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　安定地塊に住んでいたため地震を経験したことのない外国人が日本に住み、初めて地震を経験すると大変驚くということだそうです。

地震が起こることによって、地球内部の構造がこのようになっているのだと推測されます。

　かつて、子ども（とは限らない）にとって怖いものと言えば「地震・雷・火事・親父」だったのです。現在では、父権の脆弱化から「怖いものベスト４」の言葉はリアリティーをもって通用することはないでしょう。

　しかし筆頭の地震は、雷、火事、親父と違ってその脅威から逃れられません。日本は変動帯にあって世界でも有数の地震の多発地帯になっています。

　一方、北米、南米、ユーラシア、オーストラリアそれぞれ大陸中心付近の安定帯に住む人たちは「地震」を経験したことがない人が多いのです。私たち日本人では全く考えられないことです。そして記憶に新しいことですが，2004年10月の中越地震では46人の方が，　1995年兵庫県南部地震では6000人を超える方が亡くなっています。

　また2011年3月11日には、マグニチュード（M）9.0、最大震度7の東北地方太平洋沖地震が発生し、岩手、宮城、福島県の死者行方不明者数は19902人、(2011年9月9日現在警察庁発表）いらっしゃいます。この中に私の知り合いの方が複数おられ、なんとも痛ましくお悔やみを申し上げるしだいです。

　さらに2016年4月14日には最大震度7の熊本地震が発生。4月16日には再び最大震度7の 地震が発生し直接、関連併せて217人の方がなくなられています。(2017.4.13.熊本県発表)

　国は地震を予知し、被害を最小限にとどめようとしています。地震について学びましょう。

　地震は、地殻またはマントルでの破壊がその原因とされています。地下の深部において、地殻、またはマントルがなんらかの力を受けて破壊され、その衝撃が同心円状（球面状）に伝わったものです。そのとき「体積の変化が伝わる」P波と、「物質のねじれが伝わる」S波、表面波が震源を一斉にスタートします。P波の速度は5～7km/秒、S波のそれは3～4km/秒ですから、様々な観測所にはP波の方が先に届き、S波は後から届くことになります。（P波＝Primary　wave＝第一の波、S波＝Secondary wave＝第二の波）

　このようなP波、S波の速度の違いから、，大森房吉は震源までの距離を概算で求める公式を提案しました。

P波がある観測地点に到着してから、S波が到着するまでの時間を「初期微動継続時間(T)」と言います。あまりにも長い名称なので、「S-P時」と言い換える時もあります。

　「S波が到着した時刻」－「P波が到着した時刻」＝「初期微動継続時間」

 

　図　１で考えましょう。

　距離Dを伝わるP波の所要時間は　D/Vp　(秒)。同様に、S波のそれは　D/Vs(秒)。

S波の速度はP波より小さい（遅い）のですから、 D/Vs(秒) ＞ D/Vp　(秒)

　S波の、P波に遅れをとる時間は D/Vs(秒) － D/Vp　(秒)。　これは、初期微動継続時間(T)に等しいことになります。従って T=D/Vs － D/Vp　この式について、D＝の式に変形しましょう。大森公式が導かれます。

分母を通分して、

T=D・Vp/Vp・Vs －D・Vs/Vp・Vs

T=D・(Vp-Vs)/Vp・Vs

T・Vp・Vs=D・(Vp-Vs)

∴D=Vp・Vs・T/(Vp-Vs)- 　大森公式、分数部分のところは台形の形ね。

 

　Vp＝5～7km/秒　、Vs＝3～4km/秒ですから、「台形」でくくった部分は、値に幅のある定数となります。

　かりに，Vp＝5km/秒　、Vs＝3km/秒とすると、「台形」の部分は7.5km/秒となります。

　また大森公式は「台形」の部分を比例定数としてkで表し、D=k・Ｔで表すこともあります。

　カタカタ・・・と揺れを感じ地震かなと思ったらすぐユサユサユサ・・・・揺れが来るまで何秒か計り（初期微動継続時間(T)）,それに7.5を掛けます。観測者から何kmのところ(自分を中心に、計算された距離で描かれた半球の球面のどこか一点が震源となります)で地震が発生したか、およその距離を求めることができます。
　上のように、これではあまりにもアバウトなので、困りますね。あと二か所で同一の地震を観測していると震源の位置と深さまである程度求めることができます。
　tenki.jpで検索してみてください。日本列島では1日震度1以上の地震は4回程度は起きています。また気象庁は地震動の揺れのデータを国立科学博物館ほか公的機関にリアルタイムで配信しています。大地は休まず動いていることに驚きます。

