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第一篇地震强度:什么是地震强度和烈度？
文/猛犸 当前对于地震强度的表述方法，主要有两类：震级和烈度。 震级是表示地震本身大小的量度指标，目前比较常用的是里氏震级和矩震级。 什么是里氏震级？ 里氏震级是由美国的查尔斯·弗兰西斯·里克特和本诺·古登堡在1935年提出的一种震级标度，以发生地震时产生的水平位移作为判断标准。也就是说，在三种地震波（纵波，横波，面波）中，对地表破坏性最大的面波作为主要判断依据。在里氏震级的定义中，对一个100公里外发生的地震，如果伍德·安德森地震仪记录到地震波的最大振幅为1厘米，则震级为4。 里氏震级是怎样划分的？ 根据里氏震级的定义，在震中100公里外，地震仪监测到最大振幅为1微米（千分之一毫米）的地震波，地震便是0级；10微米的地震是1级地震，1毫米的地震就是3级地震。以此类推，里氏震级每上升1级，地震仪记录的地震波振幅增大10倍。 里克特为了让震级更具有通用性，尝试使用地震释放出的能量而不是振幅来修订震级的定义毕竟人们希望用更为直观的概念来描述地震的强度，而地震能量意味着地震造成的损失。 大地震的能量有多强？ 随地震波而来是地底积蓄已久的能量。因为里氏震级并不像摄氏度这样是等分性的指标（即里氏震级不是线性单位而是对数单位），因此每两级地震所释放的能量也相差巨大。根据里克特在1953年提出的公式计算，每一级地震释放的能量都是次一级地震的31.7倍。这意味着，里氏震级每高出0.1级，就会多释放出0.412倍的能量。举例来说，7.9级地震释放的能量是7.8级地震的1.412倍。 一般认为，8级地震将会释放4200000000000000000（4.2乘以10的18次方）焦耳的能量，这相当于十亿吨TNT炸药爆炸的能量。按照到目前为止人类投入战争的最大当量的长崎原子弹来计算的话，相当于同时爆炸了47600颗以上。 需要说明的是，地震波传递的能量并不是地震释放出的所有能量，正如最强的一阵风并不是整个风暴全部能量一样。 怎样直观判断地震大概震级？ 一般来说，我们把地震按强烈程度分为超微震、弱震、有感地震、中强震、强震和大地震六类。 超微震：一般将小于1级的地震称为超微震，人们察觉不到。 弱震：大于、等于1级，小于3级的称为弱震或微震。如果震源不是很浅，这种地震人们一般也不易觉察，只有地震监测机构的地震仪上才能记录下来。 有感地震：大于、等于3级，小于4.5级的称为有感地震。这种地震人们能够感觉到，但一般不会造成破坏。 中强震：大于、等于4.5级，小于6级的称为中强震。中强震是可造成破坏的地震。 强震：大于、等于6级，小于7级的称为强震，是可造成较大破坏的地震。 大地震：大于、等于7级的地震，其中8级以及8级以上的称为巨大地震，会造成严重的破坏。 什么是矩震级？ 因为里氏震级是一个指数单位，在地震强到一定程度的时候，将不会更精确地反应地震强度和震级之间的对应关系，也就是出现了所谓的“震级饱和”问题。实际上，8.2级以上的地震就存在这样的问题了。于是，从反映地震断层错动角度出发，人们提出了一种新的震级标度：矩震级。这是对断层错动引起的地震强度的直接测量，对于特大地震只能用矩震级来进行衡量了。目前，里氏震级和矩震级往往相结合使用。希望我们没有机会只能用矩震级来衡量某次地震的强度。 好像还有个地震烈度？ 是的。地震对地表和建筑物等破坏强弱的程度，称为地震烈度。一次地震只有一个震级，但同一次地震对不同地区的破坏程度不同，地震烈度也不一样。一般来说，越远则烈度越小。这就像是在一枚炮弹爆炸时，离它的距离不同，受到的影响也不同。 影响烈度的因素有震级、距震源的远近、地面状况和地层构造等。一次地震只有一个震级，而在不同的地方会表现出不同的烈度。烈度一般分为12度，它是根据人们的感觉和地震时地表产生的变动，还有对建筑物的影响来确定的。我国1976年7月发生的唐山大地震，震中烈度达到了11度；天津市地震烈度为8度；而到了北京市，烈度已经降到6度了。 一般情况下仅就烈度和震源、震级间的关系来说，震级越大、震源越浅，烈度也越大。 地震烈度是如何划分的？ 我国把烈度划分为12度，采用罗马数字表示。不同烈度的地震，其影响和破坏力大有区别。 