震度
この震度概念の導入は、物体が地震動を受けることによってかかる力(地震力)の算出を簡明にした。
いま、(質量ではなく)重量 W kg重 の物体が α Gal の地震動を受けたとする。このとき、物体の質量を m とすると、ニュートンの運動方程式から地震力 F は
F = m α {\displaystyle F=m\ \alpha }
となる。ここで、重力加速度は地球上ではほぼ一定の g であることから m = W/g となるので、
F = m α = W g α {\displaystyle F=m\ \alpha ={\frac {W}{g}}\alpha } = ( α g ) W = K W {\displaystyle \left({\frac {\alpha }{g}}\right)W=KW}
が導かれる。
すなわち、重量 W kg重の物体が震度 K の地震動を受けるとき、地震動の方向に
地震力 F = KW (単位:kg重)
を受けることとなる。
震度階級は、断層破壊で放出されるエネルギーの大きさを表すマグニチュード(地震のエネルギーの規模)とは異なり、観測する地点によって全く異なる。なお、マグニチュード(規模)が大きな地震ほど、最大震度階級も比例する形で大きくなる関係にある。震源が浅い直下の地震では、マグニチュードの値と気象庁震度階級の値がほぼ同じ数値になることが経験的に知られていて、例えばマグニチュード4程度の地震では最大震度はおおむね4以下(計測震度4.5未満)となることが多い。ただし、地盤の固さや震源の深さなどにより、最大震度は比例関係から外れ大きくなる場合がある。その地震によって各地で観測されたうち、最大の震度階級を最大震度階級(maximum seismic intensity scale)という。
原則として、震度階級は震源(震央)からの距離に逆比例し、震源から遠いほど震度階級は小さくなる。最大震度階級は震源の直上である震央付近となるのが普通で、震度階級の広がりを地図上に表すと同心円に近い分布をとる。