具体地解释, “里氏震级”是根据离震中一定距离所观测到的地震波幅度和周期,并且考虑从震源到观测点的地震波衰减,经过一定公式,计算出来的震源处地震的大小。
“里氏震级”反映的是地震释放出来能量的大小,按几何倍数增加,地震每相差两级,能量释放则相差1000倍,每级之间相差31.6倍。其中一级地震释放能量为2.0×10^6焦耳,二级地震释放能量为6.3×10^7焦耳,三级地震释放能量为2.0×10^9 焦耳,四级地震释放能量为6.3×10^10焦耳,五级地震释放能量为2.0×10^12焦耳,六级地震释放能量为6.3×10^13焦耳,七级地震释放能量为2×10^15焦耳,八级地震释放能量6.3×10^16 焦耳,九级地震释放能量为2×10^18焦耳,十级地震释放能量6.3×10^19 焦耳,十一级地震释放能量为2×10^21焦耳,十二级地震释放能量6.3×10^22 焦耳。比如说,中国地震局将汶川地震震级从7.8级修订为8级,虽然八级地震与7.8级地震之间相差的只是0.2个级别,但按其释放能量来说,应该是数倍之差!
标准的计算公式如下:
E=10^4.8×10^(1.5M) 焦耳 (其中M为地震级数)
注意,本公式只使用里氏震级(ML),另外里氏震级又叫近震震级、地方性震级。
从以上公式可以很清楚的算出里氏震级每相差一级,就相差10^1.5倍,即上面解释的约32倍。
有时为了更便于形象理解,有人将地震震级与TNT当量进行了换算。所谓TNT当量一般是指核爆炸时所释放的能量相当于多少TNT炸药爆炸所释放的能量。
1千克TNT炸药爆炸时释放的能量约为4.19兆焦,就是4.19×10^6焦耳。
零级地震释放能量约是6.3×10^4焦耳,约是0.015千克TNT当量;
一级地震释放能量约是2.0×10^6焦耳,约是0.477千克TNT当量;
二级地震释放能量约是6.3×10^7焦耳,约是15千克TNT当量;
三级地震释放能量约是2.0×10^9焦耳,约是477千克TNT当量;
四级地震释放能量约是6.3×10^10焦耳,约是15吨TNT当量;
五级地震释放能量约是2.0×10^12焦耳,约是477吨TNT当量;
六级地震释放能量约是6.3×10^13焦耳,约是1.5万吨TNT当量;
七级地震释放能量约是2.0×10^15焦耳,约是47.7万吨TNT当量;
八级地震释放能量约是6.3×10^16焦耳,约是1500万吨TNT当量;
九级地震释放能量约是2.0×10^18焦耳,约是4.77亿吨TNT当量。
面波震级(MS)、体波震级(MB)、振动持续时间震级(MD)、矩震级(MW)和谱震级[M(T)]都不适用上面计算当量的公式。所以有人说几级地震相当于多少TNT当量,需要先弄清楚是使用什么标准的震级。
Ms震级和Mb震级换算成ML震级的经验公式:
ML=(1.17MB+0.67)/1.13
ML=(MS+1.08)/1.13
另外,由于里氏震级到7.0后会产生饱和效应,也就是说,当地震所释放的能量增大的时候,震级却不再增大。人们使用矩震级(MW)来表示。电视里说2013年里氏震级9.0是不严谨的,实际是矩震级9.0
面波震级标度Ms比较适用于从远处(震中距大于1000km)测定浅源大地震的震级,而且各国(包括我国)地震机构的面波震级测定结果也比较一致,因此通常所说的里氏震级就是面波震级。但由于习惯,国内外媒体报道时仍说里氏多少多少级,这一点需要注意。另外美国多采用体波震级。