I度：无感仅仪器能记录到； II度：微有感个别敏感的人在完全静止中有感； III度：少有感室内少数人在静止中有感，悬挂物轻微摆动； IV度：多有感室内大多数人，室外少数人有感，悬挂物摆动，不稳器皿作响； V度：惊醒室外大多数人有感，家畜不宁，门窗作响，墙壁表面出现裂纹； VI度：惊慌人站立不稳，家畜外逃，器皿翻落，简陋棚舍损坏，陡坎滑坡； VII度：房屋损坏房屋轻微损坏，牌坊、烟囱损坏，地表出现裂缝及喷沙冒水； VIII度：建筑物破坏房屋多有损坏，少数破坏路基塌方，地下管道破裂； IX度：建筑物普遍破坏房屋大多数破坏，少数倾倒，牌坊、烟囱等崩塌，铁轨弯曲； X度：建筑物普遍摧毁房屋倾倒，道路毁坏，山石大量崩塌，水面大浪扑岸； XI度：毁灭房屋大量倒塌，路基堤岸大段崩毁，地表产生很大变化； XII度：山川易景一切建筑物普遍毁坏，地形剧烈变化动植物遭毁灭； 早期的烈度表完全以地震造成的宏观后果为依据来划分烈度等级。但宏观烈度表不论制订得如何完善，终究用的是定性的判据，不能排除观察者的主观因素。为此人们一直在寻找一种物理标准来评定烈度，这种物理标准既要同震害现象密切相关，又要便于用仪器测定。首先被研究的物理量是地震时的地面加速度峰值。因为一般认为地震引起的破坏是地震惯性的力量造成的，而这种力量（不可称作惯性力）又决定于地面加速度。这样就给烈度的每一等级附加上地面加速度峰值。结果表明，烈度每增加一度，加速度大约增加一倍。后来加入烈度表的物理量还有地面速度峰值。中国现行的烈度表已经加入了加速度和速度两项物理量数据。
第二篇地震强度:地震烈度和抗震等级
烈度指的是地震的强度，与距离震中的距离有关，越靠近震中烈度越大。设防烈度是设计时考虑抵抗地震的大小。 设防烈度越高，抗震等级就越高（一、二、三、四级，数小等级高）抗震等级指的是建筑设计中根据结构重要性、所处地震带位置等需求划分的等级。 前者是地震指标，后者是建筑等级划分。
抗震等级与震级的关系?
1、抗震等级：是设计部门依据国家有关规定，按“建筑物重要性分类与设防标准”，根据烈度、结构类型和房屋高度等，而采用不同抗 震等级进行的具体设计。以钢筋混凝土框架结构为例，抗震等级划分为四级，以表示其很严重、严重、较严重及一般的四个级别 2、地震烈度：是国家主管部门根据地理、地质和历史资料，经科学勘查和验证，对我国主要城市和地区进行的抗震设防与地震分组的经 验数值，是地域概念。抗震设防类别分为甲、乙、丁类建筑，全国大部分地区的房屋抗震设防烈度一般为8度。 3、震级是表示地震强度所划分的等级，中国把地震划分为六级：小地震3级，有感地震3-4.5级，中强地震4.5-6级，强烈地震6-7级，大地震7-8级，大于8级的为巨大地震。
建筑物抗震等级是根据什么来定的？
建筑物的抗震等级，是根据国家规范《建筑抗震设计规范》GB50011-2001的规定来确定的。 对于现浇钢筋混凝土结构，按GB50011-2001表6.1.2“现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级”确定。
1 抗震等级建筑物的抗震设防类别有关,建筑抗震设防类别的划分，应符合国家标准《建筑抗震设防分类标准》GB50223的规定。 2 抗震等级建筑物的场地类别有关,按建筑抗震设防类别及场地类别确定用于确定抗震等级的烈度. 3 建筑抗震设计规范GB 50011-2001 ...... 6.1.2 钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。丙类建筑的抗震等级应按表6.1.2确定。 注：1建筑场地为Ⅰ类时，除6度外可按表内降低一度所对应的抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低； 2 接近或等于高度分界时，应允许结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级； 3 部分框支抗震墙结构中，抗震墙加强部位以上的一般部位，应允许按抗震墙结构确定其抗震等级。 6.1.3 钢筋混凝土房屋抗震等级的确定，尚应符合下列要求： 1 框架抗震墙结构，在基本振型地震作用下，若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%,其框架部分的抗震等级应按框架结构确定，最大适用高度可比框架结构适当增加。 2 裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定外，不应低于主楼的抗震等级；主楼结构在裙房顶层及相邻上下各一层应适当加强抗震构造措施。裙房与主楼分离时，应按裙房本身确定抗震等级。 3 当地，下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。地下室中无上部结构的部分，可根据具体情况采用三级或更低等级。 4 抗震设防类别为甲、乙、丁类的建筑，应按本规范第3.1.3条规定和表6.1.2确定抗震等级；其中8度乙类建筑高度超过表6.1.2规定的范围时，应经专门研究采取比一级更有效的抗震措施。 4 砌体结构、排架无抗震等级； 5 应注意规范中对抗震等级的调整（特别是高规）
