escala é aplicada a outras regiões..
Como a escala tem base logarítmica decimal, cada aumento de uma unidade na magnitude corresponde a uma amplitude registrada dez vezes maior. A relação entre magnitude e energia sísmica radiada é empírica. Como aproximação, um aumento de uma unidade corresponde a cerca de 30 vezes mais energia, e um aumento de 0,2 corresponde aproximadamente ao dobro da energia.
Sismos na faixa de magnitude 4 a 4,5 ou superior podem ser detectados telessismicamente por estações adequadas, mas não existe um limiar universal de magnitude acima do qual um evento será registrado em qualquer lugar do mundo. A detectabilidade depende da distância, da profundidade, do ruído da estação, das ondas analisadas e do percurso de propagação. Determinadas ondas sísmicas também apresentam zonas de sombra, nas quais sua detecção é reduzida ou ausente.
Não existe uma conversão única entre magnitude e intensidade. Um mesmo sismo produz intensidades diferentes em locais diferentes, conforme a distância, a profundidade, as condições geológicas e as construções. A tabela abaixo apresenta apenas valores típicos e aproximados.
Magnitude Descrição Intensidade máxima típica aproximada na escala de Mercalli modificada Efeitos médios Frequência média de ocorrência no mundo 1,0–1,9 Micro I Microssismos, em geral não sentidos. São registrados por sismógrafos. Alguns milhões por ano 2,0–2,9 Pequeno I a II Sentido de leve por algumas pessoas. Em geral não causa danos a edifícios. Cerca de um milhão por ano 3,0–3,9 Fraco II a III Frequentemente sentido por pessoas, mas raramente causa danos. O movimento de objetos em ambientes internos pode ser perceptível. Cerca de 100.000 por ano 4,0–4,9 Leve IV a V Movimento perceptível de objetos em ambientes internos e ruídos de chocalho. Em geral causa danos nulos ou leves, embora as condições locais possam alterar bastante os efeitos. Cerca de 10.000 a 15.000 por ano 5,0–5,9 Moderado VI a VII Pode causar danos a edifícios vulneráveis. Os danos em construções bem projetadas costumam ser menores. Cerca de 1.000 a 1.500 por ano 6,0–6,9 Forte VII a IX Pode causar danos moderados ou graves em áreas povoadas. Estruturas resistentes a sismos tendem a sofrer menos danos do que construções vulneráveis. Cerca de 100 a 150 por ano 7,0–7,9 Grande VIII ou maior Pode causar danos graves em extensas áreas próximas à ruptura, inclusive colapsos de estruturas vulneráveis. Os efeitos variam bastante com a profundidade, a distância e as condições locais. Cerca de 10 a 20 por ano 8,0–8,9 Muito grande Pode provocar danos graves em áreas extensas e ser registrado e sentido a grandes distâncias. Cerca de um por ano 9,0–9,9 Extremo Grandes rupturas podem causar danos muito graves em extensas regiões, produzir grandes deslocamentos permanentes do terreno e gerar tsunamis quando ocorrem em condições favoráveis no fundo oceânico. Um a três por século
As frequências da tabela são aproximações de longo prazo. A quantidade de sismos detectados também depende da cobertura e da sensibilidade das redes sismográficas.
O maior sismo registrado instrumentalmente foi o Grande Sismo do Chile, em 22 de maio de 1960, com magnitude de momento estimada em 9,5.
Estimativas teóricas para magnitudes ainda maiores dependem da área de falha que poderia se romper e do deslocamento médio. Toru Matsuzawa, da Universidade de Tohoku, calculou que uma ruptura ao longo de aproximadamente 10.100 km da maior fronteira contínua de placa, com largura de cerca de 200 km e deslocamento médio de 20 m, produziria um evento próximo de magnitude 10. O mesmo estudo obteve um limite puramente teórico próximo de magnitude 11 quando as dimensões da Terra e da litosfera são usadas como restrição máxima, mas tratou um evento de magnitude 10 como um extremo muito raro e mais plausível fisicamente.
Desenvolvimento miniatura|upright|Charles Richter, por volta de 1970
Antes do desenvolvimento da escala de magnitude, a força ou o "tamanho" de um sismo era avaliado principalmente pela intensidade do tremor observado, classificada por escalas de intensidade sísmica como a Escala Rossi-Forel. A magnitude procura caracterizar o evento como um todo, enquanto a intensidade varia de um lugar para outro..
Em 1883, John Milne propôs que os tremores de grandes sismos poderiam gerar ondas detectáveis a grandes distâncias.. Em 1889, Ernst von Rebeur-Paschwitz registrou em Potsdam e Wilhelmshaven, na Alemanha, perturbações produzidas pelo sismo de Tóquio de abril daquele ano, um dos primeiros registros instrumentais de um sismo a distância telessísmica.
