よりリッチなマグニチュードスケール

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地震
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リヒタースケール[1] –リヒターマグニチュードスケールおよびリヒターマグニチュードスケールとも呼ばれる–は、チャールズフランシスリヒターによって開発され、彼の画期的な1935年の論文で提示された、地震の強さの尺度です。[2]これは後で改訂され、MLまたはMLとして示されるローカルマグニチュードスケールに名前が変更されました 。[要出典]

元のMLスケールにはさまざまな欠点があるため、ほとんどの地震学当局は現在、モーメントマグニチュードスケール（ M w ）  などの他の同様のスケールを使用して 地震のマグニチュードを報告していますが、ニュースメディアの多くはこれらを「リヒター」と呼んでいます。マグニチュード。すべてのマグニチュードスケールは、元の対数特性を保持し、ほぼ同等の数値（通常はスケールの中央）を持つようにスケーリングされます。地震の変動のため; マグニチュードは、測定を管理しやすくするために対数を使用していることを理解することが重要です（つまり、マグニチュード3の地震は10³ですが、マグニチュード5の地震はそれより100倍強力です）。 [3]

開発

チャールズ・フランシス・リヒター（1970年頃）

マグニチュードスケールが開発される前は、地震の強さまたは「サイズ」の唯一の尺度は、ロッシフォレルスケールなどのさまざまな震度スケールによって分類された、地震の震源地付近で観測された揺れの強さの主観的な評価でした。 。（「サイズ」は、揺れの影響を受ける領域のサイズではなく、放出されるエネルギーの量の意味で使用されますが、地域の地質によっては、より高いエネルギーの地震がより広い領域に影響を与える傾向があります。）1883年ジョンミルン大地震の揺れは世界中で検出可能な波を生成するかもしれないと推測し、1899年にE.フォンレーバーパシュビッツは東京の地震に起因する地震波をドイツで観測しました。[4] 1920年代に、ハリーO.ウッドとジョンA.アンダーソンは、地震波を記録するための最初の実用的な機器の1つであるウッドアンダーソン地震計を開発しました。[5]その後、ウッドはカリフォルニア工科大学とカーネギー研究所の支援の下、南カリフォルニアに広がる地震計のネットワークを構築しました。[6]彼はまた、地震記象を測定し、地震波を発生させる地震の位置を特定するために、若くて未知のチャールズ・リヒターを採用した。[7]

1931年、和達清夫は、日本のいくつかの強い地震について、震源地からさまざまな距離で観測された揺れの振幅をどのように測定したかを示しました。次に、彼は距離に対して振幅の対数をプロットし、地震の推定マグニチュードと大まかな相関関係を示す一連の曲線を見つけました。[8]リヒターはこの方法でいくつかの問題を解決し[9]、同僚のベノ・グーテンベルクが収集したデータを使用して同様の曲線を作成し、さまざまな地震の相対的なマグニチュードを比較できることを確認しました。[10]

マグニチュードの絶対測定値を割り当てる実用的な方法を作成するには、追加の開発が必要でした。まず、可能な値の広い範囲にまたがるために、リヒターは対数スケールのグーテンベルクの提案を採用しました。ここで、各ステップは、星の明るさのために天文学者によって使用されるマグニチュードスケールと同様に、マグニチュードの10倍の増加を表します。[11]第二に、彼はゼロの大きさが人間の知覚の限界の周りにあることを望んだ。[12]第三に、彼は地震記象を作成するための標準的な機器としてウッドアンダーソン地震計を指定した。次に、マグニチュードは「ミクロンで表された最大トレース振幅の対数」として定義されました。"、100 km（62 mi）の距離で測定。スケールは、マグニチュード0の衝撃を（100 km（62 mi）の距離で）最大振幅1ミクロン（1 µm、ウッドアンダーソンねじれ地震計によって記録された地震記象で0.001ミリメートル） [ pt ]。[13]最後に、リヒターは距離補正の表を計算しました[ 14] 。地域の地質学の構造と特性に影響される。[16]

リヒターが1935年に結果のスケールを提示したとき、彼はそれを（ハリーウッドの提案で）単に「マグニチュード」スケールと呼びました。[17]「リヒターマグニチュード」は、ペリー・ビエルイがマスコミにスケールはリヒターのものであり、「そのように呼ばれるべきである」と語ったときに始まったようです。[18] 1956年、グーテンベルグとリヒターは、「マグニチュードスケール」に言及しながら、それを「局所マグニチュード」とラベル付けし、シンボルM L を付けて、開発した他の2つのスケールである表面波マグニチュード（M S）および実体波マグニチュード（M B）スケール。[19]

