الدرس 1: الزلازل - صفحة 56 - كتاب العلوم - الصف 9 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 الزلازل: تحديد الموقع وقوة الزلزال

المفاهيم الأساسية

المركز السطحي للزلزال: النقطة على سطح الأرض التي تلتقي عندها دوائر مرسومة حول ثلاث محطات رصد زلزالي على الأقل، ويُحدد موقعها بطريقة التثليث.

مقياس رختر: مقياس يعتمد على قياسات سعة (ارتفاع) الموجة الزلزالية المسجلة على جهاز السيزموجراف، ويصف مقدار الطاقة التي تتحرر من الزلزال.

خريطة المفاهيم

```markmap

الزلازل

أسباب الزلازل

تشبه ثني غصن شجرة جاف

• الثني البطيء يغير الشكل ثم يعود للأصل
• الاستمرار في الثني يؤدي للكسر عند حد معين
• الشعور باهتزازات عند الكسر

الارتداد المرن

• الصخور صلبة لكنها تتشوه تحت قوى السحب أو الدفع
• تتغير أشكال الصخور ببطء خلال فترات زمنية طويلة
• تراكم الطاقة داخل الصخور عند تعرضها للإجهادات
• تحرر الطاقة فجأة عند تكسر الصخور وتحركها
• الاهتزازات تنتقل خلال الصخر أو أي مادة في الأرض
• نحس بها على هيئة زلزال إذا كانت كبيرة

آية قرآنية

• "إِذَا زُلْزِلَتِ الْأَرْضُ زِلْزَالَهَا"

أهداف الدرس

• توضيح كيفية حدوث الزلازل
• المقارنة بين الموجات الأولية والثانوية والسطحية
• التعرف على مخاطر الزلازل وكيفية الاستعداد لها

أنواع الصدوع

الصدع العادي

• يحدث بسبب قوى الشد
• تتحرك الصخور فوق مستوى الصدع إلى أسفل

الصدع العكسي

• يحدث بفعل قوى الضغط
• تتحرك الصخور فوق مستوى الصدع إلى أعلى

الصدع الانزلاقي (الجانبي)

• يحدث بفعل قوى القص
• تتحرك الصخور على الجانبين في اتجاهين متعاكسين

القوى المسببة للصدوع

• القوى الداخلية في باطن الأرض
• المسؤولة عن الحركة النسبية للصفائح الأرضية
• المسؤولة عن حركة أجزاء القشرة الأرضية فوق الستار

بؤرة الزلزال والمركز السطحي

بؤرة الزلزال (Focus)

• النقطة داخل الأرض التي تبدأ عندها الحركة
• تتحرر منها الطاقة الكامنة في الصخر

المركز السطحي (Epicenter)

• النقطة على سطح الأرض فوق بؤرة الزلزال مباشرة

آلية تحرر الطاقة

• الحركة على طول الصدع تحرر الطاقة الكامنة
• عند تعرض الصخر للثني تتراكم الطاقة الكامنة
• عند تحرر الطاقة تخرج من الصدع في صورة موجات زلزالية

الموجات الزلزالية

الانتشار

• تنتقل من بؤرة الزلزال في جميع الاتجاهات
• بعض الموجات تتحرك في باطن الأرض

أنواع الموجات (الشكل ٣)

• الموجات الأولية والثانوية: تنتشر من البؤرة في جميع الاتجاهات عبر باطن الأرض
• الموجات السطحية: تنتشر على سطح الأرض

الموجات الأولية (P)

• موجات طولية تنتقل بأقصى سرعة داخل الصخر
• تهتز جزيئات الصخر إلى الأمام والخلف
• الاهتزاز في الاتجاه نفسه الذي تسير فيه الموجات

الموجات الثانوية (S)

• موجات مستعرضة تنتقل خلال المواد الصخرية
• اهتزاز جزيئات الصخر عمودي على اتجاه حركة الموجات
• دراسة هذه الموجات ساعدت في معرفة الكثير عن باطن الأرض

الموجات السطحية

• أطول الموجات الزلزالية وأقلها سرعة
• المسببة لمعظم الدمار أثناء حدوث الزلزال
• حركتها معقدة
• بعضها يحرك الصخر والتربة حركة جانبية وإلى أعلى وأسفل (مثل موجات مياه البحر)
• بعضها يهتز من جانب إلى آخر أفقيًا وبصورة موازية لسطح الأرض
• مسؤولة عن تدمير المنشآت والأبنية

التعلم من الزلازل

اختلاف سرعة الموجات الزلزالية

• استخدام اختلاف سرعة الموجات الزلزالية واختلاف زمن الوصول في حساب البعد عن المركز السطحي للزلزال
• مثال توضيحي: المشي مع زميل بسرعة مضاعفة يزيد المسافة بينكما مع الوقت

قياسات الزلزال

علماء الزلازل

• يدرسون الزلازل والموجات الزلزالية

جهاز راسمة الهزة (السيزموجراف)

• يسجل الموجات الزلزالية من أماكن العالم كافة
• أسطوانة مثبت عليها لفافة ورقية داخل إطار ثابت
• بندول معلق بالإطار مع قلم في نهايته
• عند استقبال الموجات تهتز الأسطوانة والورقة ويبقى البندول والقلم في مكانهما
• القلم يرسم تسجيل للاهتزازات على الورقة

قوة الزلزال (Magnitude)

• طول الخط المسجل على الورقة يشير إلى الطاقة المحررة من الزلزال
• يعبر عن قوة الزلزال

موقع المركز السطحي للزلزال

طريقة التحديد

• حساب المسافة بين جهاز الرصد والمركز السطحي عند تسجيل زمن وصول الموجات الزلزالية
• كلما زاد الفرق في زمن الوصول بين الموجات P و S كانت المسافة أكبر
• رسم دائرة حول محطة الرصد بنصف قطر يساوي بُعد الزلزال عن المحطة
• تكرار الرسم لثلاث محطات رصد على الأقل
• النقطة التي تلتقي عندها الدوائر الثلاث تحدد موقع المركز السطحي
• استخدام بيانات من أكثر من ثلاث مراكز رصد عادةً

مقدار قوة الزلازل

أمثلة على زلازل كبرى

• زلزال 2023 جنوب شرق تركيا: عشرات الآلاف من القتلى والملايين المتضررين
• زلزال 1999 تايوان: أكثر من 2400 قتيل و87000 جريح و100000 بلا مأوى
• زلزال 1985 المكسيك: المركز السطحي على بعد 400 كم من المدينة لكن حركة الرسوبيات الطرية أدت إلى تدميرها

مقياس رختر

أساس القياس

• يعتمد على قياسات سعة (ارتفاع) الموجة الزلزالية المسجلة على السيزموجراف
• يصف مقدار الطاقة التي تتحرر من الزلزال

العلاقات الرياضية

• كل زيادة درجة واحدة = زيادة سعة الموجة 10 مرات
• كل زيادة درجة واحدة = مضاعفة الطاقة 32 ضعفًا
• مثال: زلزال 5.7 يحرر طاقة أكبر 32 مرة من زلزال 5.6 وسعة موجته أكبر 10 مرات

