ある地震を観測点 A で観測したところ、観測点 A から震源までの距離(震源距離)は 、観測点 A から震央までの距離(震央距離)は であった。この地震の震源の深さは何 km か。整数で答えよ。ただし、地表は平面とみなし、震央は震源の真上の地表の点とする。
震源距離・震央距離と震源の深さ
震源距離 、震央距離 、震源の深さ の関係 を使い、2 つが分かれば残りの 1 つを求められる
前提
- 大森公式 (高校地学 地震と火山)
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- 速さと平均の速さ (中学理科 運動とエネルギー)
- 地震のゆれとプレート (中学理科 地学分野の用語と知識)
- 地震波が伝わる時間と距離 (中学理科 大地の変化)
- 初期微動継続時間と震源までの距離 (中学理科 大地の変化)
- 大森公式 (高校地学 地震と火山)
説明
地震が発生した地下の点を震源、その真上の地表の点を震央といいます。観測点から震源までの距離が震源距離 、観測点から震央までの地表に沿った距離が震央距離 、震央から震源までの深さが震源の深さ です。この 3 つは直角三角形の 3 辺になっているので が成り立ち、2 つが分かれば残りの 1 つを求められます。大森公式で求めた震源距離と地図上の震央距離から、震源の深さを見積もるときなどに使います。
なぜそうしてよいのか
観測点を A、震央を E、震源を F とします。震源 F は震央 E の真下にあるので、線分 EF は地表に垂直です。また、狭い範囲では地表を平面とみなせるので、A と E を結ぶ線分 AE は地表に沿った水平な線です。したがって三角形 AEF は、E の角が直角の直角三角形になります。
この直角三角形で、斜辺は観測点と震源を結ぶ AF(震源距離 )、直角をはさむ 2 辺は AE(震央距離 )と EF(震源の深さ )です。中学で学んだ三平方の定理より
が成り立ちます。ここから
と、どれでも求められます。 は斜辺なので、必ず , です(観測点が震央にあれば で )。
手順
問題文から、震源距離 、震央距離 、震源の深さ のうち分かっている 2 つを読み取る( が与えられていなければ、大森公式 などで先に求める)
が斜辺、 と が直角をはさむ辺であることを確かめ、 を書く
求めたい量について解く:、、
値を代入して計算し、問題文の指定どおりに丸める
例題
ある地震で、観測点 A の震源距離は 、震央距離は であった。地表は平面とみなせるものとする。この地震の震源の深さは何 km か。整数で求めよ。
例題の解答
手順 1:, が分かっていて、 を求める。
手順 2:観測点・震央・震源は、震央の角が直角の直角三角形をつくり、斜辺が なので
手順 3: について解くと
手順 4:代入して
よって震源の深さは km。
答え:
よくある誤り
震源距離 を直角をはさむ辺と取り違え、 のように足してしまう誤り。震源距離は斜辺なので、正しくは 。例: km ではなく km
2 乗せずに と引き算してしまう誤り。例: km ではなく、正しくは km
震央距離と震源距離を同じものとして、大森公式 で求めた値をそのまま震央距離にしてしまう誤り。大森公式で求まるのは震源(地下の点)までの距離 であり、震央距離は で求める
根号の中の計算で を としてしまう誤り。正しくは
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
入口の問題
この技能を使う問題
水平な地表上に観測点 A, B, C, D がある。B は A の真東 、C は A の真西 、D は A の真北 の地点にある。ある地震の P 波の到着時刻を各観測点で記録したところ、次の表のようになった。
観測点 P 波の到着時刻 A 3 時 12 分 43.0 秒 B 3 時 12 分 45.0 秒 C 3 時 12 分 45.0 秒 D 3 時 12 分 45.0 秒 P 波は震源から各観測点まで一定の速さ で直進するものとし、地球の丸みは無視する。この地震が発生した時刻は 3 時 12 分何秒か。秒の値を整数で答えよ。
ある地震を、水平な地表上の観測点 A, B, C で観測した。観測点 A はこの地震の震央にある。観測点 B は震央から水平距離 の地点にある。各観測点の初期微動継続時間は次の表のとおりである。
観測点 震央距離 初期微動継続時間 A 秒 B 秒 C 不明 秒 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 が成り立つものとする。地下の P 波・S 波の速さはそれぞれ一定で、地震波は震源から観測点まで直進するものとする。また、観測点はすべて同じ高さにあるとする。
観測点 C の震央距離は何 km か。整数で答えよ。
水平な地表上の観測点 A, B, C で、ある地震の P 波と S 波の到着時刻を観測し、次の結果を得た。観測点 A は震央にあり、観測点 B の震央距離は である。観測点 C の震央距離はわかっていない。
観測点 P 波の到着時刻 S 波の到着時刻 A 9 時 14 分 03.75 秒 9 時 14 分 06.75 秒 B 9 時 14 分 06.25 秒 9 時 14 分 11.25 秒 C 9 時 14 分 09.75 秒 9 時 14 分 17.55 秒 P 波・S 波はそれぞれ一定の速さで震源から観測点まで直進するものとする。このとき、震源距離 と初期微動継続時間 の間には比例定数を として大森公式 が成り立つ。比例定数 の値は与えられていないので、観測結果から求めること。
観測点 C の震央距離は何 km か。小数第 1 位を四捨五入して整数で答えよ。
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。
水平な地表上に、西から順に観測点 A, B, C が一直線上に並んでいる。B は A の東 、C は A の東 の地点にある。ある地震の震央はこの直線上にあることがわかっている。各観測点で P 波が到達した時刻は次の表のとおりであった。
観測点 A からの東向きの距離 P 波の到達時刻 A 10時15分23.25秒 B 10時15分23.75秒 C 10時15分29.25秒 地下は均質で、P 波は震源から各観測点まで速さ で直進するものとする。地震の発生時刻と震央の位置はどちらもわかっていない。このとき、震源の深さは何 km か。整数で答えよ。
水平で平らな地表上にある 4 つの観測点 A, B, C, D で、ある地震の P 波の到着時刻を観測した。観測点の位置と P 波の到着時刻は次の表のとおりである。位置は観測点 A を基準とし、東向きと北向きの距離で表している。
観測点 位置 P 波の到着時刻 A 基準点 3 時 26 分 48.0 秒 B A の東 3 時 26 分 48.0 秒 C A の東 、北 3 時 26 分 49.0 秒 D A の東 、南 3 時 26 分 51.5 秒 P 波は震源から各観測点まで一定の速さ で直進するものとする。このとき、震源の深さは何 km か。整数で答えよ。
この技能の次に学べること
- 複数の観測点の到着時刻からの震源決定 (高校地学 地震と火山)