 

　大森式地震計

　国立科学博物館展示品

　大森房吉が1898年頃完成させた大型地震計。震動を感知してから作動する方式から、常時観測して連続記録できる地震計。振り子の周期は10秒以上、記録の倍率は20倍前後。日本の代表的地震計で、国内外で数多く使用されました。

　円柱状のドラムに地震波の波形が記録されます。

 

　地震が発生し、震源を「走」り出した地震波が観測地点に到着するまでの「時」間を「走時」と言います。「震源から観測地点まで走るのに要する時間」と理解しても良いでしょう。

　縦軸に走時、横軸に震央距離をとって表したグラフを「走時曲線」といいます。グラフの様子が途中で折れ曲がったり、曲線なったりするので「走時曲線」と呼ばれます。

　およそ震央距離1000kmを越える地震を「遠地地震」、それよりも近いところで発生した地震は「近地地震」といいます。

　おおざっぱに言うなら、「遠地地震」は地球の裏側で発生した巨大地震、「近地地震」は日本列島のどこかで発生した地震、と言う分類になります。

それでは近地地震、遠地地震の走時曲線を調べることによって何が分かったのでしょう。

　①「近地地震」の走時曲線から

　地球の内部はジャガイモのように均質ではなく、「地殻」、「マントル」の２層構造になっているらしい－ことが分かりました。

 

　ではなくて

　②「遠地地震」の走時曲線から

　　マントルの内側には液体の「外核」、外核のさらに内側には固体の「内核」があるらしいこと－が分かりました。

 

 

　 モホロビチッチ（Mohorovicic 1857-1936)は、多くの近地地震の走時曲線を調べていたとき、震央距離200km付近でグラフが折れ曲がることに気づきました。

　

 

　図４では、震央距離240kmで折れ曲がっています。折れ曲がった地点を「屈折点」， 震央からのここまでの距離を「屈折点距離L 」で表します。

　さて、ここでグラフの傾きは何を意味するのでしょう？横軸は地震波の進んだ距離、縦軸はその距離を進むのに要した時間ですから、グラフの傾きは　時間÷距離（みちのり）　になります。ここで、中学校の理科で習った「み・は（そ）・じ」の公式を思い出してください。グラフの傾きは、時間／距離＝１／速度であることが分かります。

　

 

　したがって、グラフの傾きが途中で変化したということは、地震波の速度が変化したことを意味します。それでは①折れ曲がる前と、②折れ曲がった後の地震波の速度を求めて見ましょう。

　

 

　①「折れ曲がる前」の地震波の速度

図５の三角形(v1)に注目します。進んだ距離は240km、所要時間は40秒と読めます。したがって
「み・は（そ）・じ」の公式から

「折れ曲がる前」の地震波の速度をv1とすると

v1= 240km÷40秒=6km/秒、同様に

②「折れ曲がった後」の地震波の速度

図５の三角形(v2)に注目します。進んだ距離は(400-240)km、所要時間は(60-40)秒と読めます。

したがって、「折れ曲がった後」の地震波の速度をv2とすると

v2=(400-240)km÷(60-40)秒=160km÷20秒=8km/秒

　走時曲線が折れ曲がってからは8km/秒に地震波の速度が大きく（速く）なっていることが分かりました。
　このようになる訳をモホロビチッチは次のように考えました。

　「地下に地震波を速く伝える部分があると仮定すると説明がつく。」

　図７を見ながら考えましょう。地震が発生して１０秒後、地殻だけを通った直接波はA地点に到達しますが、マントルを通った屈折波はA地点には到達していません。

　２０秒後。B地点には直接波と地殻とマントルを通った屈折波が同時に到達しました。３０秒後では，C地点に屈折波の方が直接波より早く到達しています。「速度の速くなった地震波」がC地点に到達したわけです。

　B地点は直接波と屈折波が同時に到達した地点でこれより以遠では直接波より屈折波の方が先に到達することになります。その結果、走時曲線は折れ曲がることになります。

 

