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地震と火山の問題

難易度 4国公立二次の標準レベル高校地学 地震と火山

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
A10 時 23 分 15.0 秒5.0 秒
B10 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

この問題を解けるようになるまで(9 技能)
算数中学高校大学大学院

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一覧で見る(前提が先)
  1. 速さと平均の速さ
  2. 地震のゆれとプレート
  3. 地震波が伝わる時間と距離
  4. 初期微動継続時間と震源までの距離
  5. 大森公式
  6. 震源距離・震央距離と震源の深さ
  7. 2 地点の観測から波の速さと発生時刻を求める
  8. 地震の発生時刻
  9. 複数の観測点の到着時刻からの震源決定

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。

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