震度とマグニチュード

震度（ある地点の揺れの強さ）とマグニチュード（地震の規模）の違い、震度が震源からの距離や地盤によって変わること、マグニチュードとエネルギーの関係について、正しい記述を選べる

前提

地震のゆれとプレート（中学理科地学分野の用語と知識）

説明

地震の大きさを表す数値には、震度とマグニチュードの 2 種類があり、表しているものがまったく違います。震度は「ある地点がどれだけ強く揺れたか」、マグニチュードは「地震そのものの規模（震源から放出されたエネルギーの大きさ）」を表します。この技能では、2 つの違い、震度が場所によって変わる理由、マグニチュードとエネルギーの関係を整理し、地震についての文の正誤を判断できるようになります。

なぜそうしてよいのか

電球にたとえると考えやすくなります。電球そのものの明るさ（ワット数）は 1 つに決まりますが、部屋のどこにいるかで感じる明るさは変わり、電球に近いほど明るく、遠いほど暗く感じます。地震では、電球そのものの明るさにあたるのがマグニチュード、それぞれの場所で感じる明るさにあたるのが震度です。したがって、1 つの地震についてマグニチュードは 1 つの値に決まりますが、震度は観測地点ごとに異なる値になります。

震度は、揺れの強さを観測地点ごとに測ったもので、日本では 0・1・2・3・4・5弱・5強・6弱・6強・7 の 10 階級で表します。地震の揺れ（地震波）は震源から遠ざかるほど弱まるので、ふつうは震源（震央）に近い地点ほど震度が大きくなります。ただし、揺れの強さは距離だけでは決まりません。やわらかい地盤（埋め立て地や、川沿いの砂や泥がたまった土地など）では揺れが増幅されるので、かたい岩盤の地点より震源から遠くても震度が大きくなることがあります。

マグニチュードは、エネルギーの大きさを、桁の違いが扱いやすいように目盛りを圧縮して表した数値です。マグニチュードが 2 大きくなるとエネルギーは約 1000 倍になるように決められています。1 大きくなるときの倍率を $k$ 倍とすると、2 大きくなるときは $k \times k = k^{2}$ 倍なので、 $k^{2} = 1000$ より $k$ は約 $32$ です。つまり、マグニチュードが 1 大きいとエネルギーは約 32 倍になります。マグニチュードが 1 違うだけでエネルギーは 2 倍や 10 倍ではなく、もっと大きく違うことに注意しましょう。

手順

文が「ある地点の揺れの強さ」について述べているのか、「地震そのものの規模」について述べているのかを見分ける。前者が震度、後者がマグニチュード
震度についての文なら、観測地点ごとに値が変わること、震源から遠いほど小さくなる傾向があること、やわらかい地盤では大きくなりやすいことと照らし合わせる
震度の階級は 0・1・2・3・4・5弱・5強・6弱・6強・7 の 10 階級であることを確かめる
マグニチュードについての文なら、1 つの地震に対して 1 つの値に決まること、1 大きいとエネルギーは約 32 倍、2 大きいと約 1000 倍になること（ $32 \times 32 \approx 1000$ ）と照らし合わせる
震度とマグニチュードを取り違えていないか、倍率の数値が正しいかを確かめて正誤を決める

例題

地震の震度とマグニチュードについて述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

ア　1 つの地震では、どの観測地点でも震度は同じ値になる。
イ　マグニチュードが 1 大きくなると、地震のエネルギーは約 2 倍になる。
ウ　震源からの距離が同じでも、やわらかい地盤の地点では、かたい岩盤の地点より震度が大きくなることがある。
エ　マグニチュードは、観測地点が震源から遠いほど小さな値になる。

例題の解答

手順 1 で、各文が震度とマグニチュードのどちらについての文かを見分けてから判断する。

ア：震度についての文。手順 2 より、震度は観測地点ごとに異なる値になる。よって誤り。

イ：マグニチュードについての文。手順 4 より、マグニチュードが 1 大きくなるとエネルギーは約 32 倍になる。約 2 倍ではない。よって誤り。

ウ：震度についての文。手順 2 より、やわらかい地盤では揺れが増幅されるので、同じ距離でも震度が大きくなることがある。よって正しい。

エ：マグニチュードについての文。手順 4 より、マグニチュードは地震そのものの規模なので、1 つの地震に対して 1 つの値に決まり、観測地点によって変わらない。遠いほど小さくなるのは震度である（手順 5 の取り違え）。よって誤り。

したがって、正しいものはウである。

答え:

ウ

よくある誤り

マグニチュードが大きい地震では、どこでも震度が大きくなると考えてしまう誤り。正しくは、震度は震源からの距離や地盤によって変わり、マグニチュードが大きい地震でも遠く離れた地点では震度が小さく、マグニチュードが小さくても震源の真上付近では震度が大きくなることがある。
マグニチュードが 1 大きいとエネルギーが 2 倍、あるいは 10 倍になると考えてしまう誤り。正しくは約 32 倍で、2 大きいと $32 \times 32 \approx 1000$ より約 1000 倍になる。
震度を 0〜7 の 8 階級と考えてしまう誤り。正しくは、5 と 6 がそれぞれ「弱」と「強」に分かれているので、0・1・2・3・4・5弱・5強・6弱・6強・7 の 10 階級である。
震度は震源からの距離だけで決まると考えてしまう誤り。正しくは、地盤の性質によっても変わり、やわらかい地盤では揺れが大きくなりやすい。

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。

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