地震と火山の問題
ある地震を、水平な地表上の観測点 A, B で観測し、次の結果を得た。
| 観測点 | P 波の到着時刻 | 初期微動継続時間 |
|---|---|---|
| A | 10 時 23 分 15.0 秒 | 5.0 秒 |
| B | 10 時 23 分 19.0 秒 | 7.8 秒 |
震央・A・B は地表の同じ直線上にこの順に並んでおり、A と B の間の距離は である。P 波の速さは で、P 波も S 波も震源から観測点まで一定の速さで直進するものとする。また、震源距離 と初期微動継続時間 の間には、比例定数 を用いて (大森公式)が成り立ち、 は A, B で共通とする。
この地震の震源の深さは何 km か。整数で求めよ。
この問題で使うもの
- 大森公式(説明と入口の問題)
- 複数の観測点の到着時刻からの震源決定(説明と入口の問題)
- 震源距離・震央距離と震源の深さ(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(9 技能)
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
まず大森公式 と P 波の到着時刻の差から、比例定数 と A, B の震源距離を求めましょう。次に、震源の深さ・震央距離・震源距離の関係(三平方の定理)を使います。
ヒント 2
P 波の到着時刻の差は、震源距離の差を P 波が進む時間なので です。また、震源の深さを 、震央距離を とすると が成り立ちます。
ヒント 3
で、, です。 と から , を求めましょう。
答えと解説
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解説を読む
震源距離を求める
A, B の震源距離をそれぞれ , とすると、大森公式より
P 波は一定の速さ で伝わるので、P 波の到着時刻の差 は、震源距離の差を P 波が進むのにかかった時間である。よって
これに代入して
したがって
震央距離と震源の深さを求める
震源の深さを 、A, B の震央距離を , とする。震源・震央・観測点は直角三角形をつくるので、三平方の定理より
震央・A・B がこの順に同じ直線上に並ぶので
より
を代入して
これと より , である。
に代入して
より である。
答え:
別解
P 波の到着時刻の差は 。P 波の速さは なので、震源距離の差は 。
大森公式 より なので 。
よって 、。
震央から A までの距離を 、震源の深さを とすると、震央・A・B はこの順に一直線上にあり AB=32 km なので B までは 。
、。
辺々引くと より 。
より 。
検算: B までの水平距離は 、 で一致する。三角形(30,40,50)・(30,72,78)で整合している。