電気通信大学紀要 17 巻１・２合併号 pp.1-9（2005）〔解説〕

地震に伴う電磁気現象のいろいろ
早

川

正

士

Electromagentic Phenomena Associated with Earthquakes
Masashi Hayakawa
Abstract
There have been accumulated a lot of evidences on the presences of electromagnetic phenomena
associated with earthquakes. This report reviews these seismo-electromagnetic phenomena taking
place not only in the lithosphere, but also in the atmosphere and ionosphere. Observational results
and also theoretical hypotheses are presented, and we finally suggest the importance of a newscience field, "Lithosphere-atmosphere-ionosphre coupling".

1.

し、地震との関係を調べる），（2）送信局電波を用いた

地震予知の可能性

大気圏や電離圏の擾乱を観測するもの（いろいろな周波

地震学や地震地質学,測地学の進歩に伴い,（1）長期数において存在する送信局電波を用いて送信局と受信点的（数百年オーダ）地震予知,（2）中期的（数十年〜数を結ぶ経路近くの地震に伴う大気や電離層の擾乱を検出
年オーダ）予知に関してはそれなりの進歩が見られる。 するもの），（3）電離層内の直接観測（人工衛星によりしかし,（3）短期的（数ヶ月〜数日オーダ）予知は実現
直接電離層内においてプラズマ異常や波動も観測するもはその重要性にもかかわらず、まだ道は遠いように見えの），（4）リモートセンシングによる地表面温度の上昇る。各種観測網（地震,地殻変動等）が整備されつつあ

観測（人工衛星からのリモートセンシングによる地震にるにもかかわらず,大災害をもたらした北海道南西沖地

伴う地表面温度の変化を観測するもの）に分類される。

震,兵庫県南部地震を含めて,短期（事前）予知に成功した例はない。現時点では,短期的地震予知は当面不可能であるという悲観的見解が支配的である（特に,地震関係者の間では）。しかし、ラドン濃度,地下水位,地下水
温度などの変化,及び各種の電磁気変化などに関連しては,有望な報告が近年多くなされている。

また近年地震前兆としての電磁気現象を集中的に取り扱う国際会議も企画され,活発な議論がなされている。

2.

地震前兆電磁気現象
近年の研究成果を踏まえて、地震に伴う電磁気現象の

表 1 地震電磁気現象の観測手法

観測手法を表 1 にまとめている。（1）自然放射波の観測

Table 1 Classification of observation methods ofseismo - electromagnetic phenomena（地震に伴う広い周波数にわたって発生する放射を受信

Received on May 7, 2001
Department of Electronic Engineering, The University of Electro-Communications, 1-5-1 Chofugaoka, Chofu-shi, Tokyo 1828585, Japan

2

早川正士

（2005 年１月）

これらについて順次初期の結果から最新の成果までをまとめてみよう。本文では文献は引用しないが、末尾の文献リストにて情報は得られるようにしてある。

3.

広い周波数での自然放射（受動観測）
以下では直流（DC）放射（地電流測定，VAN 法など）に関しては理研、東海大グループのこれまでのいろいろな報告があるので本稿では述べない。

表 2 ULF 電磁放射のまとめ（スピタック，ロマ・プリータ地震）

Table 2 Summary of ULF emissions accosicated withlarge earthquakes.

図 1 LF 帯（81 ｋ Hz）電磁雑音の時間変化

Fig.1 Temporal evolution of LF radio noise (81kHz)
associated with an earthquake.

1982 年に Gokhberg らは地震前兆の電磁雑音の異常を報告する論文を発表した。図 1 は彼らの結果の一例である。これは 1980 年 3 月 31 日の近畿地方の深さ 480km の（M ｓ＝ 7）に対する長野県にある菅平観測所に

地震

おける LF 帯の 81 ｋ Hz での背景雑音を常時モニターし
図 2 ロマ・プリータ地震での ULF 放射の観測ていた結果である。そのデータは LF 雑音強度が地震の約 30 分前より異常に上昇し，地震とともに平常のレベ

Fig.2

Temporal evolution of ULF emissions (0.01Hz)
for the Loma-Prieta earthquake.

