質問: 地震のp波の継続理由と収束までの時間を教えてくださ 初期微動継続時間の定義はわかります。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%e5%88%9d%e6%9c%9f%e5%be%ae%e5%8b%95 一つの衝撃で多くの振動を生じたときに、(縦波 弾性波)と(横波 たわみ波)が発生するそうです。 一つの衝撃でいろいろな波の成分に分かれるのでしょうし、その成分毎に伝達速度が違うのであれば、震源がら離れた場合に、最初に振動が到達したあと、いろいろな速度成分の振動が順次到着し、最終的に到達した振動が通過すると、観測地点の振動は収束するのだろうとも思います。そうであれば、観測地点では最初の振動の到着から最後の振動の収束まで、連続的に振動することがわかります。 しかし、地震の説明では、(縦波 弾性波)と(横波 たわみ波)の2波が発生し、その伝達速度がことなるとなっています。そのようになるのであれば、(縦波 弾性波)が4km/s、(横波 たわみ波)が7km/sだとすると、観測地点では、(縦波 弾性波)が通過収束してしまってしばらくしてから(横波 たわみ波)が到着することになりそうです。 http://www.hinet.bosai.go.jp/about_earthquake/png/fig3.2.png 上記の図のようになるのであれば、そうかなと理解できるのですが、初期微動継続時間やp-s波についての説明に使われる多くの図は同じ程度の振幅が初期微動継続期間中継続するように見えるのが不思議です。(s波の中にも、初期微動のような波形が重畳しています) http://ja.wikipedia.org/wiki/%e5%88%9d%e6%9c%9f%e5%be%ae%e5%8b%95 震源地で同じ程度の振動が連続して起きているならば、そうした現象としても理解できますが、丁度同じ大きさの振動が継続して起きているような偶然が一般的だとも思えません。初期微動のp波の反射波・表面波が後続したにしても、p波到着からs波到着まで、似たような振幅が継続するような偶然になるものとは思えません。 ~~~~~~~~ 質問のまとめ ~~~~~~~~~~~~~~ 多くの地震波の図に示されているp波は、なぜs波の到着時間・時刻まで同じような振幅で継続するのでしょうか。 s波到着時刻・時間以降も、p波が継続しているように見えます。p波と同じような振幅が継続する理由とその継続時間を決めている要素はどのようなものでしょうか。 s波もある時間継続してから収束します。下記の図では、s波もだらだらと同じような振幅が続いています。これは震源での一回の振動が観測値ではこういう波形として現れるのでしょうか。減衰する振幅のように見えないのはなぜでしょうか。これも反射波・表面波の重畳した結果が同じ振幅が継続するような形にしているのでしょうか。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%e3%83%95%e3%82%a1%e3%82%a4%e3%83%ab:1906_san_francisco_earthquake_seismograph.gif よろしくお願いいたします。
回答: 1.について補足でご質問を頂きましたのでお答えします。 280kmも離れると、地震波の伝播経路はものすごく複雑になります。プレートで跳ね返って来たもの、プレート境界をしばらく伝わってきたもの、火山のマグマを通ってきたもの、火山帯で何度も反射と屈折を繰り返したもの、地表で3回くらい反射したもの、ずっと深い場所を通ってきたもの、......。 そういういろいろな波があとからあとからやってくるわけです。 反射や屈折を繰り返し、長い経路を通ってきた波は当然減衰もします。波の強さ(振幅)は直達波(ダイレクトで伝わってきた波)の1000分の1くらいかもしれません。でも経路が800くらいあるかもしれません。結果として、波の強さは800/1000、ほとんど弱まりません。散乱というのはそういうものです。 やや話が脱線しますが、地震学にはコーダqという考え方があります。地震計で観測された地震波はゆっくりゆっくり減衰していくわけですが、その減衰の仕方と地球の内部構造の複雑さには相関があるというものです。そこで減衰具合から地球の内部を知ろうというものです。 また、今回は280kmということでしたが、仮にプレート境界からも火山からも遠い場所でm1という非常に小さな地震が発生し、その地震波を28km離れた場所で観測したとします。この場合、p波とs波がポンポンと見えるだけで、p波とs波の間はほとんど振幅がありません。地下構造が複雑でないので、散乱が起こらないからです。 サンフランシスコ地震の波形について これは横軸のひと目盛が100秒ですから、p-s時間は600秒、つまり10分です。震源から9100kmも離れた場所の記録のようです。 このようにp-s時間が長くなっても散乱の影響は存在します。マントルで反射してきた波、地球の核で反射してきた波、マントルを何度か通過した後に1回地表で反射した波、などなどいろいろな経路が考えられるからです。 ただ、特徴的な経路があって、とくに地表で1回反射した波(pp波)や2回反射した波(ppp波)は振幅が大きくなりやすいことが知られています。ご質問にある図も、pp波、ppp波のところに線が入れてありますね(思ったほどはっきり見えないと思われるでしょうが)。 あと、p-s時間が長いということは、それだけ震源から遠いということです。波が遠い場所まで届くのは大きな地震です。すると5.の効果もかなり効いてきます。 最後になりますが、地震計には得意不得意があって、近い地震のp波を見るのが得意なものとか、s波よりももっと後からやってくる表面波を見るのに適しているものとか、いろいろな地震計があります。また、フィルタをかけたりもします。サンフランシスコ地震の波形もそういった影響があります。 同じ地震を同じ場所で観測したとしても、地震計やフィルタによってとんでもなく違うように見えたりしますので、その点はよく注意してください。