詳細

リヒタースケールは、特定の状況と機器のために1935年に定義されました。特定の状況は、それが南カリフォルニアのために定義されていることを指し、「南カリフォルニアの地殻とマントルの減衰特性を暗黙的に組み込んでいます」。[20]使用される特定の機器は、強い地震によって飽和状態になり、高い値を記録できなくなります。スケールは1970年代にモーメントマグニチュードスケール（MMS、記号M w  ）に置き換えられました。マグニチュードで適切に測定された地震の場合、数値はほぼ同じです。現在地震で測定されている値はMwですが 、マグニチュードが8を超える地震でも、マグニチュードが無意味になると、マスコミからマグニチュードとして頻繁に報告されます。

リヒタースケールとMMSスケールは、地震によって放出されるエネルギーを測定します。もう1つのスケールであるメルカリ震度階級は、地震をその影響によって分類します。これは、機器では検出可能ですが、目立たないものから、壊滅的なものまでです。エネルギーと効果は必ずしも強く相関しているわけではありません。特定の種類の土壌が存在する人口密集地域での浅い地震は、孤立した地域でのはるかにエネルギッシュな深発地震よりもはるかに大きな影響を与える可能性があります。

いくつかのスケールは歴史的に「リヒタースケール」、特に局所的なマグニチュードML  と表面波Msスケールとして説明されてきました  。さらに、実体波マグニチュードmbとモーメントマグニチュードM w  （MMSと略記）は、何十年にもわたって広く使用されてきました。マグニチュードを測定するためのいくつかの新しい技術は、地震学者による開発段階にあります。

すべてのマグニチュードスケールは、数値的に同様の結果が得られるように設計されています。この目標は、M L  、M s  、およびMwで十分に達成されてい ます。[21] [22] mbスケールは、他のスケールとは多少異なる値を示します。同じものを測定するための非常に多くの異なる方法の理由は、異なる距離、異なる震源深度、および異なる地震サイズに対して、異なるタイプの弾性波の振幅を測定しなければならないためです。

M L  は、地方および地域の地震観測所によって報告された地震の大部分（数万）に使用されるスケールです。世界中の大地震では、モーメントマグニチュードスケール（MMS）が最も一般的ですが、Msも  頻繁に報告されます。

地震モーメントM0 は、破壊の面積に地震で発生した平均すべりを掛けたものに比例するため、イベントの物理的なサイズを測定します。M w  は、経験的に単位なしの量として導き出されます。これは、Msスケールに適合するように設計された数値です  。[23] M 0を取得するにはスペクトル分析が必要ですが 、他の大きさは、特別に定義された波の振幅の単純な測定から導き出されます。

M wを除くすべてのスケールは、 大地震に対して飽和します。つまり、地震の破壊長よりも短い波長の波の振幅に基づいています。これらの短波（高周波）は、イベントの範囲を測定するには基準が短すぎます。結果として得られるMLの有効な測定上限は、M sの場合  は約7、約8.5 [24]です 。[25]

飽和の問題を回避し、非常に大きな地震のマグニチュードを迅速に測定するための新しい技術が開発されています。これらの1つは、長周期P波に基づいています。[26]もう1つは、最近発見されたチャネル波に基づいています。[27]

地震のエネルギー放出[28]は、その破壊力と密接に関連しており、揺れの振幅の3⁄2の力に比例します。[なぜ？]したがって、1.0の大きさの差は、31.6の係数に相当します（）放出されたエネルギーで; 2.0の大きさの違いは、1000倍に相当します（）放出されたエネルギーで。[29]放射される弾性エネルギーは、放射スペクトルの積分から最もよく導き出されますが、ほとんどのエネルギーは高周波によって運ばれるため、推定値はmbに基づくことができます。

マグニチュードが豊富

地震severity.jpg

地震のマグニチュードは、地震計によって記録された波の振幅の対数から決定されます（さまざまな地震計と地震の震源地との間の距離の変動を補正するための調整が含まれています）。元の式は次のとおりです。[30]

ここで、Aはウッドアンダーソン地震計の最大エクスカーションです。経験関数A 0は、ステーションの震源距離にのみ依存します。。実際には、すべての観測ステーションからの読み取り値は、M L  値を取得するために、ステーション固有の補正で調​​整した後に平均化されます。[要出典] スケールの対数ベースのため、整数の大きさが増加するたびに、測定された振幅が10倍に増加します。エネルギーに関しては、整数の増加はそれぞれ、放出されるエネルギー量の約31.6倍の増加に対応し、0.2の増加は、放出されるエネルギーの約2倍に相当します。