```

نقاط مهمة

• تحديد موقع المركز السطحي: يُستخدم الفرق في زمن وصول الموجات P و S لحساب المسافة، ثم تُرسم دوائر حول ثلاث محطات رصد على الأقل، وتلتقي الدوائر عند نقطة تمثل المركز السطحي.
• مقياس رختر: كل زيادة درجة واحدة تعني زيادة سعة الموجة 10 مرات ومضاعفة الطاقة 32 ضعفًا.
• تأثير الزلازل: قد يسبب الزلزال دمارًا في أماكن تبعد مئات الكيلومترات عن مركزه السطحي (مثل زلزال المكسيك 1985 حيث كان المركز على بعد 400 كم).

موقع المركز السطحي للزلزال

يمكن حساب المسافة بين جهاز الرصد والمركز السطحي للزلزال عند تسجيل زمن وصول الموجات الزلزالية إلى محطة الرصد الزلزالي. فكلّما زاد الفرق في زمن الوصول بين نوعي الموجات P و S كانت المسافة بين المركز السطحي للزلزال ومحطة الرصد أكبر. ويمكن رؤية الفرق في زمن الوصول في الشكل 5. ويستخدم العلماء هذه المعلومات في رسم دائرة حول محطة الرصد بنصف قطر يساوي بُعد الزلزال عن محطة الرصد، ويكرّر هذا بالنسبة لثلاث محطات رصد زلزالي على الأقل، كما في الشكل 6. وتحدد النقطة التي تلتقي عندها الدوائر الثلاث موقع المركز السطحي للزلزال. وتستخدم عادة بيانات من أكثر من ثلاث مراكز رصد لتحديد موقع المركز السطحي للزلزال.

مقدار قوة الزلازل

تحدث الزلازل الكبرى في أماكن متفرقة، وتختلف في قوتها، وشدّة تدميرها، فمثلاً في عام 2023 ضرب زلزال كبير جنوب شرق تركيا، وخلّف عشرات الآلاف من القتلى والملايين المتضرّرين، كما يُبيّن الجدول 1 بعض الزلازل الكبرى وأماكن حدوثها وقوتها، وأعداد ما خلّفته من ضحايا. فمثلاً في 20 من سبتمبر عام 1999م ضرب زلزال كبير منطقة في تايوان، وخلّف أكثر من 2400 قتيل و 87000 جريح، وترك 100000 شخص بلا مأوى. وقد يسبّب الزلزال دمارًا في أماكن تبعد مئات الكيلومترات عن مركزه السطحي، كما حدث في المكسيك عام 1985م؛ فلقد كان المركز السطحي للزلزال على بعد 400 كم من المدينة، لكن حركة الرسوبيات الطرية أسفل المدينة أدّت إلى تدميرها.