 

　イメージとしてはこのようなことを考えると良いでしょう。

　地下鉄のある都市で、図７の「震源」から「A地点」まで行くとき、徒歩で行った方が早く着くでしょう（A地点の直接波）。地下鉄駅までおりて行き、地下鉄に乗り、また地下鉄の駅から地上に上がるルートは時間がかかります。（A地点の屈折波）

　しかし、ある程度の距離にある「C地点」まで行くときには、徒歩で行くより（C地点の直接波）、地下鉄に乗っていった方が早く着くでしょう。（C地点の屈折波）

　このようなことから近地地震の走時曲線は、あるところで折れ曲がることになります。また、地殻が厚いところ（地殻の厚さ＝d）では、「地下鉄の駅まで降りたり、地上に上がったりするのに余計に時間がかかる」ことになります。そのため、直接波に追いつき・追い越すには長い距離（屈折点距離＝L）が必要になります。

　つまり　d ∝ L 地殻の厚いところでは屈折点距離が大きくなります。

 

　このようにして、地震波を遅く伝える上の層を「地殻」、地震波を速く伝える下の層を「マントル」、両者の間の不連続面は、発見者の名にちなんで「モホロビチッチ不連続面」（モホ）と名付けられました。

　巨大地震が発生すると、地球の反対側でも地震波を観測することができます。そのため、遠地地震の走時曲線は縦軸の走時は「分」単位、横軸の震央距離はkmではなく，「角距
離」を用います。km単位にすると、極めて横に長ったらしいグラフになって、グラフの特徴を読み取ることができなくなるからです。

　　上の図は日本海中部地震（1983年）の走時曲線です。（一部モディファイ）この図を良く検討してみましょう。
　まず気がつくのは巨大地震が発生しても、P波もS波も届かない地帯があることに気づきます。P波はΔ=143度以遠には到達していますが、Δ=0～103度までのグラフの傾向から大きく時間がかかっていることが分かります。S波は Δ=103度以遠には到達しません。

　P波もS波の走時曲線は、震央角距離が大きくなるにつれ、傾きが緩やかになっています。　

　まずP波もS波も届かない地帯があることについて考えましょう。

　S波の性質を思い出してください。忘れた人は「地震」単元の冒頭を見てください。S波は「物質のねじれが伝わる」のでした。物質をねじるとき、ねじる手応えがなければ物質は「ねじられた」と思わないでしょう。

　「固体」をねじるとき時は手応えがあります。しかし、「液体」、「気体」をねじろうとしても流動性があって、ねじる手応えが無いですね。つまり「液体」、「気体」はねじることができません。

　「液体」、「気体」を地震波のS波は伝わりません。震央角距離が大きくなるほど地震波はより地球の深いところを通過することになります。「S波が Δ=103度以遠には到達しない」ということは、震央角距離 Δ=103度 の地点に至る際の、S波が通過するもっとも深い所より、更に深いところは「液体」か「気体」になっていることを意味しています。地球の深部が「気体」ということはないでしょうから、何か物質が「ドロドロ融けた」状態になっている－と言うことが考えられます。

　 では、P波は液体を伝わるのに、Δ=103～143度の間の観測地点に到達しません。この

訳はどう説明されるのでしょう。

　前に、「P波はΔ=143度以遠には到達していますが、Δ=0～103度までのグラフの傾向から大きく時間がかかっていることが分かります。」と述べました。このことは、図１０のS波をとおさない「灰色」の部分をP波が通過する時、スピードが小さくなっていることを意味します。黄緑色の所では速かったのが、灰色部分の所ではP波が伝わりにくくなり、遅くなっているとと言うことです。

　プールサイドから見ると，プールの底が浅く見えることがあります。光が屈折するためです。このような屈折が地球の内部で起こったため、P波が到達しない「地震波の影の地帯（shadow zone）」ができるのではないかと考えます。屈折が起こる訳を説明しましょう。

　

 

　　P波を自動車と考えます。黄緑の部分は「舗装道路」，灰色の部分は「どろんこ道」、「舗装道路」と「どろんこ道」の境界面に対して斜めに自動車が進行してきました。

　右の前輪が左の前輪より先に「どろんこ道」に入ります。右の前輪は「どろんこ道」なので進みません。

　一方、左の前輪はまだ「舗装道路」を走ってますから、進みます。

　つまり自動車が境界面を通過する際、右側の前輪だけにブレーキがかかった状態になり、その結果ハンドルを右に切った状態と同じになります。図１２の点線のようには進まないで、実線のように屈折することになります。