マグニチュードが4.5を超えるイベントは、センサーが地震の影に配置されていない限り、世界中の地震計で記録できるほど強力です。[要出典]

以下に、震源地付近のさまざまなマグニチュードの地震の典型的な影響について説明します。[31]値は一般的なものにすぎません。強度、したがって地盤の影響は、マグニチュードだけでなく、震源地までの距離、震源地の下の地震の焦点の深さ、震源地の位置、および地質条件（特定の地形）にも依存するため、これらは細心の注意を払って取得する必要があります地震信号を増幅することができます）。[要出典]

マグニチュード 説明 メルカリ震度階級 平均的な地震の影響 全世界での平均発生頻度（推定）
1.0〜1.9 マイクロ 私 微小地震、感じられない、またはめったに感じられない。地震計によって記録されました。[32] 年間/数百万
2.0〜2.9 マイナー IからII 一部の人は少し感じました。建物へのダメージはありません。 年間100万以上
3.0〜3.9 IIIからIV 多くの場合、人に感じられますが、損傷を引き起こすことはめったにありません。屋内の物体の揺れが目立つ場合があります。 年間10万人以上
4.0〜4.9 光 IVからVI 屋内の物体の顕著な揺れとガタガタという音。被災地のほとんどの人が感じました。少し外を感じた。通常、ダメージはゼロから最小限に抑えられます。中程度から重大な損傷はほとんどありません。一部のオブジェクトは、棚から落ちたり、倒れたりする可能性があります。 年間10,000〜15,000
5.0〜5.9 適度 VIからVII 建設が不十分な建物にさまざまな重大度の損傷を引き起こす可能性があります。他のすべての建物への損傷はゼロからわずかです。みんなに感じました。 年間1,000〜1,500
6.0〜6.9 強い VIIIからX 人口密集地域の適度な数のよくできた構造物への損傷。耐震構造は、軽度から中程度の損傷で存続します。設計が不十分な構造物は、中程度から重度の損傷を受けます。より広い領域で感じました。震源地から数百キロまで。震源地での強い揺れから激しい揺れ。 年間100〜150
7.0〜7.9 選考科目 X以上[要出典] ほとんどの建物に損傷を与え、一部または完全に崩壊したり、深刻な損傷を受けたりします。適切に設計された構造物は、損傷を受ける可能性があります。震源地から250kmに限定された大きな被害で、長距離を横切って感じました。 年間10〜20
8.0〜8.9 素晴らしい 建物、構造物が破壊される可能性のある大きな損傷。頑丈な建物や耐震性のある建物に中程度から重度の損傷を与えます。広い範囲での損傷。非常に広い地域で感じました。 年に1回
9.0以降 完全な破壊時またはその近く–すべての建物に深刻な損傷または崩壊。大きなダメージと揺れが遠くの場所にまで及びます。地面の地形の恒久的な変化。 10〜50年に1回

（米国地質調査所の文書に基づく。）[33]

強度と死亡者数は、いくつかの要因（地震の深さ、震源地の場所、人口密度など）に依存し、大きく異なる可能性があります。

小さな地震は毎日、毎時発生します。一方、大地震は平均して年に1回発生します。[要出典]記録された最大の地震は、1960年5月22日のチリ大地震であり、モーメントマグニチュードスケールでマグニチュード9.5でした。[34]

地震学者のスーザンハフは、マグニチュード10の地震は、地球の構造帯が可能なことの非常に近似的な上限を表す可能性があることを示唆しました。 ）。[35]日本の東北大学での研究によると、日本海溝から千島海溝までの合計3,000 km（1,900マイル）の断層があれば、マグニチュード10の地震が理論的に可能であることがわかった。一緒に破裂し、60メートル（200フィート）移動しました（または同様の大規模な破裂が他の場所で発生した場合）。このような地震は、地面が揺れている間に津波が海岸を襲い、最大1時間の地震を引き起こします。このような地震が発生した場合、おそらく1万年に1回のイベントになります。[36]

マグニチュードの実験式

リヒターマグニチュードMLのこれらの式は、  リヒター標準地震イベントに基づくリヒター相関テーブルを使用する代わりの方法です（、、）。下、震源距離です（特に指定がない限り、キロメートル単位）。

