北京
请大家脑洞一下，若地球发生超级巨震，将地球对半错开了10米，其震级有多大？
10级，15级，20级，50级还是更大？
这一问题的本质是：地震学家到底如何计算震级？
震级，这一概念的出现还不到100年。1956年前，我国的地震报告都不测定震级。除了矩震级(Mw)，其他比如里氏震级(M)，体波震级(mb)，面波震级(Ms)等，都是根据某一频率地震波振幅大小测定的。
所以，严格地讲，除了矩震级，其他震级的定义非常奇怪，甚至毫无道理。
但是呢，非常好用，因为这和我们人类感受到的晃动强弱是一致的：
大地震，振幅大，造成的晃动强；而小地震呢，振幅小，造成的晃动弱。
然而，真正的地震波，其频带范围非常宽，低可达：0.01 Hz量级；高可达：20 Hz，甚至更高。如下图所示，2025年7.7级（Mw 7.7）缅甸地震的波形记录：非常复杂。
2025年缅甸地震波形记录
因此，我们仅根据地震波某一频率的振幅大小，来确定震级，显然不能完全反映地震释放的全部能量，因而从物理上严格讲，地震震级与地震释放总能量是两回事。具体来讲：
面波震级：测定20s周期（0.05 Hz）地震波最大振幅；
体波震级：测定的周期小于3s（0.3 Hz），一般为1s (1 Hz)的地震波最大振幅。
为什么这样在物理上看上去“毫无道理”的做法，在现实生活中用得如此好？
其实呢，很多建筑物的共振频率为1-10 Hz，十分接近我们测定地震大小时利用地震波的频率。即：若测定的体波震级大，则1 s周期的地震波振幅也大，其也容易造成建筑物破坏，与我们的感官一致。
那么，震级就没法具有物理意义吗？有的，答案就是矩震级（Mw）。
地震学家描述一个地震大小，都喜欢使用矩震级，其需要首先计算地震矩(M0)，再通过一个简单的公式换算成矩震级Mw:
那么，地震矩如何计算呢？
地震矩=剪切模量*滑动量*破裂面积。
其中，地壳剪切模量可以简单取个平均值：30 GPa,
若平均滑动量为1米，破裂区域为一个圆形，下面分别计算当破裂半径为1米，10米，100 米，1 千米和1万米时，地震大小分别为：
1.25级（Mw 1.25）;
2.59级（Mw 2.59）;
3.92级（Mw 3.92）;
5.26级（Mw 5.26）;
6.59级（Mw 6.59）.
其演化规律是怎样的呢？见下图：
实际上，当破裂区域半径不到几公里时，其平均滑动量很难达到1 m。
因此，当破裂半径在约5000 m以下时，实际地震震级比上图计算的应该要小。
若破裂半径仅有0.01 m，0.1 m（滑动量1 m），其震级又有多大呢？
-1.41级（Mw-1.41）；
-0.08级（Mw-0.08）；
可以看出，震级可以为负。比如说，我们鼓掌一次，换算成震级，肯定是负的好几级。最后，我们来计算一下，若将地球对半错开10 m，其震级有多大？
（1）地球半径为：6371 km，
则破裂面积为：1.2752e+14 m^2;
（2）地壳剪切模量约为30 GPa;
地核剪切模量约为200 GPa；
因此，我们就算一个范围，即上下限。
（3）滑动量：10 m。
使用“瞪眼法”，简单运算可得：
若剪切模量为30 GPa，则震级为11级（Mw 11）；
若剪切模量为200 GPa，则震级为11.5级（Mw 11.5）；
你猜对了吗？
换言之，地球上的地震，最大震级很难超过10级。
目前，人类观测到的，最大地震为1960年智利地震，震级约为Mw9.4-9.6。符合我们的估计。
下次，您再看到，“有人说地球发生20级大地震”，请让他算给你看。
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