北京
請大家腦洞一下，若地球發生超級巨震，將地球對半錯開了10米，其震級有多大？
10級，15級，20級，50級還是更大？
這一問題的本質是：地震學家到底如何計算震級？
震級，這一概念的出現還不到100年。1956年前，我國的地震報告都不測定震級。除了矩震級(Mw)，其他比如里氏震級(M)，體波震級(mb)，面波震級(Ms)等，都是根據某一頻率地震波振幅大小測定的。
所以，嚴格地講，除了矩震級，其他震級的定義非常奇怪，甚至毫無道理。
但是呢，非常好用，因為這和我們人類感受到的晃動強弱是一致的：
大地震，振幅大，造成的晃動強；而小地震呢，振幅小，造成的晃動弱。
然而，真正的地震波，其頻帶范圍非常寬，低可達：0.01 Hz量級；高可達：20 Hz，甚至更高。如下圖所示，2025年7.7級（Mw 7.7）緬甸地震的波形記錄：非常復雜。
2025年緬甸地震波形記錄
因此，我們僅根據地震波某一頻率的振幅大小，來確定震級，顯然不能完全反映地震釋放的全部能量，因而從物理上嚴格講，地震震級與地震釋放總能量是兩回事。具體來講：
面波震級：測定20s周期（0.05 Hz）地震波最大振幅；
體波震級：測定的周期小于3s（0.3 Hz），一般為1s (1 Hz)的地震波最大振幅。
為什么這樣在物理上看上去“毫無道理”的做法，在現實生活中用得如此好？
其實呢，很多建筑物的共振頻率為1-10 Hz，十分接近我們測定地震大小時利用地震波的頻率。即：若測定的體波震級大，則1 s周期的地震波振幅也大，其也容易造成建筑物破壞，與我們的感官一致。
那么，震級就沒法具有物理意義嗎？有的，答案就是矩震級（Mw）。
地震學家描述一個地震大小，都喜歡使用矩震級，其需要首先計算地震矩(M0)，再通過一個簡單的公式換算成矩震級Mw:
那么，地震矩如何計算呢？
地震矩=剪切模量*滑動量*破裂面積。
其中，地殼剪切模量可以簡單取個平均值：30 GPa,
若平均滑動量為1米，破裂區域為一個圓形，下面分別計算當破裂半徑為1米，10米，100 米，1 千米和1萬米時，地震大小分別為：
1.25級（Mw 1.25）;
2.59級（Mw 2.59）;
3.92級（Mw 3.92）;
5.26級（Mw 5.26）;
6.59級（Mw 6.59）.
其演化規律是怎樣的呢？見下圖：
實際上，當破裂區域半徑不到幾公里時，其平均滑動量很難達到1 m。
因此，當破裂半徑在約5000 m以下時，實際地震震級比上圖計算的應該要小。
若破裂半徑僅有0.01 m，0.1 m（滑動量1 m），其震級又有多大呢？
-1.41級（Mw-1.41）；
-0.08級（Mw-0.08）；
可以看出，震級可以為負。比如說，我們鼓掌一次，換算成震級，肯定是負的好幾級。最后，我們來計算一下，若將地球對半錯開10 m，其震級有多大？
（1）地球半徑為：6371 km，
則破裂面積為：1.2752e+14 m^2;
（2）地殼剪切模量約為30 GPa;
地核剪切模量約為200 GPa；
因此，我們就算一個范圍，即上下限。
（3）滑動量：10 m。
使用“瞪眼法”，簡單運算可得：
若剪切模量為30 GPa，則震級為11級（Mw 11）；
若剪切模量為200 GPa，則震級為11.5級（Mw 11.5）；
你猜對了嗎？
換言之，地球上的地震，最大震級很難超過10級。
目前，人類觀測到的，最大地震為1960年智利地震，震級約為Mw9.4-9.6。符合我們的估計。
下次，您再看到，“有人說地球發生20級大地震”，請讓他算給你看。
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