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距離のわからない 2 地点の観測からの推定

震源までの距離がわからない 2 地点の P 波・S 波の到達時刻から、初期微動継続時間と P 波の到達時刻の関係を比例の考えで求め、別の地点の到達時刻・初期微動継続時間・震源までの距離を求められる

前提

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説明

地震の観測記録では、震源までの距離がわからず、各地点で P 波と S 波が届いた時刻だけがわかっていることがあります。この技能を使うと、2 地点の記録から「P 波が届くのがおそい地点ほど、初期微動継続時間がどれだけ長くなるか」を比例の考えで求め、地震の発生時刻や、別の地点の P 波・S 波の到達時刻、初期微動継続時間を求められます。さらに P 波の速さがわかれば、震源までの距離も求められます。

なぜそうしてよいのか

震源から km の地点を考え、P 波の速さを km/s、S 波の速さを km/s とします。P 波が届くまでの時間(P 波の伝わる時間)は 秒です。また前提の技能から、初期微動継続時間は 秒で、震源までの距離に比例します。P 波の伝わる時間も距離に比例するので、初期微動継続時間は P 波の伝わる時間にも比例します。つまり、P 波の伝わる時間を 秒、初期微動継続時間を 秒とすると、どの地点でも

となる決まった数 があります。

この は、速さや距離を知らなくても 2 地点の記録から求められます。P 波の伝わる時間は「P 波の到達時刻 − 地震の発生時刻」なので、2 地点の P 波の到達時刻の差は、そのまま P 波の伝わる時間の差になります(発生時刻は同じなので打ち消し合います)。比例の関係では、もとの量の差と結果の差の比も なので、

=(初期微動継続時間の差)÷(P 波の到達時刻の差)

で求められます。

がわかれば、1 つの地点の初期微動継続時間を でわって P 波の伝わる時間がわかり、P 波の到達時刻からさかのぼって地震の発生時刻が求まります。逆に、別の地点の初期微動継続時間がわかれば、その地点の P 波の伝わる時間、到達時刻が求まります。P 波の速さがわかっていれば「距離=速さ×時間」で震源までの距離も求められます。

手順

  1. 2 地点それぞれについて、初期微動継続時間を求める:(S 波の到達時刻)-(P 波の到達時刻)

  2. 2 地点の P 波の到達時刻の差と、初期微動継続時間の差を求め、比 =(初期微動継続時間の差)÷(P 波の到達時刻の差)を求める

  3. どちらかの地点で、P 波の伝わる時間を求める:(P 波の伝わる時間)=(初期微動継続時間)÷ 。P 波の到達時刻からこの時間をさかのぼれば地震の発生時刻になる

  4. 求めたい地点の初期微動継続時間から同じように P 波の伝わる時間を求め、発生時刻に足して P 波の到達時刻を求める(S 波の到達時刻はさらに初期微動継続時間を足す)

  5. P 波の速さが与えられていれば、(震源までの距離)=(P 波の速さ)×(P 波の伝わる時間)で距離を求める

例題

ある地震を地点 A と地点 B で観測した。地点 A では P 波が 10 時 0 分 18 秒に、S 波が 10 時 0 分 22 秒に届いた。地点 B では P 波が 10 時 0 分 26 秒に、S 波が 10 時 0 分 34 秒に届いた。P 波と S 波は震源で同時に発生し、それぞれ一定の速さで伝わるものとする。初期微動継続時間が 10 秒であった地点 C で P 波が届いた時刻は 10 時 0 分何秒ですか。

例題の解答

手順 1:初期微動継続時間は、地点 A が 秒、地点 B が 秒です。

手順 2:P 波の到達時刻の差は 秒、初期微動継続時間の差は 秒なので

つまり、初期微動継続時間は P 波の伝わる時間の 倍です。

手順 3:地点 A の P 波の伝わる時間は 秒。A に P 波が届いたのは 10 時 0 分 18 秒なので、地震の発生時刻はその 8 秒前の 10 時 0 分 10 秒です(B でも 秒、 で一致します)。

手順 4:地点 C の P 波の伝わる時間は 秒。よって P 波が届いた時刻は 10 時 0 分 10 秒の 20 秒後で、10 時 0 分 30 秒です。

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。

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