地震波の周期

2011年3月11日に起きた東北・関東大震災は筆舌に尽くしがたい被害を生んだが、地震そのものより地震に伴う津波による甚大な被害が特徴である。
地震による振動で家屋の崩壊を引き起こす振動は、建物の固有振動と共鳴する周期が1秒~2秒あたりのものである。だから到来した地震波にこの周期の成分を多く含んでいるものは家屋に地震そのもので大きな被害がでる。不思議なことに、今回の地震はこの建物に大きな被害を及ぼす1秒~2秒の長周期成分が少ない。1秒以下の成分が大きいことが特徴である。この特徴は前回の宮城沖地震も同じ傾向にある。だから、宮城県周辺は耐震の備えが進んでいることによって地震そのものの被害が少ないわけではない。

加速度データのパワースペクトル(気象庁資料より)。横軸は周期で単位は秒で、縦軸は周期成分の相対的な強度である。宮城県沖(2003年)のグラフのピークが1秒以下の周期のところにあることがわかる。

地震波に含まれる周期成分の特徴が何によって決まるのか考えてみよう。それは地震を引き起こす地殻変動の空間的なスケールの大きさだと思われる。地殻を伝播する弾性波は伝播速度が5~7km/secである。仮に周期1秒の成分を作ろうとしたら、従って5~7km程度の規模の地殻が一斉に活動(地殻変動)すればよい。宮城県沖の地震はこの規模より可成り小さな領域がボコボコと地殻変動した結果なのだと思われる。地殻変動の空間スケールは小さいが、大きな地震であるので変動のずれはおおきなはずである。今回の地震の活動域が日本の東北から関東の太平洋沿岸に沿って500km程度の広い範囲になるが、地殻変動の空間スケールはその100分の1程度かもしれない。

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