ルに戻るというものであった。
そして、その後の研究によって，地震前兆電磁気現象

18 日に発生したカリフォルニアのロマ・プリータ地震

は，VLF/LF 帯のみならず、広い周波数範囲において発に対して明瞭な前兆的 ULF 電磁放射が観測された。こ生していることがわかってきた。即ち、低い周波数から

れら 2 つの地震に対する ULF 電磁放射の諸特性をまとめ

順に，ULF（超低周波（Ultra Low Frequency）で周波数たものが表 2 である。

が 10Hz よ り 低 い ） か ら ， ELF（ Extremely Low

2 つの地震はその規模もほぼ同じ（Ms 〜 7）であり、Frequency ; 10Hz 〜 3kHz）／ VLF（Very Low Frequency

またその震源の深さもともに浅い。更に、両地点での観; 3 〜 30kHz）／ LF（Low Frequency ; 30 〜 300kHz），さ測装置（ともにインダクション磁力計）も表からもわからに高周波の HF（High Frequency），VHF(Very Highるようにほぼ同程度のもである。しかし，この 2 つの事

Frequency)まで、様々な周波数帯でデータが得られて例において大きく異なる点は，ロマ・プリータ地震ではいる。今回は，それらについてそれぞれ紹介しよう。

観測点が震央から 7km ときわめて近いのに対して，ス
ピタック地震では 129km と離れていることである。項3.1

ULF 電磁放射における観測事実と考察

目 3 に ULF 放射の特性がまとめられている。スピタック

まず、筆者が最も有望と考えている ULF（周波数が地震の際には地震の 3 〜 4 日前から強度上昇が認められ10Hz 以下）電磁放射について述べる。後述するている。他方，図 2 はロマ・プリータ地震での 0.01Hz

VLF/LF/HF 波に比べ歴史は浅いが，大きな地震に対しにおける磁界強度の時間変化を示しているが，12 日ほて信頼出来る観測事実が近年蓄積されつつある。VAN

ど前から磁界強度が上昇し、1 週間前まで続く。その後，法が直流（DC）の電界を測定するのに対し，ULF 法で一時的に強度が鎮静化し、一日前から上昇が始まる。こは AC（交流）のうち ULF 帯の電界，磁界を測定対象との上昇はスピタック地震と同様である。更に、地震の 3する。

〜 4 時間前から急上昇が認められることも両地震に対し

2 つの大きな地震，即ち，（1）1988 年 12 月 8 日に発生て同じである。もう一つ注意しなければならないのは、したアルメニアのスピタック地震と，（2）1989 年 10 月

ロマ・プリータ地震では測定値が磁界の水平成分１成分

地震に伴う電磁気現象のいろいろである。
次に，受信された ULF 波が真に地震の前兆かどうか

3る為，宇宙のプラズマ波動の影響であることが明らかなもの（図中で○で表示）と，明らかにそうでないものに関する考察をしなければならない。そのためには、 （●），どちらとも判断に苦しむもの（△）に分類する。
VAN 法におけるノイズ除去法と同様の考察が必要とな

次に，3 成分計測を用いての解析（一種の偏波解析）をる。スピタック地震では磁界の 3 成分が測定されており， 行なった。即ち，宇宙のプラズマ波動は上空より飛来す
超高層からのプラズマ波（地磁気脈動という）との分離るので Z/H が極めて小さいことが予想されるのに対し，がそれなりには試みられている。他方，ロマ・プリータ

そうでないもの（恐らく地震前兆 ULF 波）は Z/H~1 を地震では観測期間ではΣ K ｐ _27（Kp は 3 時間当たりの越えることが予想される。事実，図３の○印で表される

磁気活動度で、Σ K ｐはその 1 日の総和を示す）であり、 ULF 放射に対しては H/Z が最大で 0.2 〜 0.3 であるが，●地磁気の活動は比較的静穏であったことから，宇宙から印で示される ULF 放射に対しては Z/H が 1.0 を越えていの波動である可能性は低いとしている。

