地震波

地震波：地球を揺るがす波の全貌

地震は、地球内部の断層運動によって発生する現象です。この断層運動は、周囲に強力なエネルギーを放出し、それが波として地中や地表を伝わるのが地震波です。地震波は、その伝播様式によって大きく分けて実体波と表面波の2種類に分類されます。

実体波：地球内部を伝わる波

実体波は、地球内部を伝わる地震波です。大きくP波とS波の2種類があり、それぞれ異なる特性を持っています。

P波（Primary wave）：最初に届く圧力波

P波は、進行方向と平行に粒子を振動させる縦波です。固体、液体、気体のいずれの媒体でも伝播することができ、速度は岩盤中で秒速5～7キロメートルと非常に速いため、地震発生後最初に観測されます。この最初の揺れを初期微動と呼びます。P波の速度は、媒体の弾性定数と密度によって決定されます。

S波（Secondary wave）：大きな揺れを引き起こす横波

S波は、進行方向と垂直に粒子を振動させる横波です。固体のみを伝播し、速度は岩盤中で秒速3～4キロメートルとP波より遅いです。P波に続いて到達し、大きな揺れ（主要動）を引き起こす原因となります。S波は、断層破壊によって発生する地震では振幅が大きくなる傾向がありますが、爆発などでは発生しません。

T波（Tertiary wave）：海中を伝わる波

T波は、P波・S波に続く第3番目の波で、海水中のSOFARチャネルと呼ばれる低速度層を伝わるため、海中地震計や海岸線付近で観測されます。速度は秒速1.5キロメートル程度で、水中音波の伝播速度と同等です。比較的浅い海底付近の地震だけでなく、深発地震でも発生することがあります。近年では、海底地震計や沿岸部の観測によって、T波と津波の発生が同一の事象に起因している可能性が示唆されています。

後続波：反射と屈折で生じる波

P波とS波は、地球内部の不連続面や地表で反射や屈折を繰り返しながら伝播します。これらの波を後続波と呼びます。pP波、PP波、PKP波、PKIKP波など、様々な種類があり、それぞれの伝播経路によって命名規則が定められています。地殻内部の構造や不均質性による反射波、屈折波、散乱波なども観測されます。

表面波：地表を伝わる波

表面波は、地球の表面を伝わる地震波で、レイリー波とラブ波の2種類があります。周期が長く、振幅も大きいため、地震による被害に大きく影響します。

レイリー波（Rayleigh wave）：水面波のような動き

レイリー波は、水面を伝わる波のような動きをする表面波です。上下動と水平動を組み合わせた楕円運動で、地表を伝播します。速度はS波と同程度かやや遅く、観測は比較的容易です。

ラブ波（Love wave）：水平方向の揺れ

ラブ波は、進行方向と垂直な水平方向に粒子を振動させる表面波です。速度はレイリー波よりやや速く、地表に水平方向の大きな揺れを与えます。

地球自由振動：地球全体の振動

M8クラスを超える巨大地震では、地球全体が振動する現象が観測されます。これは地球自由振動と呼ばれ、膨張・収縮を繰り返すものと、ねじれ振動を行うものの2種類があります。それぞれの振動様式は、空間的な周期によって複数のモードに分類されます。

空気振動：地震による大気振動

地震によって発生する空気振動は、地表の振動が空気中に音波として伝わる現象です。地震だけでなく、火山噴火、核爆発、巨大隕石の衝突などによっても発生します。長周期の音波（気圧波、地震音波）として伝播し、津波早期警戒システムへの応用も研究されています。

低気圧と地震波

非常に発達した低気圧（爆弾低気圧）によっても、P波とS波が発生することがあります。

まとめ

地震波は、その伝播様式や発生原因、観測方法など、多様な特徴を持つ現象です。地震波の研究は、地震発生メカニズムの解明や地震防災に大きく貢献しています。今後も継続的な研究が求められています。

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