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技能一覧 › 中学理科 大地の変化

緊急地震速報と S 波の到達

震源に近い地点で P 波を観測してから速報が出るまでの時刻を求め、S 波の到達時刻と比べて、速報が S 波より先に届く地点の震源からの距離の範囲を求められる

前提

この技能までの道筋（4 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 （中学理科 運動とエネルギー）
  2. 地震のゆれとプレート （中学理科 地学分野の用語と知識）
  3. 地震波が伝わる時間と距離 （中学理科 大地の変化）
  4. 2 地点の観測から波の速さと発生時刻を求める （中学理科 大地の変化）

説明

緊急地震速報は、震源に近い観測点で先に届く P 波（初期微動を起こす波）をとらえ、大きなゆれを起こす S 波が届く前に各地へ知らせるしくみです。この技能を使うと、P 波を観測してから速報が出るまでの時刻を求め、各地点に S 波が届く時刻と比べて、速報が S 波より先に届く地点が震源から何 km より遠いところかを求められます。逆に、震源に近すぎて速報が間に合わない範囲もわかります。

なぜそうしてよいのか

速報が出る時刻は、次の順に決まります。まず地震が発生し、P 波が震源近くの観測点まで伝わります（その時間は「距離÷P 波の速さ」）。観測点で P 波をとらえてから、解析をして速報が出るまでにさらに少し時間がかかります。速報は電波や通信で伝わるので、各地点にはほぼ同時（速報が出た時刻）に届くと考えます。つまり、速報が届く時刻は震源からの距離に関係なく 1 つに決まります。

一方、S 波が届く時刻は「地震の発生時刻 ＋ 距離÷S 波の速さ」で、震源から遠いほどおそくなります。だから、震源の近くでは S 波が速報より先に来てしまい、ある距離より遠い地点でだけ速報が先に届きます。その境目は、S 波の伝わる時間が「発生から速報が出るまでの時間」とちょうど等しくなる距離です。S 波の速さを km/s、発生から速報が出るまでの時間を 秒とすると、境目の距離は

となります。境目ちょうどの地点では速報と S 波が同時に届くので、「先に届く」のは境目より遠い地点です。

発生時刻がわからないときは、前提の技能のように 2 地点の到達時刻と距離から波の速さを求め、そこから発生時刻をさかのぼって求めておきます。

手順

  1. 地震の発生時刻を確認する（わからなければ、2 地点の到達時刻の差と距離の差から波の速さを求め、到達時刻からさかのぼって求める）

  2. 震源に近い観測点に P 波が届く時刻を求める：（発生時刻）＋（観測点までの距離）÷（P 波の速さ）

  3. 速報が出る時刻を求める：（P 波が観測点に届く時刻）＋（解析にかかる時間）。これを発生時刻から何秒後かで表す

  4. S 波がその時間で進む距離を求める：（境目の距離）＝（S 波の速さ）×（発生から速報が出るまでの時間）

  5. 速報が S 波より先に届くのは、震源からの距離が境目の距離より遠い地点だとまとめる（境目ちょうどでは同時）

例題

ある地震で、P 波の速さは 6 km/s、S 波の速さは 4 km/s であった。震源から 24 km はなれた観測点で P 波を観測し、その 6 秒後に緊急地震速報が出された。速報は出された瞬間に各地点に届くものとし、P 波と S 波は震源で同時に発生してそれぞれ一定の速さで伝わるものとする。速報が S 波の到達より前に届くのは、震源からの距離が何 km より遠い地点ですか。

例題の解答

手順 1：地震の発生時刻を基準（0 秒）とします。

手順 2：観測点に P 波が届くのは 秒後です。

手順 3：速報が出るのはその 6 秒後なので、発生から 秒後です。

手順 4：S 波は 10 秒間で km 進みます。つまり、震源から 40 km の地点には、速報と S 波が同時に届きます。

手順 5：40 km より遠い地点では S 波が届くのが 10 秒後よりおそくなるので、速報が先に届きます（たとえば 60 km の地点では S 波は 秒後で、速報より 5 秒おそい）。よって、震源からの距離が 40 km より遠い地点です。

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