る。図４は 5 日のランニング平均を取っており，絶対値

前述の 2 つの大きな地震に対する ULF 電磁放射に加自体は小さくなっ居るが，地震の前１ヵ月間では，Ｚ／えて，私たちの 1993 年 8 月 8 日のグアム地震（Ms=8.0， Ｈが大きな値を取っており、地震前兆 ULF 波であるこ
震源の深さは〜６０ km）に対する解析結果を示す。ことを示唆する。

の解析では地震前兆波と宇宙プラズマ波動との弁別に最大限の考慮を払っている。ULF 放射を扱う際，超高層（磁気圏）から飛来するプラズマ波動が地震前兆波の検出には妨害となるが、この除去法が前述の 2 地震では明らかではなかったので、私たちの研究は 1 つの明確な指針を与えたものといえる。

図 4 グアム地震の ULF 偏波（Z/H）の時間変化

Fig. 4 Temporal evolution of ULF polarization (Z/H)(at 0.01Hz)for the Guam earthquake.

その他の ULF の結果についても述べよう。ロシアの図 3 グアム地震に対する ULF 放射の活動状況と地磁気活動の変化

グループは比較的小さな地震（Ｍ〜 5）に対しても ULF

Fig.3 Temporal evolution of ULF activity andgeomagnetic activity for the Guam earthquake.

前兆波があると報告しており，私たち同様，地震前兆に対してはＺ／Ｈが大きいことも示している。次に，1994
年 1 月 17 日のノースリッジ地震（Ms ＝ 6.7）では ULF

グアム地震の際，ULF 観測点は震央より 65km の場所

前兆は認められなかったと報告されているが、これは観に位置しており，観測用の磁力計はプロトンフラックス

測点と震央との距離が 100km を越えていることが関係

ゲート型磁力計であり、3 成分（H 成分（南北方向），D

しているのではないかと結論している。しかし，米国の成分（東西方向），Z 成分（垂直方向））波形を 1 秒サン

他グループは水平二成分での磁界成分の観測からこの地プリングし、記録するシステムである。図 3 はこのグア震に対しても前兆 ULF 波が受信されていると報告してム地震に対する ULF 放射活動が下段に示してあり，上いる。更に，防災科学技術研究所の藤縄らは火山噴火のには地磁気活動度を示してある。昼間は夜間に比して前兆としての ULF 波受信にも成功している。しかし、

ULF 電磁放射の変動が大きいので、夜間（地方時，22

いかんせんイベント数が少ない。従って，ULF 放射は時〜 2 時）のデータのみを用いて，30 分ごとのデータに大きな地震の際に発生する可能性が高いので、地磁気観

対して FFT 解析を行い，月平均値（ｍ），および標準偏測が地震の震央近くで行われていれば、そこでの ULF差（σ）との比較から，ULF（0.01 〜 0.05Hz）の活動度

波解析が強く望まれる。

を分類している。まずこれらの ULF 活動と地磁気擾乱

最新の ULF 放射の成果を簡単に述べよう。服部らの（即ち宇宙活動）との相関をとった。従来の研究から宇九州地震に対する解析，秋永らの台湾集々地震での宙波動は地磁気活動と強い相関があることがわかっていULF 波の解析が偏波解析を用いて行われ，前兆的 ULF

4

早川正士

波の存在が認められている。早川らは SOC(Self-（2005 年１月）

同様であることが判明している。

organized criticality)概念に基づき，グアム地震に対する（3）ULF 波の通常の受信範囲は，観測点より 100km 程ULF データのフラクタル解析を初めて行い，その有用度と考えられる。しかし，微弱電波の受信を可能とす性を示した。その後，フラクタル解析が各国にて盛んにる信号解析が大事である。