مقياس رختر

يعتمد مقياس رختر لقياس قوة الزلازل على قياسات سعة (أو ارتفاع) الموجة الزلزالية المسجّلة على جهاز السيزموجراف. ويصف مقياس رختر مقدار الطاقة التي تتحرّر من الزلزال؛ إذ يقابل كلّ زيادة بمقدار درجة واحدة على مقياس رختر زيادةً في سعة أكبر موجة زلزالية مسجّلة على جهاز الرصد مقدارها 10 مرات، كما أن زيادة درجة واحدة على مقياس رختر تعني مضاعفة طاقة الزلزال إلى 32 ضعفًا. فمثلاً إذا حدث زلزال بدرجة 5.7 على مقياس رختر فإنه يحرر طاقة أكبر 32 مرة من الطاقة المتحررة من زلزال بدرجة 5.6، وتكون سعة الموجة أكبر 10 مرات من سعة موجة الزلزال الذي درجته 5.6 على مقياس رختر.

موقع المركز السطحي للزلزال يمكن حساب المسافة بين جهاز الرصد والمركز السطحي للزلزال عند تسجيل زمن وصول الموجات الزلزالية إلى محطة الرصد الزلزالي. فكلّما زاد الفرق في زمن الوصول بين نوعي الموجات P و S كانت المسافة بين المركز السطحي للزلزال ومحطة الرصد أكبر. ويمكن رؤية الفرق في زمن الوصول في الشكل 5. ويستخدم العلماء هذه المعلومات في رسم دائرة حول محطة الرصد بنصف قطر يساوي بُعد الزلزال عن محطة الرصد، ويكرّر هذا بالنسبة لثلاث محطات رصد زلزالي على الأقل، كما في الشكل 6. وتحدد النقطة التي تلتقي عندها الدوائر الثلاث موقع المركز السطحي للزلزال. وتستخدم عادة بيانات من أكثر من ثلاث مراكز رصد لتحديد موقع المركز السطحي للزلزال. مقدار قوة الزلازل تحدث الزلازل الكبرى في أماكن متفرقة، وتختلف في قوتها، وشدّة تدميرها، فمثلاً في عام 2023 ضرب زلزال كبير جنوب شرق تركيا، وخلّف عشرات الآلاف من القتلى والملايين المتضرّرين، كما يُبيّن الجدول 1 بعض الزلازل الكبرى وأماكن حدوثها وقوتها، وأعداد ما خلّفته من ضحايا. فمثلاً في 20 من سبتمبر عام 1999م ضرب زلزال كبير منطقة في تايوان، وخلّف أكثر من 2400 قتيل و 87000 جريح، وترك 100000 شخص بلا مأوى. وقد يسبّب الزلزال دمارًا في أماكن تبعد مئات الكيلومترات عن مركزه السطحي، كما حدث في المكسيك عام 1985م؛ فلقد كان المركز السطحي للزلزال على بعد 400 كم من المدينة، لكن حركة الرسوبيات الطرية أسفل المدينة أدّت إلى تدميرها. مقياس رختر يعتمد مقياس رختر لقياس قوة الزلازل على قياسات سعة (أو ارتفاع) الموجة الزلزالية المسجّلة على جهاز السيزموجراف. ويصف مقياس رختر مقدار الطاقة التي تتحرّر من الزلزال؛ إذ يقابل كلّ زيادة بمقدار درجة واحدة على مقياس رختر زيادةً في سعة أكبر موجة زلزالية مسجّلة على جهاز الرصد مقدارها 10 مرات، كما أن زيادة درجة واحدة على مقياس رختر تعني مضاعفة طاقة الزلزال إلى 32 ضعفًا. فمثلاً إذا حدث زلزال بدرجة 5.7 على مقياس رختر فإنه يحرر طاقة أكبر 32 مرة من الطاقة المتحررة من زلزال بدرجة 5.6، وتكون سعة الموجة أكبر 10 مرات من سعة موجة الزلزال الذي درجته 5.6 على مقياس رختر. --- VISUAL CONTEXT --- **GRAPH**: منحنى زمن الوصول Description: رسم بياني يوضح العلاقة بين زمن وصول الموجات الزلزالية (P و S) والبعد عن المركز السطحي للزلزال. يظهر منحنيين، أحدهما للموجة الأولية (P) والآخر للموجة الثانوية (S). X-axis: البعد عن المركز السطحي للزلزال (كم) Y-axis: زمن الوصول (دقيقة) Context: يستخدم لتحديد المسافة بين محطة الرصد والمركز السطحي للزلزال بناءً على الفرق في زمن وصول الموجات. **DIAGRAM**: تحديد موقع المركز السطحي للزلزال Description: خريطة توضح ثلاث دوائر متقاطعة حول محطات رصد (طوكيو، بيركلي، أنكوراج). تتقاطع الدوائر في نقطة واحدة تمثل المركز السطحي للزلزال. Context: يوضح طريقة التثليث لتحديد موقع المركز السطحي للزلزال باستخدام بيانات من ثلاث محطات رصد.