Erfinder des Seismographen
ChangHeng erfand das erste Seismoskop, das Drachenglas

In der Geschichte der Innovationen rund um die Erdbebenforschung müssen wir zwei Dinge betrachten: die Geräte, die die Erdbebenaktivität aufzeichneten, und die Messsysteme, die geschrieben wurden, um die Interpretation dieser Daten zu erleichtern. Denken Sie daran, dass die Richterskala kein physikalisches Gerät ist, sondern eine mathematische Formel.

Intensitäts- und Magnitudenskala
Die Magnitude misst die Energie, die an der Quelle des Erdbebens freigesetzt wird. Die Stärke eines Erdbebens wird aus dem Logarithmus der Amplitude der in einem Seismogramm aufgezeichneten Wellen in einer bestimmten Periode bestimmt. Die Intensität misst die Stärke der Erschütterungen, die das Erdbeben an einem bestimmten Ort verursacht. Die Intensität wird anhand der Auswirkungen auf Menschen, menschliche Strukturen und die natürliche Umwelt bestimmt. Die Intensität hat keine mathematische Grundlage; die Bestimmung der Intensität basiert auf den beobachteten Auswirkungen.

Die erste berichtete Verwendung einer Messung der Erdbebenintensität wird dem Italiener Schiantarelli zugeschrieben, der die Intensität des Erdbebens von 1783 in Kalabrien aufzeichnete.

Das Verdienst für die ersten modernen Intensitätsskalen geht gemeinsam an Michele de Rossi aus Italien (1874) und Francois Forel aus der Schweiz (1881), die beide unabhängig voneinander ähnliche Intensitätsskalen veröffentlichten. Rossi und Forel arbeiteten später zusammen und erstellten 1883 die Rossi-Forel-Skala. Die Rossi-Forel-Skala verwendete zehn Intensitätsgrade und wurde die erste Skala, die international weit verbreitet war. Im Jahr 1902 erstellte der italienische Vulkanologe Giuseppe Mercalli eine zwölfstufige Intensitätsskala.

Obwohl in den letzten hundert Jahren zahlreiche Intensitätsskalen zur Bewertung der Auswirkungen von Erdbeben entwickelt wurden, ist die derzeit in den Vereinigten Staaten verwendete die modifizierte Mercalli-Intensitätsskala (MM). Sie wurde im Jahr 1931 von den amerikanischen Seismologen Harry Wood und Frank Neumann entwickelt. Diese Skala besteht aus 12 ansteigenden Intensitätsstufen, die von unmerklichen Erschütterungen bis hin zu katastrophalen Zerstörungen reichen, und wird mit römischen Ziffern bezeichnet. Sie hat keine mathematische Grundlage, sondern ist eine willkürliche Einstufung, die auf beobachteten Auswirkungen beruht.

Die Richter-Magnitudenskala wurde 1935 von Charles F. Richter vom California Institute of Technology entwickelt. Auf der Richterskala wird die Magnitude in ganzen Zahlen und Dezimalbrüchen angegeben. So wird zum Beispiel für ein leichtes Erdbeben die Stärke 5,3 und für ein starkes Erdbeben die Stärke 6,3 angegeben. Aufgrund der logarithmischen Basis der Skala entspricht jeder ganzzahlige Anstieg der Magnitude einer Verzehnfachung der gemessenen Amplitude; als Schätzung der Energie entspricht jeder ganzzahlige Schritt in der Magnitudenskala der Freisetzung von etwa 31-mal mehr Energie als der Betrag, der mit dem vorangegangenen ganzzahligen Wert verbunden ist.

Zunächst konnte die Richterskala nur auf die Aufzeichnungen von Instrumenten identischer Bauart angewendet werden, heute werden die Instrumente sorgfältig aufeinander abgestimmt. So kann die Stärke aus den Aufzeichnungen eines beliebigen kalibrierten Seismographen berechnet werden.

Instrumentelle Seismologie
Seismische Wellen sind die Schwingungen von Erdbeben, die sich durch die Erde bewegen; sie werden von Instrumenten aufgezeichnet, die Seismographen genannt werden. Seismographen zeichnen eine Zickzackkurve auf, die die schwankende Amplitude der Bodenschwingungen unter dem Instrument anzeigt. Empfindliche Seismographen, die diese Bodenschwingungen stark vergrößern, können starke Erdbeben von Quellen überall auf der Welt aufspüren. Aus den von Seismographenstationen aufgezeichneten Daten lassen sich Zeitpunkt, Ort und Stärke eines Erdbebens bestimmen.

Um 132 n. Chr. erfand der chinesische Wissenschaftler Chang Heng das erste Seismoskop, ein Instrument, das das Auftreten eines Erdbebens registrieren konnte. Hengs Erfindung wurde „Drachenkrug“ genannt (siehe Bild oben). Der Drachenkrug war ein zylindrischer Krug mit acht Drachenköpfen, die um den Rand herum angeordnet waren; jeder Drache hatte eine Kugel im Maul. Um den Fuß des Kruges herum befanden sich acht Frösche, jeder direkt unter einem Drachenkopf. Bei einem Erdbeben fiel eine Kugel aus dem Maul eines Drachens und wurde vom Froschmaul aufgefangen.

Einige Jahrhunderte später wurden in Italien Geräte entwickelt, die Wasserbewegungen und später Quecksilber verwendeten. 1855 entwarf der Italiener Luigi Palmieri ein Quecksilberseismometer. Palmieris Seismometer bestand aus U-förmigen, mit Quecksilber gefüllten Röhren, die entlang der Himmelsrichtungen angeordnet waren. Bei einem Erdbeben bewegte sich das Quecksilber und stellte einen elektrischen Kontakt her, der eine Uhr anhielt und eine Aufzeichnungstrommel in Gang setzte, auf der die Bewegung eines Schwimmers auf der Quecksilberoberfläche aufgezeichnet wurde. Dies war das erste Gerät, das den Zeitpunkt des Erdbebens sowie die Intensität und Dauer der Bewegung aufzeichnete.

Moderner Seismograph
John Milne war ein englischer Seismologe und Geologe, der den ersten modernen Seismographen erfand und den Bau seismologischer Stationen förderte.1880 begannen Sir James Alfred Ewing, Thomas Gray und John Milne, allesamt britische Wissenschaftler, die in Japan arbeiteten, mit der Erforschung von Erdbeben. Sie gründeten die Seismologische Gesellschaft von Japan und finanzierten die Erfindung von Seismographen. Milne erfand 1880 den Horizontalpendel-Seismographen.

Der Horizontalpendel-Seismograph wurde nach dem Zweiten Weltkrieg durch den Press-Ewing-Seismographen verbessert, der in den Vereinigten Staaten zur Aufzeichnung langperiodischer Wellen entwickelt wurde. Er ist heute weltweit im Einsatz. Der Press-Ewing-Seismograph verwendet ein Milne-Pendel, aber der Drehpunkt, der das Pendel stützt, wurde durch einen elastischen Draht ersetzt, um Reibung zu vermeiden.

Die frühe Geschichte der Seismometrie
Dies ist eine ausgezeichnete, vollständige Geschichte des Seismographen.

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