行われる様になっている。更に，2000 年 7 月の伊豆諸島（4）予想される地震のマグニチュードを現時点にて特群発地震に対して，伊豆での 3 観測点 ULF データを用い定できないが，少なくとも ULF 波は大きな地震（マグて，後藤らは主成分解析という新しい信号解析を行い，ニチュード６以上の）に対して感度がよいことだけはは明瞭な前兆 ULF 波の存在を明らかにしている。又，ロ

っきり言える。

シアの IZMIRAN グループとの協力により種々の方位測定方式も開発されつつある。

3.2

VLF/LF 電磁放射

DC のＶＡＮ法のところで提案されている複数の地震

前述した様に，VLF/LF 電波関係の先駆的研究は 1982

前兆現象の発生機構はＤＣ（直流）の変動に対しては有年の Gokhberg らの論文にさかのぼることができる。そ効であるが、ULF の周波数領域での波動の発生機構にの後も世界各国において多くの報告が行なわれている。

は適用できない。私たちは地震の前の震源近傍での圧力

ここでは VLF/LF の観測結果のいくつかの例を紹介しよ変化に伴う岩石破壊（マイクロフラクチャー）による電う。

荷生成（小さなアンテナの集合）に基づく ULF 波の発

防災科学技術研究所と通信総合研究所との共同研究で生を提唱した。この効果は多数のクラックの生成によるは，関東地方での複数の観測点においてボアホールアン

電荷及び電磁気現象の早い変動（例えば ULF）を説明

テナ（深さ 300 〜 800 ｍ）による電界を測定している。

しうるものである。又，この機構は多くの室内実験におこのケーシングタイプを用いたアンテナは地中での垂直ける結果を体系化したものである。簡単にそのメカニズ

電界を受信すると考えられるが、空中での電波に対してムを紹介しよう。

も表皮効果により感度をもつと思われる。これは新しい地震の１ヵ月程度，前になると蓄積されてきた圧力が受信法であるが，実験的にアンテナの諸特性を明らかにある限界を超えることとなる。この際，岩石内に多数のすることも望まれる。彼らの従来の観測結果の統計によ

クラック（ひび）が発生する。そのとき、圧電効果など

ると，M ＞＿ 5 の地震にはかなりの頻度で，M ＞＿６の，しにより電荷生成が起こり，パルス状の電流が発生し，そかも浅発かつ陸に近い地震ではより高い頻度で VLF 帯

れらのパルス電流の複合により電波が放射される。初期

電磁場の異常が観測されている。

にはクラックの数が著しい速さで生成され，図２，図４

同様の VLF/LF 帯での電磁放射観測が京大グループにのような 1 週間から 2 週間前後までの第 1 の磁界強度上

よって続けられている。兵庫県南部地震に対しても LF

昇が起こる。その後、クラックのサイズは大きくなるが，帯の異常電波が前兆的に発生していると報告している。

電波放射としては鎮静化する。そして，数日前よりはク

更に，近年は VLF 帯の波形を分類することにより空電ラックのサイズの上昇が効き，第 2 の強度上昇となる。

によるものか，地震に伴うものかを判別しようとする試

別の機構としては，electro-kinetic (streaming potential ;みを行なっている。新しい方向として評価できる。

電気動力学的)機構も提案されている。
以上に述べた観測事実の考察および ULF はの発生メ

ELF 帯電波を用いて名工大畑グループ（現在中部大）
は国内に 40 ヶ所程度の観測点を構築し，大量の観測デカニズムの理論，震源から地上，超高層への伝搬に関すータを蓄積している。ポイント周波数（223Hz）にて受る理論的考察を総合すると，前兆 ULF 波の諸特性は次

信器を狭帯域にすることにより基本的には S/N 比を充分のように要約できる。ひいてはこれが将来の地震予知方に上げることに重点を置き，しかも磁界 3 成分の観測を式の提案にもつながるであろう。

行なっている。水平成分と鉛直成分との対比が重要な意（1）ＶＡＮ法同様，他の雑音（ここでは，宇宙のプラズ味を持っている。この点は前述した ULF 波の観測と同マ波や人工雑音（電車など））との分離方法が重要でじ思想に基づいている。例えば，1985 年 10 月の伊豆半あるが，それには多成分計測に基づく偏波解析（例え

