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地球のペ

1.地震

(1)2018/07/07千葉県東方沖M6.0

@地震の規模と震源の位置へ戻る

A震源と観測点(さいたま市見沼区春野)との関係へ戻る

B活断層(綾瀬川断層)へ戻る

 

C簡易地震計(90cmの振子)が円運動する原理

     地震の揺れの再現実験

撮影に使った、簡易地震計は、

長さが90cmの釣り糸に釣りの錘(おもり)を吊り下げて、

円グラフを描くための丸型方眼紙の中心に、

錘の先端が向いているように設置して、

振幅と振れの方位を読み取れるようにしただけの単純なものです。

 

a)地震発生時の簡易地震計の動き

 2018/07/07に千葉県東方沖で地震が発生した時の簡易地震計の錘の動きの

動画はYoutube2018-0707-2023地震でご覧いただけるようにしてあります。

また、このページに関する動画はYoutube2018 0707 地震の揺れの再現実験です。

地震が始まってから34分間は、振子の錘が上図のように

(正確には楕円)を描いて動きました。

しかし、後半には震源と蛙聲庵を結ぶ直線の上で、振子の錘が

往復する直線状の運動をしました。(上図)

 

 

b)直線上を振子が揺れる原理

地震の無い時には、

静止している振子を震源の方向に指先で弾きます。

地震の時には、

震源から初動が押しのP波が観測点に到達すると、

観測点は震源から遠い方向に動くため、観測点で見ていると

錘が震源の方向に弾かれたように見えます。

上述のいずれの場合にも、振子の支点は錘の位置よりも震源から見て

遠い位置にあることになります。

これにより、振子が直線状を往復するようになります。

以下に、それを図示しておきます。

P波の初動の押しで赤い矢印の方向に観測点の地面が動きます。(上図)

すると、観測点では錘が震源方向に弾かれたように見えます。

慣性の法則で錘は静止しているのですが、

観測所が振り子の支点や観測者とともに震源とは逆の方向に

移動したためです(上図)

しかし、観測者には上図の@の位置まで錘がはじかれたように見えます。

そして、錘は地球の万有引力で支点の方向に加速されて、

Aの位置まで振れます。

その後は、再びAから@へ振れ戻り、

さらに、

@⇒A⇒@⇒A⇒@⇒A⇒・・・・

と震源と観測所を結ぶ直線に沿って往復運動を繰り返します。

 

[補足] 初動が引きの場合も考えられます。

 以上には、今回の千葉県東方沖地震の地震波が観測点(さいたま市見沼区春野)

に到達した時、初動が「押し」であったものとして、説明をしました。

その理由は、気象庁の計算した震源球と周辺の初動発進機構解

 

http://www.data.jma.go.jp/svd/eqev/data/mech/ini/fig/mc20180707202347.htmlより

を見ていると、さいたま市のある北西方向では押しになっています。

 しかし、震源からさいたま市までの間には多数の断層線や破砕帯、

複数の岩盤が折り重なっている房総半島があり、構造がかなり複雑ですので、

初動が、「引き」であった可能性もあります。

「引き」の場合には、簡易地震計の振子の錘は、@の方向ではなく、初めから、

いきなりAに振れます。この場合、そのAに錘が北タイミングで、

綾瀬川断層が滑り、春野の観測点の地盤が西に動くと、

やはり、錘は円(楕円)運動を始めます。

 初動が「押し」であったのか「引き」であったのか、どちらであったのかを知るためには、

記録装置のついている加速度計の記録が必要なのですが、

残念なことに、蛙聲庵には記録装置のついた加速度計の地震計がありません。

24時間ビデオを撮影し続けていれば、初動の向きは簡易地震計でも記録できますが、

リビングのテーブルの横を通れなくなるので、この案も却下するしかありません。

 

 

 

c)円や楕円の円周上を振子が周回する原理

P波の押しで、観測点の地盤が震源とは逆の方向に動くのは同じです。(上図)

ところが、その地震のP波の力で活断層が滑り始めると、

活断層の東側からプレートの圧力がかかっているので

東側の地盤が、大宮台地の下へ潜り込み西に動きます。(上図)

すると、上図のAへ振れ戻った錘が東向きに弾かれたようになり

Bに進みます。

その結果、錘は直線状を戻るのではなく、円または楕円を

描いてオレンジ色の軌道を周回するようになります。

 

このためには、活断層が滑るタイミングと滑る距離や加速度が

ちょうどよいバランスとタイミングで起きる必要がありますが

それが、起きたのかもしれません。

 

 

d)他の原因による円(楕円)運動の可能性

上述の活断層である綾瀬川断層がわずかに滑ったとする可能性の

他の可能性についても考えてみました。

 

