‘ชาลส์ ฟรานซิส ริกเตอร์’ ชายผู้เขย่า ‘แผ่นดินไหว’ ทั้งโลก

10 กุมภาพันธ์ 2566 - 06:11

Charles-francis-richter-the-man-who-rocked-the-earthquake-SPACEBAR-Thumbnail
  • ชาลส์ ฟรานซิส ริกเตอร์ ผู้คิดค้นมาตราวัดแผ่นดินไหวที่เรียกว่า ‘มาตราริกเตอร์’ จากความบังเอิญในวันคล้ายวันเกิดของตนเอง

ช่วงนี้ข่าวใหญ่ที่หลายคนทราบกันดีคือเหตุแผ่นดินไหวขนาด 7.8 แมกนิจูด ที่จังหวัดคารามันมารัสทางตอนใต้ ของประเทศตุรกี (ทูร์เคีย) เมื่อเวลา 04.17 น. ของวันจันทร์ (6 ก.พ.) ตามเวลาท้องถิ่น  ก่อนจะตามมาด้วยอาฟเตอร์ช็อกขนาด  6.4 ตามมาตราแมกนิจูด ที่จังหวัดกาซีอันเตปทางตอนใต้ และแผ่นดินไหว ขนาด 7.6 ตามมาตราแมกนิจูด ที่จังหวัดคารามันมารัส ตอน 13.24 น. ของวันเดียวกัน ส่งผลให้ยอดผู้เสียชีวิตอาจพุ่งสูงเตะระดับหลักหมื่นราย  

ในทุกครั้งที่มีเหตุแผ่นดินไหว เรามักคงได้ยินคำหนึ่งที่มีพบได้บ่อยครั้งคือ ‘มาตราริกเตอร์’ ซึ่งเป็นที่รู้กันว่าเป็นตัวเลขที่บอกถึงระดับความแรงของแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นในช่วงเวลานั้นๆ  

ในอดีตตลอดช่วงหลายทศวรรษของมนุษย์ชาติ ทั้งอารยธรรมตะวันออกและตะวันตกมีการศึกษาเรื่องแผ่นดินไหวมาอย่างต่อเนื่อง ในประเทศจีนเราจะเห็นอุปกรณ์ชนิดหนึ่งที่รูปร่างคล้ายโอ่งใส่น้ำ แต่ภายนอกโดยรอบมีปากมังกรที่คาบลูกเหล็กไว้ ซึ่งหากลูกเหล็กใดหล่นลงมา ก็ทำให้ทราบได้ว่าทางทิศนั้นเกิดแผ่นดินไหว 

ส่วนฟากของตะวันตก พบหลักฐานว่าชาวกรีกและโรมันมีการศึกษาแผ่นดินไหวและการวัดขนาดของแผ่นดินไหวมีมาช้านานตั้งแต่สมัยอารยธรรมโบราณ แม้ว่าชาวกรีกและโรมันจะมีบันทึกการพบเจอเหตุแผ่นดินไหวและพลังทำลายล้างของแผ่นดินไหว ในหลายต่อหลายครั้งแต่ก็ไม่สามารถมีเครื่องมือหรือหน่วยวัดใดที่จะระบุความรุแรงได้อย่างชัดเจน จนกระทั่งศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์รายหนึ่ง สามารถวัดขนาดและระบุผลกระทบต่อพื้นผิวโลกได้อย่างแม่นยำ โดยใช้หน่วยวัดที่เรียกว่า มาตราริกเตอร์ (Richter Magnitude scale) 

สำหรับมาตราริกเตอร์ หรือ Richter Magnitude scale เป็นตัวเลขที่บอกถึงระดับความแรงของแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้น ถูกคิดค้นโดยนักวิทยาศาสตร์ผู้เชี่ยวชาญด้านธรณีวิทยาสองรายคือ เบโน กูเทนเบิร์ก (Beno Gutenbreg) และ ชาลส์ ฟรานซิส ริกเตอร์ (Charles Francis Richter) เมื่อปี 1935 โดยคำนวณจากแอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนที่วัดได้ มาตราริกเตอร์จะมีมาตราส่วนเป็นลอการิทึม หมายถึง ความแรงที่ต่างกัน 1 หน่วย จะมีแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนมากขึ้น 10 เท่า  