島の群発地震に伴う ELF 異常など多数の報告がある。

ば Z ／ H）がきわめて有用である。また更なる信号解析法の開発も重要である。

次に、東海大グループと中部大グループについて述べよう。東海大馬場グループは国内数点での VLF 広帯域（2）ULF 電磁放射の時間的変化に関しては，1 つの特徴

信号の連続観測から方位測定（磁界 2 成分によるゴニオ的なパターンがある。即ち、約１ヶ月前に 1 度目の強メータ法）を行い，地震に伴う VLF 異常と大気現象に度上昇があり，その後鎮静化して数日前より再び上昇

伴う VLF 異常との分離を目指している。中部大グルーする。更に，数時間前に急上昇を示す。このパターン

プも中津川観測点において複数のポイント周波数での方はその後のいくつかの地震（ビアク地震）に対しても探を行っている。方位測定は新しい方向として是非とも

地震に伴う電磁気現象のいろいろ行なうべきものである。
最後，インドグループは我々との共同研究として地中5の発生に関しては，地震の前駆段階に放電現象が生ずるのではないかとしている。この原因は，岩石の破壊の際，（ボアホール）アンテナと空中アンテナとの同時使用に放射性物質が放出・電離し，それに伴う放電が生じた為

より地震に伴う VLF 波の検出を目指すという方向が示と考えられる。

される。事実、地中アンテナに強く受信され、空中アン
テナでは受信できない場合が多く見つかっている。

近年は HF，VHF 帯の電波雑音の測定が多くの機関にて始められている。もともとは串田氏が提唱した見通し

結論として VLF/LF 帯の電磁放射は，ULF 放射よりも外 FM 放送波の受信に関連して，その周波数での雑音状

周波数が高いのでずっと容易に発生すると考えられ，い況を調査することが重要なテーマとなった為である。千ったん大気中に出れば，電離層・大地導波管によりかな

葉大，広島市大，東京学芸大，電通大などのグループがり長距離を伝搬するという特徴をもつ。又，地震前兆と研究を行っている。

して地震の数時間前から 1 ヶ月程度前までに発生する。
しかし，これらの VLF/LF 帯電磁放射に関しては，発生機構が充分には解明されていないという問題点があるが、

3.4

ULF/ELF/VLF 波の衛星観測

地震前兆の電磁放射が衛星でも受信されるという報告考えられるメカニズムには以下のようなものがある。

を 1988 年にロシアのグループが初めて行なって以来，（1）地震の起こる前に，震源域での岩石の微小破壊など

フランスやアメリカなどのグループがそれぞれの衛星波により，ULF 放射のように直接的に放射される。

動データを用いて研究した。この分野の最近の私たちの（2）広い地域で応力が増大し，震央から離れた広い地域

研究の内容を紹介しよう。

の地表面付近でも微小破壊などが発生して電磁波を放射する。
（3）（1）または（2）の仕組みで放出されたラドン等による電離や荷電粒子が空中に放出され，地震前に空電を誘発する。
（4）落雷による地電流が岩盤の破壊を誘発して地震が発生する。
（5）前線の通過などで空電が増えるとともに，集中的な降雨が活断層帯に増水をもたらし，地震を誘発する。
筆者は，（2）または（3）の機構が最も可能性が高いと考えている。VLF/LF 電磁放射の発生機構に関する考察は今後不可欠である。もう 1 つの問題点は，前兆であることは疑いがないとしても，その発生場所を固定できなければ地震予知には使えないことである。

3.3

HF ／ VHF 電磁放射

図 5 日本上空での波動観測結果

Fig. 5 Result of wave observation over Japan. An
upward arrow indicates the position of theearthquake epicenter.