中国地震烈度表 （简要） Ⅰ度； 无感，仅仪器能记录到；Ⅱ度； 个别敏感的人在完全静止中有感； Ⅲ度； 室内少数人在静止中有感，悬挂物轻微摆动； Ⅳ度；室内大多数人，室外少数人有感，悬挂物摆动，不稳器皿作响； Ⅴ度； 室外大多数人有感，家畜不宁门窗作响，墙壁表面出现裂纹 Ⅵ度； 人站立不稳，家畜外逃，器皿翻落，简陋棚舍损坏陡坎滑坡； Ⅶ度； 房屋轻微损坏，牌坊，烟囱损坏，地表出现裂缝及喷沙冒水； Ⅷ度； 房屋多有损坏，少数破坏路基塌方，地下管道破裂； Ⅸ度； 房屋大多数破坏，少数倾倒，牌坊，烟囱等崩塌，铁轨弯曲； Ⅹ度； 房屋倾倒，道路毁坏，山石大量崩塌，水面大浪扑岸； Ⅺ度； 房屋大量倒塌，路基堤岸大段崩毁，地表产生很大变化； ⅩⅡ度； 一切建筑物普遍毁坏，地形剧烈变化动植物遭毁灭。
震级与烈度统计对应关系： 震中烈度 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ Ⅹ Ⅺ XⅡ 震 级： 1.9 2.5 3.1 3.7 4.3 4.9 5.5 6.1 6.7 7.3 7.9 8.5
第三篇地震强度:大误 · 40 级地震强度有多大？
这已经不是建筑学的问题了。因为一切建筑学问题都是基于材料本身不被破坏的基础上的。
首先来科普一个概念，就是地震的级数实际上不是线性的而是指数的。也就是说地震每高一个等级，其能量就增大数倍，实际上大概是 32 倍。也就是说 40 级地震所释放出的能量已经不是我们能够想象的了。
那么 40 级能量大概是多少呢？
关于地震等级和能量的关系，有一个公式，就是 lgE=4.8+1.5M，能量单位为焦耳。这样计算一下，40 级地震的能量大概就是 10^64.8 J=6*10^64 J
天文数字啊！！！！！！！！！！
那么这个 6*10^64 J 到底是个什么概念呢？
太阳输出功率是 4*10^26 W，也就是说太阳每秒钟输出 4*10^26 J 的能量，看起来好像不少，但与 40 级地震相比，这点能量还不够挠痒痒的呢。
所以说，这！还！不！够！
那怎么办？
那么我们就来看一下这些能量能够干什么吧。
根据爱因斯坦质能方程，无极=无聊 *2，额不是，E=mc^2，我们看看这些能量到底能够产生多少质量不就得了嘛。
用 6*10^64 J 除以光速的平方，得到 7*10^47 kg。
那这个 7*10^47 kg 是个什么概念呢？
地球的质量是 6*10^24 kg，也就是说别说地震了，就算是把地球所有物质转化为能量，也到不了 40 级啊。
太阳的质量是 2*10^30 kg，好像也不太够。
那再大一些，银河系！
银河系的总质量大概是太阳的 2000 亿倍，也就是说大概是 4*10^41 kg，和那个 7*10^47 kg 有点接近，但还是不够。
怎么办？
别着急，银河系还有上面的层级，星系之间也有相互作用，它们也能形成像星团一样的东西。星系的上一级结构叫做星系群或者星系团，其中小的是星系群，大的是星系团。银河系所在的叫做本星系群。本星系群尺度大概是 1000 万光年的级别，包含银河系、仙女座星系和三角座星系三个比较大的星系，其余的星系都比较小。本星系群的质量大概是多少呢？本星系群大概包含了 500 个星系，大多数都比银河系小。估计还是达不到 7*10^47 kg 这个量级。
那再大一些的呢？星系群和星系团之上还有一个超星系团，银河系所在的本超星系团中，包含本星系群、室女星系团、后发星系团等组成，其尺度大概是 1 亿光年的级别，其质量大概是 10^15 倍太阳质量，也就是大概是 2*10^45 kg。
终于接近点了。但！是！还是不够！
再大一些，就到了宇宙当中的一些大尺度结构了。比如说能够容纳本超星系团的一个巨大的复合体——双鱼 - 鲸鱼座超星系团复合体，其尺度大约是 10 亿光年长，1 亿 5 千万光年宽。它是到目前为止在宇宙中发现的最大结构之一。那么它的质量大约是——
10^18 太阳质量，大约 2*10^48 kg！
总算够了！
但是，不要忘了，如果真要是想要创造这样一个地震，不是光把能量收集起来就行，需要把至少 1/3 的双鱼 - 鲸鱼座复合体整个全部转化为能量！！！！才能够创造一场这样的地震。