　「どろんこ道」から「舗装道路」に斜めに進行するときも同様に、屈折が起こることになります。

　また、「どろんこ道」から「舗装道路」、「舗装道路」から「どろんこ道」へ境界面に対して垂直に進行するときは、左右の前輪は同時に「舗装道路」または「どろんこ道」に進入しますから、屈折は起こらないことになります。

　このようなことから、マントルのさらに内側には液体の核（外核）があるらしいことが分かりました。そして、遠地地震の走時曲線を詳しく検討したところ、Δ=103～143度の間の観測地点にも弱いP波が到達していたことが分かりました。液体の外核のさらに内側に固体の内核があり、その表面で反射したためと考えられました。

　このようにして物質の違いによって、地球は次の４つに区分されました。内部構造、境界面（不連続面）の名称と地表面からのおよその深さを押さえましょう。

　①東北地方太平洋沖地震の概要

　2011年3月11日14時46分、宮城県沖東約50km、深さ約17kmの地点でマグニチュード（M）9.0、最大震度7の東北地方太平洋沖地震が発生しました。M9.0の地震は気象庁観測史上最大の地震であり、私たちは激しく長い揺れを身をもって経験しました。

　この地震によって大津波（「津」は港を意味し、津波は港に押し寄せる大波の意。Tsumamiはアメリカでもフランスでも通用する学術用語）が発生し、東京電力福島第１原子力発電所ほか、港湾、道路、橋梁、鉄道、建物、家屋が破壊され沢山の方が亡くなられ、未だに行方不明の方も多数（岩手、宮城、福島県の死者行方不明者数は19902人、2011年9月9日現在警察庁発表）いらっしゃいます。

　心から亡くなられた方々のご冥福をお祈りいたします。
　
この地震と津波によってもたらされた災害を「東日本大震災」と呼んでいます。

　②大津波とはどれだけのものだったでしょう？

 

 

　宮城県牡鹿郡女川町鷲神浜。家の二階まで津波によって瓦礫が運ばれてきています

　

　宮城県牡鹿郡女川町女川浜。横倒しになったビル。赤い自動車もそのまま横倒しになっています

（おことわり：写真はYahoo東日本大震災写真保存プロジェクトによるものです。http://archive.shinsai.yahoo.co.jp/　）

　最大波高が40mを越えるものであったといいます。特に岩手県南部のリアス式海岸では、湾奥が狭くなっており海水が集中するため波高が高くなります。40mの高さとは、街中のビルで考えれば理解しやすいでしょう。ビル一階あたりの高さは3mほどですから、13建てビルの高さの大波が押し寄せたこととなります。

　津波（長波）の押し寄せる速さV(m/秒)は、重力加速度をg(m/秒２)、水深をh(m)とすると、V=√ghで表されます。大雑把な計算として、g=10(m/秒^２)、h=20(m)（陸地に近いので水深は浅く、h=20mとして）とすると、
V=√200＝14 m/秒。時速では約50kmとなり、 13建てビルほどの波が 時速約50kmで押し寄せることになります。

　大人でも、低いところから高台へと徒歩や自転車で逃げることは殆ど不可能なことです。また、V=√ghの式から分かるように、沖では水深が深くhが大きくなるので、津波の速さは更に速くなることになります。

　③東北地方太平洋沖地震の予知は可能だったでしょうか？

　　近年において宮城県沖地震は1978年6月に発生(M=7.4)し、死者28人、建物の全壊が1000棟余りの被害を発生させました。同一震源地域においておよそ37年ごとに大地震が発生しています。
　
　政府の地震調査委員会は2020年までに地震が発生する確率は81%、2030年末だと98%。地震の規模はM=7.5前後とし、別の震源域との連動の場合はM=8となる危険性を指摘していました。しかし、これは地震発生の確率であり「予知」とはいえません。2011.3.11は、1978年の宮城県沖地震以来から大地震発生のインターバル37年からして2015年、4年先んずることになりますが地震発生のインターバルに含まれるといえるでしょう。