リリーの実験式は次のとおりです。

どこは、0.8 Hzで測定されたP波の振幅（最大地盤変位）（マイクロメートル単位）です。

距離について200 km未満、

200kmから600kmの距離の場合、

どこ地震計の信号振幅（mm）とはkm単位です。

Bisztricsany（1958）の震源距離4°から160°の実験式は次のとおりです。[37]

どこは秒単位の表面波の持続時間であり、度単位です。MLは主  に5から8の間です。

津村の実験式は次のとおりです。[37]

どこ振動の合計時間（秒単位）です。MLは主  に3から5の間です。

東京大学の坪井の実験式は次のとおりです。

どこはマイクロメートル単位の振幅です。

も参照してください

メモ

  1. ^ 金森1978、p。411. Hough（2007、pp。122–126）は、名前についてある程度の長さで論じています。
  2. ^ 金森1978、p。411; リヒター1935。
  3. ^ 「ディスカバリープロジェクト17：桁違い」。www.stewartmath.com 。2022年2月24日取得。
  4. ^ ボルト1993、p。47。
  5. ^ ハフ2007 ;
  6. ^ Hough 2007、p。57。
  7. ^ Hough 2007、pp。57、116。
  8. ^ リヒター1935、p。2.2。
  9. ^ Richter 1935、pp。1–5。
  10. ^ Richter 1935、pp。2–3。
  11. ^ [保留中]
  12. ^ リヒター1935、p。14： Gutenberg＆Richter 1936、p。183。
  13. ^ リヒター1935、p。5. Hutton＆Boore 1987、p。も参照してください。1; Chung＆Bernreuter 1980、p。10.10。
  14. ^ リヒター1935、p。6、表I。
  15. ^ リヒター1935、p。32。
  16. ^ Chung＆Bernreuter 1980、p。5.5。
  17. ^ リヒター1935、p。1.彼の記事のタイトルは「計器地震マグニチュードスケール」です。
  18. ^ Hough 2007、pp。123–124。
  19. ^ Gutenberg＆Richter 1956b、p。30。
  20. ^ 「速報リストの説明、USGS」。
  21. ^ リヒター1935。
  22. ^ Richter、CF、 "Elementary Seismology"、ed、Vol。、WH Freeman and Co.、San Francisco、1956。
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  27. ^ Rivera、L。＆Kanamori、H.、2008。「津波警報のためのW相の急速な発生源反転」、欧州地球科学連合総会、 pp。A-06228、ウィーン。
  28. ^ Vassiliou、Marius; 金森博雄（1982）。「地震におけるエネルギー放出」。ブル。地震。Soc。です。72：371–387。
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  32. ^ これは、リヒターが彼の初等地震学（1958）で書いたものであり、その後、地球科学の入門書で豊富に再現された意見です。最近の証拠は、特に焦点が非常に浅い（数百メートル）場合、例外的なケースで負のマグニチュード（-0.7まで）の地震も感じられることを示しています。参照：Thouvenot、F。; ブション、M。（2008）。「地震を感じたり聞いたり、物体を空中に投げたりすることができる最小のマグニチュードしきい値は何ですか？」、Fréchet、J.、Meghraoui、M。＆Stucchi、M。（eds）、 Modern Approaches in Solid Earth科学（vol。2）、歴史的地震学：過去と最近の地震の学際的研究、 Springer、Dordrecht、313–326。
  33. ^ 「地震の事実と統計」。米国地質調査所。2012年11月29日。2010年5月24日のオリジナルからアーカイブ。2013年12月18日取得。
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  35. ^ シルバー、ネイト（2013）。信号とノイズ：予測の芸術と科学。ロンドン：ペンギン。ISBN 9780141975658。
  36. ^ 共同通信（2012年12月15日）。「マグニチュード10の地震が発生する可能性があります：研究」。ジャパンタイムズ。2020年9月15日取得。
  37. ^ a b Al-Arifi、Nassir S。; Al-Humidan、Saad（2012年7月）。「サウジアラビア北西部のタブークアナログサブネットワークの局所および地域の地震マグニチュードキャリブレーション」。キングサウド大学ジャーナル–科学。24（3）：257–263。土井：10.1016 /j.jksus.2011.04.001。

ソース

  • グーテンベルク、B。; リヒター、CF（1956b）、「地震のマグニチュード、強度、エネルギー、および加速度（2番目の論文）」、米国地震学会誌、46（2）：105–145。

外部リンク

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