Na década de 1920, Harry O. Wood e John A. Anderson desenvolveram o sismógrafo Wood-Anderson, um dos primeiros instrumentos práticos para registrar sistematicamente ondas sísmicas.. Sob os auspícios do Instituto de Tecnologia da Califórnia e do Instituto Carnegie, Wood montou uma rede de sismógrafos no Sul da Califórnia.. Ele também recrutou Charles Richter para medir os sismogramas e localizar os sismos que produziam as ondas..
Em 1931, Kiyoo Wadati mostrou como havia medido, para sismos fortes no Japão, a amplitude do movimento observada a diferentes distâncias do epicentro. Ele colocou o logaritmo da amplitude em função da distância e obteve curvas que apresentavam uma correlação aproximada com o tamanho dos sismos.. Richter resolveu dificuldades desse método. e, usando dados reunidos por Beno Gutenberg, produziu curvas semelhantes que permitiam comparar as magnitudes relativas de diferentes eventos..
Para abranger a grande faixa de amplitudes registradas, Richter adotou a sugestão de Gutenberg de usar uma escala logarítmica, em paralelo com a escala de magnitudes estelares usada na astronomia.
O zero da escala foi escolhido arbitrariamente para coincidir aproximadamente com os menores sismos que a rede conseguia registrar. Richter observou que os menores eventos então detectados ficavam próximos de magnitude 0.. O valor zero, portanto, não representa ausência de um sismo, e magnitudes negativas são possíveis quando instrumentos suficientemente sensíveis registram eventos menores que o nível usado na calibração original.
Richter especificou o sismógrafo Wood-Anderson como instrumento padrão. A magnitude foi definida como o logaritmo da amplitude máxima do traçado, expressa em micrômetros, que um sismômetro de torção padrão registraria a uma distância epicentral de 100 km.. Nessa definição, magnitude 0 corresponde a uma amplitude de 1 μm, ou 0,001 mm, à distância padrão de 100 km.
Nos relatórios rotineiros, Richter arredondava as magnitudes para a meia unidade mais próxima. Para sismos examinados com mais detalhe, valores a décimos podiam ser atribuídos.. Essa precisão limitada fazia parte da formulação original e reconhecia as diferenças produzidas pela propagação das ondas, pelos instrumentos e pelas condições geológicas.
Richter calculou uma tabela de correções de distância,, tabela I. pois a atenuação das ondas sofre forte efeito da estrutura e das propriedades geológicas da região.. Estudos posteriores refinaram a função de atenuação para o Sul da Califórnia e mostraram diferenças sistemáticas em relação aos valores originais, sobretudo em distâncias muito pequenas ou superiores a cerca de 200 km..
Quando apresentou a escala em 1935, Richter a chamou, por sugestão de Harry Wood, simplesmente de "escala de magnitude".. O nome "magnitude Richter" ganhou uso quando Perry Byerly disse à imprensa que a escala era de Richter e deveria ser chamada assim.. Em 1956, Gutenberg e Richter passaram a chamar a escala de "magnitude local", com o símbolo ML, para distingui-la de outras escalas que haviam desenvolvido, como a magnitude de ondas superficiais (MS) e a magnitude de ondas de corpo (mb).
Detalhes miniatura|Determinação da magnitude Richter a partir da amplitude registrada e da distância ao sismo.
A escala original foi definida para circunstâncias e instrumentos específicos do Sul da Califórnia. Sua correção de distância incorpora as propriedades de atenuação da crosta e do manto da região.. Por isso, calibrações de magnitude local usadas em outras regiões podem empregar relações de atenuação diferentes.
Os instrumentos Wood-Anderson originais deixaram de ser comuns. Valores de ML podem ser calculados a partir de registros digitais modernos depois que estes são processados para reproduzir, de forma sintética, a resposta de um Wood-Anderson.
Para fins operacionais, o Serviço Geológico dos Estados Unidos usa ML principalmente para sismos de magnitude aproximada entre 2,0 e 6,5 e a distâncias de até 600 km, com uma faixa menor em algumas regiões. Esses valores são limites práticos do procedimento adotado pelo órgão, não limites matemáticos da escala.
Para grandes sismos, a magnitude de momento tornou-se a medida preferida porque se baseia no momento sísmico e não sofre a mesma saturação das escalas que dependem das amplitudes de ondas de períodos mais curtos. ML não deixou de ser usada. Ela permanece apropriada para muitos sismos pequenos e locais.