P波とS波の到達時間の差によるモードの変化

震源までの距離は地表の距離が80Km

震源の深さが60Kmですので、

P波が進んできた距離は

三平方の定理(ピタゴラスの定理)で近似すると

 約100Km  =  ((80×80)+(60×60))の平方根 Km

P波の速度を7Km/secとすると

  約14秒で

P波が観測点に到達します。

S波が発生するのには、震源から真上にP波が進んで、

地表(今回は海底)まで達する必要があります。

60KmPはが進むためには、P波の速度を7Km/secとすると

  約8.6

かかります。

そこで発生した地表の上下動が地表を伝わるのがS波です。

この水平方向へ伝わるS波の速度を秒速3.5Kmと仮定すると、

80Kmの距離を

S波が進むためには

  約22.8

かかります。

すると合計は

  約31.4

です。 

従って、到達時刻の差は

  17.4秒 = 31.4秒 - 14

ですので

  17.4秒しかありません。

このため、P波とS波の振動のモードの差では、

34分かかって地震の揺れのモードが変化した説明には使えません。

 

また、900mmの振子の周期は約1.9秒ですので、

@押しのタイミングから1.41.5秒後に

A東西方向のずれが発生しないと振子は円(楕円)周回運動を

始めるようにはなりません。

従って、

P波とS波の到着の差は1桁余り長すぎるので、振子が円(楕円)

周回運動をしていた説明にも使えません。

 

☆反射などによるタイミングのずれ

もし、どこかの地層や地殻の境界面での反射が原因と考えるのであれば、

始め直線運動をしていて、後から円(楕円)周回運動をするはずです。

そうすると、地震の後半が直線運動になった点が説明できません。

 

 

[結論3] 

 前半に簡易地震計の錘が、円(楕円)形に回ったのは、

活断層の綾瀬川断層線が地震波でずれた可能性があり、

 後半に簡易地震計の錘が、直線上を往復したのは、

前半に活断層の綾瀬川断層線が地震波でずれることで、

断層にかかっていた歪がある程度解放されて、

活断層のずれが止まったためである可能性がある。

という、暫定的な結論が得られます。

 

 

☆さらに、他のメカニズム

地殻の構造はとても複雑ですので、他の可能性を考え始めると、

いくらでも可能性を列挙できるのですが、何せ、たかが振子の簡易地震計ですので

100年以上前には本格的に地震観測に利用されていたとはいっても限界があります。

今では、

 ・高性能の加速度計、

 ・高感度の傾斜計、

 ・レーザーを使った伸縮計、

 ・GPSなど測位装置、

 ・磁気センサー、

を利用したものなどたくさんの地震観測の機材が、数多く利用されていますので、

その成果を待ちたいと思います。

 

 

[補足説明]

 筆者は若いころに、応用電磁気学教室で、地磁気の観測の原理の

研究をしていました。その時に、地震の前後に地電流にパルスが発生するのを

見ていました。そんな訳で、花瓶を飾るスペース(昔の床の間)に花瓶ではなく、

振子と円形方眼紙の簡易地震計を設置しています。

 本格的な地震計はリビングの邪魔になるので、置かせてもらえません。

 関東大震災のころまでは、錘の下に針をつけ、煤でいぶした中華鍋の

ような物に針で跡を残して地震が観測されていました。現用の簡易地震計は原理は

同じですが、煤の上の針の跡よりも、一歩だけ進んで、時間経過のわかる

カメラの動画撮影です。

 この簡易地震計を見ていると、数ミリの振幅の地震は、名古屋にいた時には

月に1度あるかどうかでしたが東京や埼玉では、毎日数回発生しています。

振幅が1cmを越えるものも、関東では毎月のように起きていますので、

見ていると退屈しません。

 夜中に目が覚めて、トイレに行く途中で、振子の揺れを見てみると、

飲みすぎてトイレが近くなったのか、微小地震で目が覚めたのかがわかり、

年寄りの健康管理にも便利なグッズです。

 

 

参考になるホームページ

☆本件に関する動画は

Youtube2018-0707-2023地震に当日のノーカットの動画があり、

Youtube2018-0707-2023地震に、このページで説明した再現実験を含めた

動画があります。

この地震による簡易地震計の錘の回転は右回りでしたが

左回りになることもあります。その動画は

Youtube2018-0717-0434地震に、茨城県沖地震のものがあります。

 

☆一般的な地震情報は

気象庁|地震情報

http://www.jma.go.jp/jp/quake/

にあります。

 

☆気象庁の各種データ・資料

http://www.jma.go.jp/jma/menu/menureport.html

には

地震の活動状況

震度データベース検索など

発震機構解(精査後)

などが記録されています。

 

☆術語の意味などは

https://www.data.jma.go.jp/svd/eqev/data/mech/kaisetu/mechkaisetu2.htmlに、

発震機構解とは何か

発震機構解と断層面

CMT解とは何か

発震機構解と断層面

などが、解説されていて、

さらに最近の解説書も紹介されています。

 

☆防災科学技術研究所 Hi-net 高感度地震観測網

http://www.hinet.bosai.go.jp/?LANG=ja

には、微小な地震の状況もわかります。

さらに3次元の震源分布などを見ることができます。

 

(2)2018/07/17茨城県沖M4.8とM4.2へ進む

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