封面新聞記者 張崢 實習生 羅薇
5月18日,廣西柳州發生5.2級地震,牽動著無數人的心。隨著大家對地震科普關注度的提升,一個有趣的話題在網絡上引發熱議:在沒有現代精密儀器的古代,為何能確定300多年前康熙年間廣西柳州發生了5.5級地震?此外,5.5級和5.2級僅差0.3級,為什么破壞力和震感差別卻不小?
5月21日,封面新聞記者采訪了四川大學災后重建與管理學院副教授田兵偉,為大家揭秘“歷史測震學”的奧秘。
沒有儀器,震級如何測量?
“大家好奇的康熙年間5.5級地震數據,其實是現代測震學專家通過‘歷史測震學’反推出來的。”田兵偉介紹,測震學是研究地震波在地球內部傳播規律,并用以測定地震參數的學科。而歷史測震學則是其重要分支,專門研究沒有儀器記錄時期的地震。
地震學界歷史的資料,柳州有文字記載以來的最強地震,確實發生在清康熙三十四年(1695年),震中位于當時的融縣(今融水)與柳城之間。
在沒有地震儀的古代,測震學研究人員是如何得出“5.5級”這個結論的?田兵偉解釋,這主要依靠“史料挖掘”與“科學換算”兩步走:首先,研究人員查閱《清實錄》和當地方志等古籍,提取其中關于“城樓受損、官署傾頹、民房大量開裂坍塌、山川異動”等文字描述。這些描述對應的是現代地震學中的“烈度”(即破壞程度);然后是科學定量(算震級): 將古籍中記錄的破壞程度對應到現代地震烈度評定標準中,再結合該區域的地質構造背景,通過“烈度-震級對應關系”的經驗公式進行反向推算,最終得出震級約為5.5級的科學結論。
欽天監與地方志:
古代地震數據的“記錄員”
既然沒有儀器,當年的數據從何而來?這要歸功于中國古代完善的災異記錄制度。
在清代,雖然張衡發明的“候風地動儀”早已失傳,且現代意義上的電磁式地震儀直到19世紀末才在西方問世,但清朝擁有一套嚴密的地震上報體系。中央層面的欽天監負責觀測天象和災異,翰林院與國史館負責修撰史志;而記錄最詳盡的,往往是地方層面。
地方官員必須通過奏折將災情逐級上報,地方官府在編修《地方志》(如府志、縣志)時,也會專設“災異”卷,詳細記錄地震發生的時間、震感、房屋倒塌情況及傷亡人數。
正是這些詳實的文字檔案,如“地大震,屋瓦墜”“有聲如雷”等細節,成為了現代科學家復原歷史地震現場的珍貴“數據源”。
0.3級的差距:
能量相差近3倍,破壞力有何不同?
回到大家關心的另一個問題:康熙年間的5.5級地震與本次柳州的5.2級地震,差別到底有多大?
“從地震學角度看,震級每相差1級,釋放的能量相差約32倍;每相差0.1級,釋放的能量約相差1.4倍。”田兵偉科普道,5.5級地震釋放的能量大約是5.2級地震的2.8倍。雖然數字上僅差0.3級,但在直觀感受和破壞力上,兩者存在明顯跨越。
“5.2級地震屬于中強震。大部分人會有明顯震感,如站立不穩、水杯掉落,但多數抗震設防達標的房屋僅會出現墻皮開裂等輕微破壞,較少出現結構性損壞。”他解釋,而5.5級地震已經屬于典型的中強震偏強水平。“震中區的震感會強烈得多,許多人會感到劇烈晃動甚至難以自主站立。”在抗震能力較弱的老舊房屋區域,可能出現墻體開裂、院墻甚至房屋局部坍塌的情況,破壞范圍也相對更廣。
這也解釋了為何在柳州這樣幾百年未遇強震的地區,即便是5.2級地震,由于震源深度淺(僅8公里)且部分房屋抗震設防不足,依然會造成一定的破壞和震感。
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