芮氏規模是什麼?為什麼差 1 級差這麼多
芮氏規模(Richter magnitude)是用來衡量一次地震釋放多少能量的數字,1935 年由芮氏(Charles Richter)提出。它是一個對數刻度,也就是每往上加 1 級,代表的量並不是加法而是乘法。這也是為什麼新聞裡規模 6 和規模 5 聽起來只差一點,實際威力卻天差地遠。國中地科課本把這件事整理成兩句好記的話:規模每差 1 級,地震儀記錄的振幅差 10 倍,釋放的能量差約 32 倍。
這兩個倍率背後是兩條式子。設兩個規模的差是 ΔM = M₂ − M₁,那麼:
- 振幅倍率:,規模差 1 就是 10 倍,差 2 就是 100 倍。
- 能量倍率(課本簡化值):,規模差 1 約 32 倍,差 2 約 1024 倍。
要注意 ΔM 可以是正的也可以是負的。如果你填的 M₂ 比 M₁ 小,ΔM 就是負數,算出來的倍率會小於 1,代表 M₂ 反而比較弱。這台計算機不會擋負的差值,會照實算給你,並用小數或科學記號呈現。
32 倍是簡化值,實際的算法是這樣
課本的 32 倍是為了好記的近似。地震能量與規模實際的關係是 ,也就是規模每差 1 級,能量差 倍,四捨五入才寫成 32。所以你在這頁看到的能量倍率,是課本口徑的 32 的次方;如果拿去和更精確的科學計算比對,會有一點點差距,這是正常的。國中考試以課本的 32 倍為準,知道背後是 31.6 就夠了。
規模和震度不是同一回事
這是最多人搞混的地方。規模衡量的是地震在震源釋放了多少能量,一次地震只有一個規模。震度衡量的是某個地點實際搖得多厲害,會因為距離震央遠近、地質軟硬而不同,同一次地震在不同城市可以有不同震度。台灣的震度分級(0 到 7 級,含 5 弱、5 強、6 弱、6 強)是中央氣象署訂的,和芮氏規模是兩套系統。這頁算的是規模之間的能量倍率,不是震度。
常見易錯點
- 把振幅倍率當成能量倍率。振幅差 10 倍時,能量是差約 32 倍,兩個數字不一樣。
- 以為規模是加法。規模 6 不是規模 3 的兩倍,而是能量差 32²=1024 倍。
- 把規模和震度混為一談。規模一次地震一個值,震度隨地點而變。
- 忘了 ΔM 的方向。要算「大的比小的強幾倍」,就用大規模減小規模,讓 ΔM 為正。
- 規模差是小數時(如差 1.5)也能算,只是要用次方,不能直接乘 32。
範例詳解
ΔM = 6 − 5 = 1。能量倍率 倍,振幅倍率 倍。所以規模 6 釋放的能量約是規模 5 的 32 倍,地震儀振幅是 10 倍。
ΔM = 7 − 5 = 2。能量倍率 倍,振幅倍率 倍。差 2 級,能量就差一千倍以上,這也是規模 7 大地震特別危險的原因。
若把 M₁=6、M₂=4 填入,ΔM = 4 − 6 = −2。能量倍率 ,代表規模 4 的能量只有規模 6 的約千分之一。倍率小於 1 就是「比較弱」的意思。
常見問題
規模每差 1 級,能量到底差幾倍?
國中課本的簡化值是約 32 倍。規模每往上 1 級,釋放的能量差 32 倍、地震儀振幅差 10 倍。更精確的科學算法是 10 的 1.5 次方,約等於 31.6 倍,考試用 32 即可。
規模和震度差在哪裡?
規模衡量地震在震源釋放多少能量,一次地震只有一個規模。震度衡量某個地點實際搖晃的強弱,會因離震央遠近與地質不同而改變,同一次地震各地震度可以不一樣。台灣震度分 0 到 7 級,由中央氣象署發布。
規模 6 比規模 5 大多少?
規模差 1 級,能量約差 32 倍、振幅差 10 倍。所以規模 6 釋放的能量約是規模 5 的 32 倍,並不是只多一點點。這是對數刻度造成的效果,數字小、差距大。
為什麼課本說 32 倍,有些資料寫 31.6 倍?
因為 32 是好記的近似值。實際的能量倍率是 10 的 1.5 次方,約 31.6 倍,四捨五入成 32。兩個數字講的是同一件事,國中階段用 32 沒問題。
規模差不是整數(例如差 1.5)也能算嗎?
可以。能量倍率是 32 的 ΔM 次方,振幅倍率是 10 的 ΔM 次方,ΔM 是小數也照樣代進去。例如差 1.5 級,能量倍率約 32 的 1.5 次方,約 181 倍。這頁的計算機支援小數規模。
※ 本工具為學習輔助用途,能量倍率採國中地科課本的 32 倍簡化值。作業與考試請以老師教學與課本為準,精確地震能量計算另有專業公式。