　震度は地震が発生した際、「それそれの観測地点での地震動の大きさ」を示します。
かつては震度０から震度Ⅶまで８段階に区分されていましたが、1996年から震度ⅤとⅥが弱・強に細分され、１０の区分とされました。
震度とゆれの状況は以下のようになります

（気象庁による）

　マグニチュード（M）は発生した「地震（プレートや地殻・マントルの破壊）そのものの規模の大きさ」をあらわします。
　かつてマグニチュード（M）は標準地震計の最大震幅（a=μm単位）を常用対数で表していました(M=log₁₀a)。
　現在では地震動の上下・東西・南北の加速度を測定し、数学的な補正処理を行ってマグニチュードを算定しています。

　ところで、マグニチュードをM、地震の発生エネルギーE(J)とすると、E(J)は、log_１０E=1.5M+4.8と表されます。

　従って、Mが1大きくなると地震発生エネルギーは10√10倍＝32倍大きくなり。今回のM=9.0の地震は先の地震調査委員会の見積もった地震の規模はM=7.5前後の　地震のエネルギーの180倍以上のエネルギーを放出した地震だったことになります。

　地質学・地震学者はこれまでもそうだったように、そして3.11以降も精力的に研究を進めてきています。

　日本地質学会は2011年5月11日、「過去の研究（貞観地震（869年宮城県沖発生）による津波堆積物研究）の成果を（今回の地震による）防災・減災に生かすことができなかったことに痛恨の極みである」会議報告しました。（この項は一部、2012年5月Vol.118　No.5地質学雑誌、ジオルジュMAY2012.5.10を参照しました。）

　　4月16日の本震は、最大震度7、マグニチュード7.3、14日の前震は最大震度7、マグニチュード6.5で、1年後の2017年現在直接・関連死された方が220名に上ります。また、避難生活を強いられている方は47000人。なくなられた方、避難されている方へどのような言葉をおかけしたらよいか・・。

　東北地方太平洋沖地震＝東日本大震災がいまだ癒えること無く進行中に、追い打ちをかけるように熊本地震が発生しています。

　熊本地震を発生させた布田川断層・日奈久断層について、「30年以内にマグニチュード7.6程度の地震発生の確率評価を0～6%としていました。（2013年日本列島ハザードマップ、朝日新聞社）これほど低い確率で、現地暮らす人たちは「ここには大きな地震は来ない」そう思っていたと述べていました。
　住宅・なりわい・インフラの再建、再構築に相当な時間がかかることが予想されるのは東日本大震災の被災地を見れば明らかでしょう。

 

　　2013年日本列島ハザードマップ、朝日新聞社による地震発生の確率評価は全国各地に分布する断層について行っており、きわめて高い確率を示している断層帯は次のようになっています。
　
　中央構造線断層帯（和泉山脈（南縁））＝0.06～14%、M=7.0、この断層は近畿、名古屋に南北に走る断層帯。

　東海地方、阿寺断層＝6～11%、M=6.9、中央線、高山線を切る位置にあります。御前崎には浜岡原発があり、予想される津波の波高は19m、下田では33mということです。地震や津波が発生し、電源が停止し東京電力福島第一発電所の事故が起こらないとも限りません。

　富士川河口断層帯＝10～18%、M=8.0、発生確率が高く、地震の規模が大きく、東海道線、東海道新幹線・交通網、周辺都市は相当な被害を受ける可能性があります。

　関東＝30年以内、6～26%、震度6、都心・関東平野。この地震も非常に心配です。

　三浦半島断層帯＝6～11%、M=6.6～、久里浜付近を西北西に走る断層。

　以上、四つの断層帯に関わって発生する地震は、発生確率が高く、マグニチュードが大きく、いったん発生すれば東海地域・東京・関東地方が壊滅する恐れがあります。

　杞憂にすぎればよいのですが、日本列島の地殻変動は全国的に明らかに活動期に入っていることは間違いありません。

 

【各地の震度に関する情報】
気象庁HP　http://www.jma.go.jp/jp/quake/

 

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fear,terror、mobile belt 、static zone、foresee、cause、impact、volume、velocity、observe、observation(n)

、observatory、fomula、distance、constant、homogeneous、subway,tube、inclination、state 、inner、inner structure、

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