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マグニチュードとエネルギー

マグニチュードが 1 大きいとエネルギーが約 32 倍( 倍)、2 大きいと 1000 倍になる関係から、2 つの地震のエネルギーの比を求められる

前提

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算数中学高校大学大学院

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説明

マグニチュード は地震そのものの規模(震源で放出されたエネルギーの大きさ)を表す数です。 が 1 大きくなるとエネルギーは約 32 倍、2 大きくなるとちょうど 1000 倍になります。この関係を使うと、2 つの地震のマグニチュードの差から、エネルギーが何倍違うかを指数の計算で求められます。大地震と中小の地震の規模を比べるときや、小さな地震が何回分で大地震 1 回分になるかを考えるときに使います。

なぜそうしてよいのか

地震のエネルギー とマグニチュード の間には、多くの地震の観測から「 が同じだけ増えると、 は同じ倍率で増える」という関係があることが分かっています。具体的には、 が 1 増えるごとに は 倍になり、 は定数 を用いて

と表せます。

この形で書くと、2 つの地震(マグニチュード , 、エネルギー , )の比は、定数 が消えて

となります。指数法則 を使っただけなので、比はマグニチュードの差 だけで決まります。

差が 1 なら で「約 32 倍」、差が 2 なら 倍です。差が 2 の倍数のときは、 を何回かけるかと考えれば暗算でも求められます。

手順

  1. 2 つの地震のマグニチュードの差 を求める(大きいほうから小さいほうを引く)

  2. エネルギーの比を と書く

  3. 指数 を計算し、指数法則で値を求める( ごとに 倍、 ごとに 倍)

  4. 問題文の指定(何倍か、指数の形か、丸め方)に合わせて答える

例題

マグニチュードが 1 大きくなると、地震のエネルギーは 倍になるものとする。マグニチュード 8.1 の地震のエネルギーは、マグニチュード 4.1 の地震のエネルギーの何倍か。

例題の解答

手順 1:マグニチュードの差は

手順 2:エネルギーの比は

手順 3:指数を計算すると なので

(差 2 で 倍が 2 回分なので と考えてもよい。)

手順 4:よって 倍(100 万倍)。

答え:

よくある誤り

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

この技能の次に学べること