次に，さらに高周波（HF）の領域での前兆現象を示そう。つくばの機械技術研究所グループは地下 60 ｍおよび 6 ｍに電極を設けた観測システムを作った。これは地表近くの雑音を避ける為で，地表と鉛直 2 電極間の回路系に流れる電荷変動のうち高周波成分を計測するものである。1992 年 5 月からの測定で，観測点より約数十km 以内に発生した 8 件の Ms ＞ 4 の地震に対して前兆異常信号を記録した。彼らの結果をまとめると，（1）これらの HF 放射は地震の 3 〜 4 日に発生し，1 日前から急上昇を示す。
（2）HF 放射を伴う地震のマグニチュードは 4 以上で，観測点から感度がある震央までの距離は 50km 程度で

図 6 地震の時刻と異常電波の受信時刻との関係

Fig.6 Relationship between the earthquake time andobservationtime of anomalous radio emissions.

ある。
特に，項目（2）の事実は地震発生場所の同定には極研究に用いた衛星は Intercosmos-24 衛星で，この衛星

めて意味のある事実であろう。この HF 帯の電磁気変動

は 1989 年 9 月 28 日に打ち上げられた。この衛星はもと

6

早川正士

（2005 年１月）

もと宇宙プラズマ波動の研究のためのものであり，観測中に存在している。本方法の原理図を図 7 に示す。送信周波数が 8Hz から 20 ｋ Hz であるため，この研究にも使局から発信された電波は電離層と大地からなる導波管内

いうるものであった。まず，衛星観測の特長は，たとえを伝搬し，受信点で受信されるが，その振幅と位相とを数ヶ月の間でもきわめて多くの地震を対象とすることがモニタするのである。送信局と受信点とを結ぶ大円上にできる点であろう。事実，1989 年 11 月 16 日より 12 月

おいて地震の影響として電離層が影響を受けていると，

31 日までの観測期間中に 5.2 ＜ Ms ＜ 6.1 の 28 の地震をその効果が振幅，位相にて検出されている。特に，位相対象とすることができた。図 5 はその観測の結果の 1 例

観測は下部電離層の小さな変化に対しても極めて敏感でで，日本の領域である地震に関係する放射であり，ELF

あることがわかっている。Gufeld らはアルメニアのス

帯と VLF 帯の両周波数帯において放射が発生している。

ピタック地震（ULF 電磁放射の節参照）においてはじ

図の上側の 4 曲線は ELF 帯の 4 つのフィルターバンク

めてこの異常を発見した。即ち，リベリアのオメガ局を（上から 225,75,33,8Hz）の出力であり,下側の 2 つの曲線

ロシアのモスクワとオムスクにて受信した際，その位相は VLF 帯の 10 ｋ Hz と 15 ｋ Hz でのフィルターバンクのの日変化が地震の 2 週間ほど前から平常値よりも著しく出力である。横軸は観測時間,すなわち観測場所を示す。

大きな変動（とくに夜間）を示し，地震後にはそのよう

地震の 2 時間前に,矢印で示した震央の緯度より少々離な異常は全く認められなかったのである。震央はリベリれた所（図中で横棒で示した所）で電磁放射が受信されアのオメガ局と受信点とを結ぶ大円のすぐ近くに位置している。低緯度領域での地震関連電波の受信の妨害となており，これは長距離（数千 km 以上）伝搬に対する結るのは自然雑音（雷からの空電，ホイスラー，磁気圏放果である。

射）である。私たちは受信器の検波回路，プラズマ波の諸特性に関する従来の研究成果を最大限に活用して，この分離を試みた。図 6 は観測された電磁放射の受信時刻と地震時刻との時間関係を示したものである。
フランスのグループは GEOS，AUREOL 衛星の波動データを用いて VLF 帯の前兆現象を報告，地震前兆電磁放射の存在を支持している。しかし，スタンフォード大学のグループはアメリカの DE 衛星データの解析に基づ

図 7 地震前兆の電離層擾乱による VLF 導波管伝搬の異常

いて少なくとも VLF には同様の現象はなかったと報告

Fig. 7 Schematic illustration on the VLF subionosphericpropagation anomaly due to the seismoionospheric perturebation.

