地震計について

地震にはP波とS波、そして表面波がありますよね。たしかにS波は横波なので振り子をつるし不動点を作れば、測定できるのはわかります。でも、縦波のP波はどのように図っているのですか？しかも、地震波の記録計ではP波もS波を表面波も同じ方向に揺れているとしか思えません。いったいどういうことなんですか？よろしくお願いします。

No.4 ベストアンサー 回答者： semi-zzz 回答日時： 2005/02/03 09:34

地震計は基本的にバネとマスから構成する１質点系（振り子のようなもの）の応答値を計測しているだけです。

マスが動く方向は決まっていますので、その方向の振動成分を計測しているだけで、Ｐ波、Ｓ波、表面波と分離して計測しているわけではありません。
３方向計るには３つのバネ－マス質点系が必要です。

縦（Ｐ）波は縦揺れ、横（Ｓ）波が横揺れと決まっているわけではありません。Ｐ波は進行方向に対して前後に動く振動で、Ｓ波は進行方向に直角に動く振動です。

ただし、Ｐ波が縦揺れ、Ｓ波が横揺れと一般的に思われているのは、震源から地表面に到達する間に屈折をして地表面にほぼ鉛直に振動が伝わってくることが多いため、鉛直方向に対して前後に動くＰ波が縦揺れ（上下動）、鉛直方向に対して直角に動くＳ波が横揺れとなることが多いためです。

地盤の形状によって斜めに伝わってきたりする場合もありますが、この場合Ｐ波・Ｓ波とも上下・水平の成分を持っていることはベクトルで考えればわかると思います。

なお、表面波の運動は何種類かありますが、回転運動するようなものもあります。

実際の現象としてある１地点でのものの動きとしては、上記のようないろいろな振動が合成された動きになっていますので、これを分離して計測するのは困難であるので、計測したデータから計算上で波の種類を分離しているということです。

この回答へのお礼

素人の私にもわかるように簡単に説明していただきありがとうございます。縦・横波とゆれ方の違いは理解できました。
しかし、ひとつだけ気になることがあります。表面波の回転運動なのですがこれだけはどうしても縦波・横波では理解できないのです。重ね重ねの質問で申し訳ないのですが、もしお詳しいのでしたらご教授お願いします。

お礼日時：2005/02/03 16:34

No.5 回答者： semi-zzz 回答日時： 2005/02/04 10:22

＃４です。

＞表面波の回転運動なのですがこれだけはどうしても縦波・横波では理解できないのです。

私は工学の方で地震計については実際取り扱っていましたが、地震学そのものにはあまり詳しくないのですが、わかる範囲で説明します。

表面波にはレーリー波とラブ波というのがあります（他にもあるのかもしれないが、私は知りません）。ともに名称は発見者の名前をとったもので、その波の存在が確認される以前に理論的に出された波です。
楕円振動をするのはレーリー波です。

＃４でも書きましたが、我々が感じる横揺れ・縦揺れというのは体軸すなわち重力軸（上下方向）とその直角方向である軸で表される座標軸上での話しです。
一方波の運動は、進行方向とそれに直角軸で構成される座標系で説明されます。

レーりー波は進行方向に平行で境界面（種類の異なる層の境）に垂直な平面内で楕円振動します（参考URL参照）。
これを我々が感じる座標軸で考えると、レーリー波が振動する面は横から見ると楕円運動に見えます。
視点を変えて上から見下ろした場合、レーリー波の運動は進行方向に対してP波同様前後に動くように見えます。そして進行方向から見ると上下に運動しているように見えます。
すなわち我々が感じる動きとしては、同時に横揺れ・縦揺れを起こしている波といえます。

参考URL：http://www.vic-ltd.co.jp/jiban/dicraro.htm

この回答へのお礼

お礼が遅れてすいません。私は、表面波も縦波と横波で説明できるものとばかり思っておりました。波にもいろいろな種類があるんですね。非常に勉強になりました、ありがとうございます。

お礼日時：2005/02/12 22:13

No.3 回答者： fofof 回答日時： 2005/02/03 02:34

思いっきり素人でよく知らないので、嘘を言ってるかもしれません。

縦波横波が実際に地面に到達した際に、実際にどう揺れるかというのは、地形や地面の構造や波の伝達方向によるんじゃないでしょうか。

と思って、ちょっと調べてみたら以下のようなページがありました。

このページによると、地盤の固さが変わるところに斜めにS波が入ってくると、S波の一部のエネルギーがP波に変換されるという現象が起きるそうです。

こういった理由で、縦波、横波の到達にかかわらず、縦揺れ横揺れがどちらもおきるんじゃないでしょうか。

参考URL：http://wwwsoc.nii.ac.jp/ssj/naifuru/vol15/v15p6. …

この回答へのお礼

確かに到達の方向によってゆれ方が違いますね。だんだんなぞが解けてきました。どうもありがとうございます。

お礼日時：2005/02/03 16:28

No.2 回答者： fofof 回答日時： 2005/02/03 00:58

縦方向は、例えばばねを使うっていうことで。

(URL参照)

参考URL：http://www.hinet.bosai.go.jp/about_earthquake/se …

この回答へのお礼

地震計の原理のイメージはつかめました。どうもありがとうございます。
振り子では横波、バネでは縦波を図るということでいいですかね。ゆれ方と縦横波は異なる？どんどん頭が混乱してきました。もし詳しく知っていらっしゃたら簡単にご教授お願いします。

お礼日時：2005/02/03 01:15

No.1 回答者： Kon1701 回答日時： 2005/02/03 00:28

P波もS波も基本的には揺れ方は同じですよ。

縦波横波と、縦揺れ横揺れを混同、ということはないですよね？

地震の際、揺れ方は水平方向にも垂直方向にも揺れます。ですから、互いに直行する3方向の揺れを記録します。

この回答へのお礼

以前http://www.ne.jp/asahi/tokyo/nkgw/gakusyu/hadou/ …のURLをみて縦揺れが縦波、横揺れが横波と思い込んでしまっていたのですがそれは間違っているのですか？地学は高校時代に専攻しなかったものですから間違った認識をしているんだと思います。もし、お詳しいのでしたらどうか簡単にご教授お願いします。重ね重ねの質問ですがどうかよろしくお願いします。

お礼日時：2005/02/03 00:58