地震と火山の問題
地震のマグニチュード と、その地震で放出されるエネルギー 〔J〕の間には
の関係がある。ある地域で、マグニチュード の地震が合計 回起こった。これら 回の地震で放出されたエネルギーの合計と等しいエネルギーを 1 回で放出する地震のマグニチュードを求めよ。答えは整数で答えよ。ただし、 回の地震のマグニチュードはすべてちょうど とする。
この問題で使うもの
- エネルギーの合計と等価なマグニチュード(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(14 技能)
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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
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
技能「エネルギーの合計と等価なマグニチュード」を使う。まず 回分のエネルギーの合計を、 の値で表そう。
ヒント 2
と、対数の積の性質で分けられる。
ヒント 3
なので、合計のエネルギーの は になる。これを と等しいとおく。
答えと解説
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解説を読む
マグニチュード の地震 1 回で放出されるエネルギーを とすると、与えられた関係より
回分のエネルギーの合計 は なので、対数の積の性質より
このエネルギーを 1 回で放出する地震のマグニチュードを とすると
よって、求めるマグニチュードは である。
(参考: マグニチュードが 2 大きいとエネルギーは 1000 倍になるので、 と考えてもよい。)
別解
の地震 1 回のエネルギーを とすると 。1000 回の合計は なので 。求めるマグニチュードを とすると より 、。検算: のとき で一致する。したがって 7。