UitvindersSeismograaf
ChangHeng vond de eerste seismoscoop uit, de drakenbeker genaamd

In de geschiedenis van de innovaties rond het bestuderen van aardbevingen moeten we naar twee dingen kijken: de apparaten die de aardbevingsactiviteit registreerden en de meetsystemen die werden geschreven om die gegevens te helpen interpreteren. Vergeet niet dat de schaal van Richter geen fysisch apparaat is, maar een wiskundige formule.

Intensiteits- en Magnitudeschalen
Magnitude meet de energie die vrijkomt bij de bron van de aardbeving. De magnitude van een aardbeving wordt bepaald door de logaritme van de amplitude van de golven die in een bepaalde periode op een seismogram zijn geregistreerd. De intensiteit meet de sterkte van de aardbeving op een bepaalde plaats. De intensiteit wordt bepaald op basis van het effect op mensen, menselijke structuren en de natuurlijke omgeving. De intensiteit heeft geen wiskundige basis; de bepaling van de intensiteit is gebaseerd op waargenomen effecten.

Het eerste gerapporteerde gebruik van een meting van de intensiteit van aardbevingen wordt toegeschreven aan de Italiaan Schiantarelli, die de intensiteit registreerde van de aardbeving die in 1783 plaatsvond in Calabrië, Italië.

De eer voor de eerste moderne intensiteitsschalen gaat gezamenlijk naar Michele de Rossi uit Italië (1874) en Francois Forel uit Zwitserland (1881), die beiden onafhankelijk van elkaar vergelijkbare intensiteitsschalen publiceerden. Rossi en Forel werkten later samen en produceerden de Rossi-Forel-schaal in 1883. De Rossi-Forel-schaal gebruikte tien intensiteitsgraden en werd de eerste schaal die internationaal op grote schaal werd gebruikt. In 1902 ontwierp de Italiaanse vulkanoloog Giuseppe Mercalli een intensiteitsschaal van twaalf graden.

Hoewel er in de laatste paar honderd jaar talrijke intensiteitsschalen zijn ontwikkeld om de gevolgen van aardbevingen te evalueren, is de schaal die momenteel in de Verenigde Staten wordt gebruikt de Modified Mercalli (MM) Intensity Scale. Deze schaal werd in 1931 ontwikkeld door de Amerikaanse seismologen Harry Wood en Frank Neumann. Deze schaal, die bestaat uit 12 oplopende intensiteitsniveaus die variëren van een onmerkbare beving tot een catastrofale vernietiging, wordt aangeduid met Romeinse cijfers. Zij heeft geen wiskundige basis; in plaats daarvan is zij een arbitraire rangschikking gebaseerd op waargenomen effecten.

De Richter Magnitude Scale werd in 1935 ontwikkeld door Charles F. Richter van het California Institute of Technology. Op de schaal van Richter wordt de magnitude uitgedrukt in gehele getallen en decimale breuken. Zo kan bijvoorbeeld een magnitude van 5,3 worden berekend voor een matige aardbeving, en een sterke aardbeving kan worden gewaardeerd als magnitude 6,3. Vanwege de logaritmische basis van de schaal komt elk geheel getal dat de magnitude toeneemt overeen met een tienvoudige toename van de gemeten amplitude; als schatting van de energie komt elk geheel getal dat in de magnitudeschaal voorkomt overeen met het vrijkomen van ongeveer 31 maal zoveel energie als de hoeveelheid die overeenkomt met het voorgaande gehele getal.

In het begin kon de schaal van Richter alleen worden toegepast op de gegevens van instrumenten van identieke makelij.Nu worden instrumenten zorgvuldig ten opzichte van elkaar gekalibreerd. Aldus kan de magnitude worden berekend uit de gegevens van elke geijkte seismograaf.

Instrumentele seismologie
Seismische golven zijn de trillingen van aardbevingen die door de aarde gaan; zij worden geregistreerd op instrumenten die seismografen worden genoemd. Seismografen registreren een zigzagspoor dat de wisselende amplitude van de grondtrillingen onder het instrument weergeeft. Gevoelige seismografen, die deze grondbewegingen sterk uitvergroten, kunnen sterke aardbevingen detecteren van bronnen overal ter wereld. Het tijdstip, de plaats en de kracht van een aardbeving kunnen worden bepaald aan de hand van de gegevens die door seismograafstations worden geregistreerd.

Omstreeks 132 AD vond de Chinese wetenschapper Chang Heng de eerste seismoscoop uit, een instrument waarmee het optreden van een aardbeving kon worden geregistreerd. Heng’s uitvinding werd de drakenkruik genoemd (zie afbeelding hierboven). De drakenkruik was een cilindervormige kruik met acht drakenkoppen rond de rand; elke draak had een bal in zijn bek.Rond de voet van de kruik zaten acht kikkers, elk direct onder een drakenkop.Bij een aardbeving viel een bal uit de bek van een draak en werd opgevangen door de bek van de kikker.

Enkele eeuwen later werden inItalië apparaten ontwikkeld die gebruik maakten van waterbeweging en later van kwik. In 1855 ontwierp Luigi Palmieri uit Italië een kwik seismometer. Palmieri’s seismometer had U-vormige buizen gevuld met kwik en gerangschikt langs de kompasstreken. Wanneer er een aardbeving plaatsvond, bewoog het kwik en maakte het elektrisch contact dat een klok stilzette en een opnametrommel in werking stelde waarop de beweging van een vlotter op het kwikoppervlak werd geregistreerd. Dit was het eerste apparaat dat het tijdstip van de aardbeving en de intensiteit en duur van elke beweging registreerde.

Moderne seismograaf
John Milne was de Engelse seismoloog en geoloog die de eerste moderne seismograaf uitvond en de bouw van seismologische stations bevorderde.In 1880 begonnen Sir James Alfred Ewing, Thomas Gray en John Milne, allen Britse wetenschappers die in Japan werkten, aardbevingen te bestuderen. Zij stichtten de Seismologische Vereniging van Japan en de vereniging financierde de uitvinding van seismografen. Milne vond de horizontale slinger-seismograaf uit in 1880.

De horizontale slinger-seismograaf werd na de Tweede Wereldoorlog verbeterd met de Press-Ewing seismograaf, die in de Verenigde Staten was ontwikkeld voor het registreren van lange-periodetrillingen. Hij wordt tegenwoordig over de hele wereld gebruikt. De Press-Ewing seismograaf gebruikt een Milne slinger, maar de spil die de slinger ondersteunt is vervangen door een elastische draad om wrijving te voorkomen.

De vroege geschiedenis van de seismometrie
Dit is een uitstekende volledige geschiedenis van de seismograaf.

Websites over seismografen, seismometrie, aardbevingen, en meer