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地震計

地震計

出典: Wikipedia
一般小学生

まとめ

地震
地震による地面の揺れを記録する装置で、物体がその場に留まろうとする「慣性」の性質を利用しておもりを基準点とし、地面との相対的な動きを測定する

解説

地震計の基本的な原理は、ニュートンの運動の第1法則である「慣性の法則」に基づいています。地震が発生すると、地面に固定された地震計の台座や記録紙は地面と共に激しく揺れます。しかし、バネや紐で吊るされた重量のある「おもり」は、その場に留まろうとする慣性が働くため、空間に対して静止した状態を保ちます。この「揺れる台座」と「静止するおもり」の相対的な位置の変化をペンや電気信号で記録することで、地震の波形(地震記象)が得られます。

地震の揺れは上下・東西・南北の3次元的な動きであるため、正確な観測にはこれら3成分を独立して測定できる地震計を組み合わせて使用します。現代では、おもりの動きを電磁誘導によって電圧の変化として取り出す「電磁式地震計」が主流となっており、微小な振動から巨大地震までを広帯域で捉えることが可能です。

比較項目 P波初期微動 S波主要動
伝わる速度 速い(5〜7km/s) 遅い(3〜4km/s)
揺れの大きさ 小さい 大きい
揺れの方向 進行方向と同じ(縦波 進行方向に垂直横波
コラム

地震計の記録から得られる最も重要なデータの一つに、P波が到着してからS波が到着するまでの時間差である「初期微動継続時間(PS時間)」があります。この時間は震源からの距離比例するため、大森公式(d = kt)を用いることで震源距離を算出できます。また、各地の地震計が捉えたP波のデータを即座に解析することで、大きな揺れ(S波)が来る前に警告を発する「緊急地震速報」の運用が可能となっています。

小学生のみなさんへ

地震計は、地面がどれくらい、どのようにゆれたかを調べるための機械です。地震が起きたとき、地面といっしょに機械もゆれますが、中につるされた重い「おもり」だけは、その場にじっと止まろうとします。この性質を慣性かんせいといいます。

ゆれ動く機械と、止まっているおもりの間のズレを記録きろくすることで、地面がどう動いたかがわかります。地震計のグラフを見ると、はじめに小さなゆれが来て、そのあとに大きなゆれが来ることがわかります。このゆれ方のちがいから、震源しんげんまでの距離きょりを計算することもできるのです。

ルラスタコラム

世界で初めての地震計は、約1900年前の中国で作られたといわれています。ツボのまわりに竜の頭がついていて、ゆれた方向の竜の口から玉が落ちる仕組みだったそうです。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 地震計がおもりを基準にして揺れを記録できるのは、物体がその場に留まろうとするどのような物理的性質を利用しているからか
慣性(物体がその場に留まろうとする性質)
【応用】 地震計の記録において、P波が届いてからS波が届くまでの時間を何というか。また、震源からの距離が遠いほどその時間はどうなるか
初期微動継続時間。震源からの距離が遠くなるほど、この時間は長くなる
【実践】 地震計は通常、いくつの方向の揺れを測定するように設置されるか。また、なぜ複数の方向を測定する必要があるのか記述せよ
上下・東西・南北の3方向。地震の揺れは立体的な動きであるため、1つの方向だけでは全体の動きを正確に把握できないから

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