地震について(マグニチュード)

マグニチュードとはどうゆうものですか？具体的に教えていただけませんか。お願いします。

No.4 回答者： puni2 回答日時： 2001/03/26 02:27

マグニチュード（Ｍ）の定義は既に出ていますので，よく間違えられやすい「Ｍと震度はどう違うか」について補足します。

なお，★～★はやや細かい話や専門的な内容です。

最初にたとえ話。地震波を音波にたとえて言えば，
○スピーカーから出ている音量そのものの大小がマグニチュード。
○耳元に伝わってくる音の大きさが震度。
となります。

もう少しきちんと説明しましょう。一つの地震が発生すると，それによって四方八方に揺れが伝わります。この揺れのエネルギーをトータルするとどの程度になるか，というものを表すのがＭです。
エネルギーをそのまま表すと，何ジュールといった単位になりますが，10の10乗とか15乗といった大きな数になるので，取扱いの便宜上，対数換算して，通常の地震では1～9程度に収まるようにしたものがＭと考えてください。

★なお，Ｍの下限は特にありませんので，マイナスのＭもありえます。ただ，複数の地震計に地震としてとらえられるものは通常Ｍ＞０です。家の中でジャンプしたときに生じる振動がM-4ぐらいだったかな？
理論上は上限もありませんが，実際にはいろいろな理由から，相当大きい地震でも8.5程度で頭打ちになります。また，この欠点を取り除いて地震のエネルギーをより適切に表すよう工夫された，モーメントマグニチュードでも，9.5を越えるような地震はまずおきません。それだけのエネルギーを蓄える前に地盤が壊れてしまうからです。
今までモーメントマグニチュードは研究者によって発表されていましたが，先日の広島・愛媛地方の地震では気象庁も初めて速報しました。★

一方，その地震によって，あちらこちらの地点で揺れが観測されます。このとき，その揺れの大小を表すのが震度です。
こちらも，揺れをそのまま数値化すると，最大震幅何センチとか，最大加速度何cm/s^2とか，卓越周期何秒とか，いろいろな値が必要になりますが，それらを総合して何段階かに分けて示す尺度が震度です。
現在日本で用いられているものは10段階です（96年9月までは8段階でした）。外国では12段階が多いようです。

従って，一つの地震につきマグニチュードは一つで，「東京のＭ」などというものはありません。
逆に，震度は観測地点によってそれぞれ異なるので，場所を示さず「今回の地震の震度はいくつ」などということはできません。
★もっとも，既に回答にもあるようにＭの計算式自体がいろいろあるのと，計算に用いる観測点の選び方が異なるなどの理由で，0.3～0.4のばらつきが出ることはあります。
また，気象庁の算出方法では途中経過として，「東京のＭ」的なものを求めますが（stomachmanさんの回答参照），これは「東京のＭ」というよりは「東京の観測データだけから算出した，この地震のＭ」というべきものですので，誤解のないよう。★

研究者の間では，Ｍの値で地震を分類することもあります。Ｍ7以上が大地震，5～7が中地震，3～5が小地震，3未満が微小地震。
また，大体7.8あたりから上を巨大地震といいます。ただ，これらは必ずしも定着した用語とはいえないようで，使う時は一応定義してから使ったほうがよさそうです。

★なお，震度について「ごくいーかげんな指標」というコメントがありましたので，少々補足を。
もともと震度は気象庁の職員の体感によって決めていましたので，客観的でない，決定に時間がかかるなどの批判がありました。
そこで気象庁では91年から震度計（＝地震計に，震度を計算するマイコンを組み込んだ装置）の導入をすすめ，96年4月からは気象庁が発表する震度は原則としてすべて震度計による値となっています。
そういう意味では現在は客観的に決められた値といえます。
ただ，その震度の計算式はかなり複雑なもので（ここには書きませんが，
http://wwweprc.eri.u-tokyo.ac.jp/CSS/shindo_new. …
などを参照。），またその式を決定するにあたって，従来の震度階級との整合性がとれるよう配慮がなされました。
（すなわち，過去の地震の震度を式から計算しなおした時に，なるべくずれないようにした。）
そういう意味では，もともとの「いい加減さ」をひきずっているといえるかもしれません。

また，マグニチュードはエネルギーとほぼ対応するので，Ｍの値からエネルギーを計算することができるのに対し，震度はその算出に周期や継続時間なども用いますので，一つの物理量と対応しません（加速度とかなり近い関係にありますが）し，また震度からエネルギーを求めることもできません。
（震度の全体的な分布からある程度の見当をつける式はありますが，一地点の震度だけからはなんとも言えない。一方，Ｍはその一つの値からエネルギーが求まる。）
そのような意味で，「単なる尺度に過ぎない」と言われるのであれば，それはそうです。特に物理系の方にはまどろっこしさがあろうかと思います。
しかし一方で，災害対策関係者を含めて一般の人にとっては，地震の「インパクト」がどの程度のものであったのかを何段階かの尺度に区切って表現できることは便利なことだといえましょう。★

参考URLは東大地震研究所の吉井先生による震度の説明です。

参考URL：http://wwweprc.eri.u-tokyo.ac.jp/CSS/shindo.html

この回答へのお礼

ありがとうございました。最近地震良くあるんで。

お礼日時：2001/03/26 22:33

No.3 回答者： stomachman 回答日時： 2001/03/25 12:52

●Magnitudeというのは要するに「地震によって放出されたエネルギーEの対数」の指標で、logEの１次式になっているんですが...

