Escala de Richter

Efeito potencial dos sismos em função da magnitude

A Escala Richter, também conhecida como escala de magnitude local ou  , é uma escala logarítmica arbitrária, de base 10, utilizada para quantificar a magnitude de um sismo. A escala foi construída calculando o logaritmo da amplitude horizontal combinada (amplitude sísmica) do maior deslocamento a partir do zero num tipo particular de sismógrafo de torção, o sismógrafo de Wood-Anderson.

Descrição

Para acomodar a enorme variação na quantidade de energia que se liberta em sismos de magnitude diferente, a escala de Richter, tal como a escala de magnitude estelar usada em astronomia para descrever o brilho das estrelas e de outros objectos celestes, recorre a uma escala logarítmica, no caso de base 10.

O logaritmo incorporado na escala faz com que os valores atribuídos a cada nível aumentem de forma logarítmica, e não de forma linear, evitando os grandes valores que daí resultariam. Em consequência, um sismo a que seja atribuída magnitude 5,0 na escala de Richter tem uma amplitude sísmica 10 vezes maior do que um de magnitude 4,0. Como corolário, uma diferença de três pontos na escala corresponde a um aumento de 1000 vezes na amplitude do sismo.

Magnitude, efeitos e frequência de ocorrência dos eventos

Descrição Magnitude[nota 1] Efeitos Frequência
Microssismos < 2,0 Microssismos não perceptíveis pelos humanos.[nota 2] ~8000 por dia
Muito pequeno 2,0-2,9 Geralmente não sentido, apenas detectado/registado por sismógrafos. ~1000 por dia
Pequeno 3,0-3,9 Frequentemente sentido, mas raramente causa danos. ~49000 por ano
Ligeiro 4,0-4,9 Tremor notório de objectos no interior de habitações, ruídos de choque entre objectos. Sismo significativo, mas com danos importantes improváveis. ~6200 por ano
Moderado 5,0-5,9 Pode causar danos importantes em edifícios mal concebidos e em zonas restritas. Provoca apenas danos ligeiros em edifícios bem construídos. 800 por ano
Forte 6,0-6,9 Pode ser destruidor em áreas habitadas num raio de até 160 quilómetros em torno do epicentro. 120 por ano
Grande 7,0-7,9 Pode provocar danos graves em zonas vastas. 18 por ano
Importante 8,0-8,9 Pode causar danos sérios num raio de várias centenas de quilómetros em torno do epicentro. 1 por ano
Excepcional 9,0-9,9 Devasta zonas num raio de milhares de quilómetros em torno do epicentro. 1 em cada 20 anos
Extremo >10,0 Desconhecido. Na história conhecida nunca foi registado um sismo desta magnitude. Extremamente raro (desconhecido).
Reprodução de um sismograma tendo assinalados os parâmetros utilizados para calcular a magnitude na escala de Richter: (1) as ondas P registam-se antes das ondas S, sendo o tempo transcorrido entre ambos instantes Δt; e (2) o valor da amplitude máxima (A) das ondas S. Estes dois valores foram utilizados por Charles Francis Richter para calcular a magnitude do sismo.

A escala de magnitude local foi desenvolvida em 1935 por Charles Francis Richter com a colaboração de Beno Gutenberg, ambos investigadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia (California Institute of Technology ou Caltech), com o propósito inicial de separar os sismos pequenos, que ocorrem em grande número, dos sismos mais intensos, menos frequentes.

Richter reportou inicialmente valores com uma precisão de um quarto de unidade, mas mais tarde passou a utilizar uma escala decimal contínua, com a precisão de uma décima.

Sendo uma escala baseada no rácio entre um valor base e o valor medido, Richter escolheu arbitrariamente como tremor de magnitude 0,0 um sismo que produziria um deslocamento horizontal máximo de 1 μm num sismograma traçado por um sismógrafo de torção Wood-Anderson localizado a 100 km de distância do epicentro. Esta opção visava prevenir a atribuição de magnitudes negativas. Contudo, a escala de Richter não tinha limite máximo ou mínimo, e actualmente os sismógrafos modernos, mais sensíveis que os existente à época, com frequência detectam movimentos que naquela escala teriam magnitudes negativas.

A escala foi inicialmente destinada a estudar apenas os sismos com origem numa área específica do sul da Califórnia cujos sismogramas eram recolhidos por sismógrafos de torção do tipo Wood-Anderson.

Utilizando valores facilmente medidos sobre o registo gráfico do sismógrafo (ver figura), o valor é calculado usando a seguinte equação: onde:

= amplitude das ondas sísmicas, em milímetros, medida directamente no sismograma.
= tempo, em segundos, desde o início do trem de ondas P (primárias) até à chegada das ondas S (secundárias).
= magnitude arbitrária, mas constante, aplicável a sismos que libertem a mesma quantidade de energia.

A libertação de energia durante um sismo, que se correlaciona directamente com o seu poder destrutivo, corresponde à potência 32 da amplitude sísmica. Portanto, a diferença em magnitude de 1,0 é equivalente à multiplicação por um factor de 31,6 () na energia libertada pelo sismo. Pela mesma lógica, uma diferença em magnitude de 2,0 é equivalente à multiplicação por um factor de 1000 () na quantidade de energia libertada.[1]

Devido às limitações do sismómetro de torção Wood-Anderson usado para desenvolver a escala, a magnitude original ML não pode ser calculada para tremores maiores que = 6,8. Vários investigadores propuseram extensões à escala de magnitude local, sendo as mais populares a magnitude de ondas superficiais MS e a magnitude das ondas de corpo Mb.

Em consequência dessa limitação, o sistema de vigilância sismológica internacional usa esta escala apenas para determinar a energia libertada por sismos de magnitude entre 2,0 e 6,9, com hipocentros a profundidades de 0 a 400 quilómetros. Quando um sismo tenha magnitude superior a 6,9, a escala de Richter deixa de ser aplicável, sendo nesses casos a magnitude avaliada utilizando a escala sismológica de magnitude de momento ().

Apesar de ter gozado de ampla divulgação e uso, a escala sismológica de Richter apresenta múltiplas dificuldades na sua aplicação generalizada, o que tem levado à sua progressiva obsolescência face a novas escalas desenvolvidas sobre parâmetros físicos directamente mensuráveis.

O maior problema com a magnitude local ML ou de Richter radica-se na dificuldade em estabelecer uma relação com as características físicas na origem do sismo. Para além disso, existe um efeito de saturação para magnitudes próximas de 8,3-8,5, devido à lei de Gutenberg-Richter de distribuição do espectro sísmico que leva a que os métodos tradicionais de avaliação das magnitudes sísmicas (ML, Mb, MS) produzam estimativas de magnitude similares para tremores que claramente são de intensidade diferente.

Nas últimas décadas do século XX e inícios do século XXI, a maioria dos sismólogos passou a considerar obsoletas as escalas de magnitude tradicionais, sendo estas progressivamente substituídas por uma medida fisicamente mais significativa denominada momento sísmico, o qual é mais adequado para relacionar os parâmetros físicos, como a dimensão da ruptura sísmica e a energia libertada pelo sismo.[2]

Em 1979, os sismólogos Thomas C. Hanks e Hiroo Kanamori, investigadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia, propuseram a escala sismológica de magnitude de momento (MW), a qual fornece uma forma de expressar momentos sísmicos que podem ser relacionada aproximadamente com as medidas tradicionais de magnitude sísmica.[3]