している。ニュージーランドグループもネガティブな結果を報告している。しかし，これに対して仏国グループ
は解析方法に問題があるとの指摘を行っている。今後，次に，兵庫県南部地震の際の観測結果（通信総合研究

地球の電磁気環境をモニターする衛星の登場が望まれる

所との共同研究）について簡単に述べる。図 8 ａは送信

ところである。

点（九州の対馬オメガ局）との受信点の位置関係を示す

最後にやはり 2004 年６月 29 日に打ち上げられた仏国が震央がほぼ大円上にあると考えられる。伝搬距離はほの地震電磁気専用衛星（DEMETER）について述べる必ぼ 1000km で，前述の長距離伝搬の結果とは著しく異な要がある。仏国の CNES（宇宙センター）の小型衛星プったまったく新しい異常を示すことがわかった。図 8 ｂ

ロジェクトの１番として採用されたものである。ロシアは銚子の犬吠観測所での 10.3kHz の電波の位相の変化をが COMPAS 衛星を打ち上げたが失敗であったため，本日を追って描いたものである。この図の複数モードの干DEMETER 衛星の成否は我々の学問領域にとって極めて渉による位相が最小となる日出入の時間の変化に注目し重要な意味を持つことと考えられる。低周波から VHF

よう。図は，地震の数日前より位相最小を示す日出の時までの電波観測とプラズマ測定を行いつつある。特に，間は早くなり，位相最小を示す日入の時間は遅くなると日本上空飛翔時には日本国内での地上観測との同期観測いう顕著な変化を示している。即ち，等価的に日中が長が予定され，この学問の最終目標である

地圏・大気

くなっている。地震後の 2 週間の変化は地震前の 1 週間

解明に大きく貢献するであろう。筆者の変化とまったく同じである。この間の地磁気活動はΣ

は本衛星計画の段階から参加し、本衛星の PI(Principal

Ｋ＜＿ 15 という極めて静かな状況で，超高層からの粒子

Investigator)であり、是非とも成功させたい。

降下の可能性はきわめて低いといえる。この VLF 伝搬

圏・電離圏結合

以上、即ち下部電離層異常は神戸地震の効果である可能

4.

VLF/LF 送信波の受信による方法（能動実験）
VLF 送信局は航行用としてのオメガ局など多数が世界性が極めて高いと言える。前述した DEMETER 衛星のパンフレットには地震に伴う電離層擾乱の明瞭な例として図８が引用されている。

地震に伴う電磁気現象のいろいろ

7

本 VLF 送信波による方法では地震に伴う擾乱域はほぼ送信局−観測点を結ぶ大円の近くであることからいろ
いろな送信局−観測点のパスを考えてネットワークを組
むことにより擾乱域を同定することも可能であろう。
我々は NASDA フロンティアの枠内にて国内に 7 観測点を構築し，各観測点では（1）CHI（中国）局，（2）NWC（オーストラリア）局，（3）NPM（ハワイ）局，と（4）JJY（40kHz，福島県）を受信することによりほぼ日本全土をモニタすることが可能となっている（図 9参照）。ULF 波のような局所観測と異なり，本 VLF/LF
観測は積分観測であり，事例の数を増やすことが容易であり，すでに統計処理を行い得る事例を持っている。
近年，同様の擾乱が中波の放送波を用いても観測されている。
図 9 国内ネットワーク

Fig. 9 Network of VLF receivers in Japan (7 observing
stations). At each station we observe 3 VLF
transmitters (from China, Hawaii and Australia)
and 1 LF transmitter (JJY).

5.