ตามข้อกำหนดของมารตราริกเตอร์นั้น แผ่นดินไหวที่คนจะรู้สึกได้ จะมีระดับความแรงระดับ 3 ขึ้นไป ซึ่งเกิดขึ้นได้วันละหลายครั้ง แต่ที่จะสร้างความเสียหายได้จะต้องระดับความแรงตั้งแต่ 5 ขึ้นไป และจะจัดเป็นแผ่นดินไหวรุนแรงที่สร้างความเสียหายเป็นวงกว้าง เมื่อมีความแรงในระดับ 6 ขึ้นไป
https://images.ctfassets.net/i3o8p9lzd06f/1nimZ960V9P67VvnBEBbQQ/15db1f6049cc6a7a9a285d1b9cd79676/Charles-francis-richter-the-man-who-rocked-the-earthquake-SPACEBAR-Photo01
Photo: แฟ้มภาพถ่ายปี 1963 Charles Francis Richter ขณะศึกษาการสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหวในห้องทดลองของเขาในเมือง Pasadena รัฐแคลิฟอร์เนีย ในปี 1963 (AP Photo, File)

ชายผู้สั่นสะเทือนแผ่นดินไหว 

ชาลส์ ฟรานซิส ริกเตอร์ เกิดเมื่อวันที่ 26 เมษายน 1900 ในเมืองโอเวอร์เพค รัฐโอไฮโอ เขาเติบโตในครอบครัวนักวิทยาศาสตร์ จากรุ่นปู่ที่เป็นผู้อพยพเชื้อสายเยอรมัน ด้วยความที่ครอบครัวเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่บิดามารดาทำงานให้กับอุตสาหกรรมเหมืองแร่ ทำให้ริกเตอร์สนใจเรื่องราวของวิทยาศาสตร์ตั้งแต่เด็กโดยเฉพาะด้านธรณีวิทยา  

กระทั่งริกเตอร์สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีสาขาฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด และสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกสาขาธรณีฟิสิกส์จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย (CalTech)  

ความหลงใหลในการทำความเข้าใจโลกและการเคลื่อนที่ของริกเตอร์ ทำให้เขาอุทิศชีวิตให้กับการศึกษาแผ่นดินไหวและผลกระทบที่เกิดขึ้นกับโลก โดยหลังสำเร็จการศึกษาปริญญาเอกที่  California Institute of Technology (Caltech)  ริกเตอร์ทำงานวิจัยด้านธรณีวิทยาพร้อมคู่หูนักวิจัยของเขาคือ เบโน กูเทนเบิร์ก ซึ่งในช่วงเวลาดังกล่าว วิธีเดียวที่จะประเมินการสั่นสะเทือนคือมาตราส่วนวัดแผ่นดินไหวที่ถูกเขียนขึ้นในปี 1902 โดยบาทหลวงและนักธรณีวิทยาชาวอิตาลีจูเซปเป เมอร์คัลลี ที่เรียกว่า มาตราส่วนเมอร์คัลลี  

มาตราส่วนเมอร์คัลลี คือการใช้เลขโรมันและจำแนกแผ่นดินไหวจาก I ถึง XII ขึ้นอยู่กับว่าอาคารและผู้คนตอบสนองต่อแรงสั่นสะเทือนอย่างไร บาทหลวงเมอร์คัลลีใช้วิธีการแบ่งระดับความสั่นไหวโดยสังเกตจากสิ่งรอบตัวอาทิ โคมระย้าที่แกว่งไปมา ซึ่งอาจอยู่ในสเกลความรุนแรงระดับ I หรือ II  แต่หากชิ้นส่วนตกแต่งภายนอกอาคาร โบสถ์ หรือวิหาร ตกลงมาพังเสียหาย ก็อาจใช้สเกลความรุนแรง III จนถึง VI แต่หากพบว่าแผ่นดินไหวทำลายอาคารขนาดใหญ่และสร้างความตื่นตระหนกในเมืองที่มีผู้คนพลุกพล่านอาจนับเป็น X  