●観測法としてのmagnitudeの決め方はじつは１通りじゃないんです。
（０）もともとのmagnitudeの定義はRichter先生1935によるもので、カリフォルニア周辺の地震を対象にしています。
M=logA+logB(Δ)
A[μm]はある特定の型の地震計（固有周期0.8秒、倍率2800倍）の記録紙の上での最大（片側）振幅
Δ[km]：観測点から震央までの距離
B(Δ)は表で与えられています。logBは地震波が遠くに行くほど減衰する効果を補正するためのものです。

（１）日本の気象庁方式
A[μm]：中周期地震計による水平動の揺れ幅そのものの最大（片側）振幅 。実際には南北方向と東西方向の２台の地震計の2成分の合成として測る。
Az[10^(-5)m/s]：短周期型地震計による鉛直動の速度の振幅。
Δ[km]：観測点から震央までの距離。
h[km]：震源の深さとするとき、
h≦60kmのとき。
M＝logA+1.73logΔ-0.83　もしくは
M＝logAz+1.64logΔ+α .... M>5.5以上になったときはこの式は使わない。
h＞60kmのとき。
M＝logA + K(Δ,h)
Kは表で与えられています。またαは地震計の補正項。
これらを使って、沢山の地点で出したデータを平均します。0.3ぐらいのばらつきは当たり前みたいです。

（２）一般的な方式：実体波マグニチュード
A[μm]：短周期地震計による実体波（縦波：P波、震央から下向きに出た縦波が一度地表にぶつかって又反射して生じる縦波：PP波、横波：S波）の主要動の揺れ幅そのものの最大（片側）振幅 。
T[s]：実体波の主要動の周期（～1秒ぐらい）
Δ[km]：観測点から震央までの距離。
h[km]：震源の深さとするとき、
M=log(A/T)+Q(Δ,h)
Qはややこしい表です。

●なんでこんなにややこしくなるかと言えば、実際に震央で生じたエネルギーが、地表に伝わるまでに減衰してしまうから。地中の深いところの岩石の性質、層の構成が違えば、減衰の度合いが違ってきます。あるいは海の底に伝われば海水がエネルギーを散逸させる。このような事情で、同じ地震について、いろんな観測地点で割り出したmagnitudeがばらばらの値になってしまいます。それで値がばらつかないような実験式を考えると、それが実際の「地震によって放出されたエネルギーE」を推定するのに最も適しているという事になる。そういうわけ。

●経験則として規模Mの地震の年間発生数Nは
log N = a + b(8-M)
と表されますが、この定数a,bも勿論、地域と震央の深さによってばらばらです。地震が発生するメカニズムがそれぞれ違っているわけで、プレートが沈み込んでいるような場所（日本近辺など）での地震と、火山の近所での地震で値が異なるのは当然のことです。
　日本では浅い地震はa=-0.9、b=0.8、深い地震は地方によって違いますがa=-1.6, b=0.7～1.1位のようです。

●震度は揺れの激しさをヒトの感じ方で表す、ごくいーかげんな指標、地動の加速度[ガル=cm/s/s)は揺れそのものの加速度で、いずれもmagnitudeと混同しないように注意が必要です。

この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時：2001/03/26 22:39

No.2 回答者： sesame 回答日時： 2001/03/25 00:45

地震の規模の絶対値を決める単位です。

対数単位なので、マグニチュードが1ちがうだけでそのエネルギーは2^5=32倍もちがってきます。
その算出法は複雑で、しかもいくつもの流派があります。くわしくは以下のページをどうぞ。

Richterによるマグニチュードの定義（元祖）
http://wwweprc.eri.u-tokyo.ac.jp/CSS/Fig4/magdef …

モーメントマグニチュード（近年よく使われるようになった算出方法。地震断層の移動距離から求める）
http://wwweprc.eri.u-tokyo.ac.jp/CSS/moment_m.html

マグニチュードの定義（震度から求める公式）
http://www.k-net.bosai.go.jp/publication/1/I-3.2 …

参考URL：http://wwweprc.eri.u-tokyo.ac.jp/CSS/magnitude.h …

この回答へのお礼

どうもありがとうございました。

お礼日時：2001/03/26 22:42

No.1 回答者： asuca 回答日時： 2001/03/25 00:37

マグニチュードというのは地震そのものの規模を表す言葉です。

参考URLか
http://www.page.sannet.ne.jp/ynozaki/Earthquake/ …

に詳しく解説されています。

参考URL：http://homepage1.nifty.com/nkhrsen/Sen/PhysChem/ …

この回答へのお礼

どうもありがとうございました。ちょっと気になりまして。

お礼日時：2001/03/25 00:46