見通し外 VHF 波の受信
串田氏は FM 波の異常な見通し外受信について調査し，どうも地震に関係しているのではないかとの結論に達した。同氏はこの事実を積極的に使用し，更に受信局を著しく増加させる事により地震予知の公開実験を行っている。そのメキャニズムに関しては同氏は電離層擾乱によるものとしている。
近年，この串田法に対して科学的な調査が多数機関によって行われて来ている。電通大，千葉大，広島市大，東京学芸大グループなどである。先ず，電通大グループ
は FM 仙台を対象とし，方位測定を駆使した研究を行った。その結果，（1）見通し外 VHF 波は事実受信されることがあり，地震と関係する可能性が高いこと，（2）方位測定からどうも入射角は水平方向に近く，大気圏の擾乱による反射であることを突きとめた。我々のこのテーマに関する更なる発展としては、（１）金沢にて FM 仙局を受信し、調布データとの有機的比較による見通し外
FM 波の反射域の同定、（２）和歌山―静岡パス、鹿児
島―大阪パスの構築を終了している。広島市大グループ
は高感度の受信器を開発し，2 周波を同時に見るなどの図 8 神戸地震の時の VLF 送信局（対馬）と受信点（犬吠）の位置関係（a）と犬吠での位相の変化（ｂ）

Fig. 8 (a) Relative location of VLF transmitter (atTsushima) and a receiving point (Inubo). The epicenteris givin by a cross. (b) Sequential plot of the diurnal
variation of phase at Inubo. Seismic effect appears as
significant changes in terminator times.

改良を行っているし，千葉大は東南アジアのテレビ放送
波が地震に伴う電離層擾乱により受信されるなど新しい結果を報告している。この発生機構の解明のため電通大グループは干渉計システムを現在開発中であり、予備観
測では満足すべきデータが出ており、近々本格的観測に入る予定である。
更なる観測データの蓄積とメキャニズムを同定する観測手法の開発が急務である。

8

早川正士

6.

リモセンによる地表面温度の上昇（2005 年１月）

表 1 の一番下の欄にある手法で，観測手法の高度から一番下に書いてあるが，物理的には地圏内での地球化学的プロセスと密接に関係し、自然放射の欄とも関連しているものである。我々 NASDA グループ（Tronin を中心として）の多くの事例解析から，どうも地震前に将来の震央近くの断層において地表面温度が数度上昇することを確認している。近年米国 NASA グループも米国での地震に対して同様の事実を認めている。本研究は地圏での地震活動が大気圏の擾乱をトリガーする機構の解明にも
つながる。

7.

短期的地震予知の実現に向けて
以上地震前兆電磁気現象を記述してきたが，かかる電磁気現象が（1）前兆性および（2）遠隔性（伝搬性）の

図 10

地圏・大気圏・電離圏結合機構の説明図

Fig.10 Schematic illustration of possible channels of
the lithosphere - atmosphere - ionosphere
coupling.

理由から短期的地震予知に極めて有望なものと理解されよう。我々の研究を中心とした考察から、すでに地震の短期予知の観点からは（１）ULF 放射と（２）VLF 送信

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界的に認知されつつある。もちろん，観測的にも理論的にも解明すべき興味深い問題が多く，多くの努力が望まれることはいうまでもない。
学問的には地圏の効果が如何に大気圏や電離圏まで影響するかという問題が注目され、我々が提唱した「地圏・大気圏・電離圏結合」という言葉は我々ソサエティの合言葉となっている。図 10 は我々が提唱する可能な結合機構をまとめたものである。現時点では、三つのチャンネルが考えられます; (1) Chemical channel, (2)acoustic channel と(3) electromagnetic channel である。
（1）の化学チャンネルは地震の前に地下からのラドン放出等に大気の導電率の変化に伴う、大気電界の変調が電離層擾乱を引き起こすものである。
（2）の音響チャンネ
ルは大気振動（主としては大気重力波、大気音波）によるエネルギーの下部電離層への伝達によるもの。最後の（3）の電磁チャンネルは電磁波による結合で、地震前兆の電磁波（ULF 波等）による直接的電離層加熱・電離や ULF 波が磁気圏へ侵入し内部放射体プロトンと相互作用し、電離圏へ粒子を降下させるなどするものである。
特に，第一の chemical channel と，第二の acoustic
channel についての考察が重要になると思われる。我々を含め世界各国にて精力的にこちら機構の追究が行われている。

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