อย่างไรก็ตาม ปัญหาใหญ่ของมาตราเมอร์คัลลีคือ มันอาศัยการวัดเชิงอัตนัยว่าอาคารดีแค่ไหน ซึ่งหมายถึงอาคารในแต่ละแห่งถูกสร้างบนพื้นดินและมาตรฐานการก่อสร้างที่ไม่เหมือนกัน ในบางครั้งการสั่นไหวเพียง I ถึง II หรือ III ก็อาจทำให้ทั้งอาคารพังถล่มได้ มาตราส่วนเมอร์คัลลียังทำให้ยากต่อการให้คะแนนแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นในพื้นที่ห่างไกลที่มีประชากรเบาบาง 

ริกเตอร์-กูเตนเบิร์ก  ทั้งคู่ออกแบบเครื่องวัดแผ่นดินไหวที่วัดการกระจัดนี้และพัฒนามาตราส่วนลอการิทึมเพื่อวัดความเข้มข้นของแรงสั่นไหวแบบ ‘แมกนิจูด’ ที่เป็นลักษณะม้วนกระดาษกราฟพร้อมกับปากกาด้านบนที่แขวนบนลูกตุ้มหรือแม่เหล็กแขวนไว้กับอุปกรณ์ทำเครื่องหมายเหนือม้วนกระดาษจะเคลื่อนที่ตามแรงสั่นไหวของพื้นผิวโลก จนเกิดเป็นเส้นกราฟแนวดิ่ง เพื่อบันทึกการเคลื่อนที่ของโลกที่เกิดขึ้นจริงระหว่างเกิดแผ่นดินไหว พร้อมทั้งคิดค้นวิธีการอ่านค่าเหล่านั้นซึ่งภายหลังได้รับการยอมรับจากบรรดานักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกว่า ‘มาตรราริกเตอร์’ 
https://images.ctfassets.net/i3o8p9lzd06f/5KtpfEaw54vH3imhySS5CH/d136f0325116cb6b4dea30deec8d04ee/Charles-francis-richter-the-man-who-rocked-the-earthquake-SPACEBAR-Photo02
Photo: ภาพโดย Seismological Society of America

แผ่นดินไหวในวันเกิด 

แม้จะออกแบบเครื่องมือวัดได้สำเร็จ แต่ผลงานของริกเตอร์ก็ยังไม่อาจได้รับการพิสูจน์อย่างชัดเจน กระทั่งในเช้าวันที่ 26 เมษายน 1933 ซึ่งตรงกับวันเกิดอายุครบ 33 ปีของเขา ได้เกิดเหตุแผ่นดินไหวบริเวณเมืองลองบีช รัฐแคลิฟอร์เนีย ในวันนั้นริกเตอร์รีบรุดไปยังห้องทดลองของเขาเพื่ออ่านค่าจากเครื่องวัดแรงสั่นไหวพร้อมทั้งคำนวนแรงสั่นสะเทือนออกมาได้  6.4 ริกเตอร์  

แม้ความเสียหายจากเหตุแผ่นดินไหวในวันนั้นจะสร้างผลกระทบเป็นวงกว้าง พร้อมคร่าชีวิตผู้คนไปกว่า 120 ราย ทว่าเหตุการณ์นั้นได้สร้างชื่อให้ ชาลส์ ฟรานซิส ริกเตอร์ เป็นที่รู้จักทันทีในฐานะบุคคลที่สามารถวัดค่าแผ่นดินไหวด้วยสเกลที่แม่นยำ 

2 ปีต่อมาในปี 1935 ริเตอร์ได้ตีพิมพ์งานวิชาการมาตราริกเตอร์ ในฐานะเป็นการวัดพลังงานที่ปล่อยออกมาจากแผ่นดินไหวและกำหนดเป็นตัวเลขในระดับลอการิทึม สเกลการวัดมีตั้งแต่ระดับ 1 ถึง 10 โดยขนาดที่เพิ่มขึ้นแต่ละครั้งแสดงถึงพลังงานที่เพิ่มขึ้นสิบเท่า ตัวอย่างเช่น แผ่นดินไหวที่มีขนาด 5.0 ปล่อยพลังงานออกมามากกว่าแผ่นดินไหวที่มีขนาด 4.0 ถึง 10 เท่า และปล่อยพลังงานออกมามากกว่าแผ่นดินไหวที่มีขนาด 3.0 ถึง 100 เท่า   

ตั้งแต่นั้นมา มาตราริกเตอร์ริกเตอร์ได้กลายเป็นมาตรฐานสำหรับวัดความแรงของแผ่นดินไหว และถูกใช้อย่างแพร่หลายโดยนักแผ่นดินไหววิทยา นักธรณีวิทยา และองค์กรรับมือภัยพิบัติทั่วโลก ทั้งถือเป็นหนึ่งในนวัตกรรมที่สำคัญที่สุดในการศึกษาแผ่นดินไหว เนื่องจากเป็นการวัดเชิงปริมาณของความแรงของแผ่นดินไหว และช่วยให้สามารถเปรียบเทียบระหว่างแผ่นดินไหวประเภทต่างๆ ได้ นอกจากนี้ยังช่วยชี้แนะความพยายามรับมือภัยพิบัติ เนื่องจากขนาดของแผ่นดินไหวถูกใช้เพื่อกำหนดศักยภาพของความเสียหายและเป็นมาตรการในการตอบสนองแต่เหตุภัยพิบัติ 

มรดกของริกเตอร์ ไม่ได้มีแค่หน่วยการวัดแรงสั่นสะเทือนเท่านั้น โดยตลอดช่วงชีวิตที่เขาเป็นอาจารย์และนักวิจัยด้านธรณีวิทยาที่ สถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย (CalTech) เขายังได้มีส่วนร่วมในการยกระดับวิศกรรมผังเมืองของรัฐแคลิฟอร์เนีย โดยการออกแบบมาตรฐานการสร้างอาคารที่อยู่บนพื้นที่เกิดแผ่นดินไหวง่าย  

ในครั้งนั้นรัฐบาลท้องถิ่นนครลอสแองเจลิสได้ออกกฎหมายเมื่อปี 1960 สั่งให้อาคารที่สร้างก่อนปี 1940 ถอดเครื่องประดับและเสาบัวที่ตกแต่งอยู่ภายนอกอาคารออกให้หมด เนื่องจากเกรงว่าจะเกิดอันตรายต่อคนด้านล่าง หากเกิดแผ่นดินไหว  

กระทั่งหนึ่งปีหลังริกเตอร์เกษียณจากอาจารย์ที่ CalTech ได้เกิดเหตุแผ่นดินไหวที่ซานเฟอร์นันโด ในปี 1971 ความรุนแรงขนาด 6.5 ริกเตอร์ หน่วยงานท้องถิ่นของเมืองได้ยกย่องว่า การพัฒนารหัสอาคารสำหรับพื้นที่ที่เกิดแผ่นดินไหวง่ายตามแนวทางของริกเตอร์ มีความสำคัญในการป้องกันการเสียชีวิตของผู้คนในเมืองจำนวนมาก  

ปัจจุบัน แม้จะมีผู้ศึกษาและพัฒนาหน่วยวัดขนาดความรุนแรงของแผ่นดินไหวแบบต่างๆ เพิ่มมากขึ้น เช่น มาตราคลื่นตัวกลาง หรือ mb และมาตราโมเมนต์ หรือ Mw ซึ่งสามารถวัดความแรงสั่นไหวทั้งในระดับผิวดินและระดับลึก จึงเริ่มมีการตัดหน่วยริกเตอร์ออกไปจากตัวเลขขนาดความรุนแรงของแผ่นดินไหว ทำให้ปัจจุบันขนาดความรุนแรงของแผ่นดินไหวจึงไม่มีหน่วยต่อท้ายและถูกใช้งานตามหลักสากลทั่วโลก  

ทว่า มรดกของชาลส์ ฟรานซิส ริกเตอร์ ในฐานะผู้คิดค้นมาตราริกเตอร์ริกเตอร์ ยังคงเป็นหน่วยอ้างอิงที่นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกยึดถือและยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ริกเตอร์ถือว่าเป็นบุคคลที่ปฏิวัติและสร้างแรงสั่นสะเทือนต่อการศึกษาแผ่นดินไหวและวงการธรณีวิทยาทั่วโลกไปตลอดกาล 

เรื่องเด่นประจำสัปดาห์