大木快です！
受験ドクターで算数・理科の授業を担当しています。
小６生の皆さんは、９月に入るといろいろなテストがあり、過去問もやり始めている時期ではないかと思います。
習った事はうまく使えていますか？
知ってるんだけど、うまく答えが出せない、とか…そうなんです。たとえば「西高東低」は出てくるんだけど、衛星写真になると選べない…こういったケース、多くあります。ここからの学習では、実戦でどのように聞かれるのか、とセットで知識を入れ直しましょう。点数が上がってきますよ！
さて今回は、地震の波の「伝わり方」を扱います。
まずは前回のおさらい。
地震波には、
・Ｐ波 縦波＝進行方向の振動を伝える
・Ｓ波 横波＝進行方向に垂直な振動を伝える
の２種類があり、Ｐ波のほうがＳ波よりも伝わる速さが大きく、ともにジェット機より速い
というところまでお話ししました。
その速さですが…
Ｐ波：５～７ｋｍ／秒
Ｓ波：３～４ｋｍ／秒
という、とてつもない速さで伝わります。Ｓ波の速さはジェット機の約１０倍ということになります。
さて、２つの波の速さが違うということは…
到着するまでの時間が違う
ってことですね！ 「時間差攻撃」といってもよいでしょう。
たとえて言うなら、
１．打ち上げられた花火が光ってから２，３秒後に「ドーン」という音が聞こえる。
２．稲光が見えてから、１０秒くらいして、「ドカーン」という雷の音が聞こえる。
３．駅伝を沿道で観戦していると、先頭が通過してからしばらくして、最後尾が通過する。
といったところでしょうか。どれもよいたとえなのですが（笑）、今回は、うーん、３番が近いかな、と思いますね。１番と２番は経験上わかりやすいのですが、どうしても光は瞬時に伝わるものとして扱ってしまいますからね。
それに比べると、３番は、「足の速いＰ君と、それより少し遅いＳ君の競走」
にたとえることで「時間差」をとらえやすくなるんです。一般にスタート直後は集団で駆け抜けますが、次第に、前後の距離が長くなり、集団が分かれ、…時間差が大きくなっていきますよね。
「時間差攻撃」が教えてくれるもの
それではここから、２つの波が伝わっていく様子を、例題を用いて説明していきます。子ども向けに強引なストーリーに仕立てています。Ｐ＝のび太、Ｓ＝ジャイアン、と思ってお読みください。
「大変だ、Ｓ君が怒っている！」
逃げ足の速いＰ君は、猛ダッシュで逃げています。逃走先のすべての町でみんなに警告しています。
それを聞いた町の人々は、「あのＳ君が怒っている…」と恐れおののき、
ブルブルと震え始めました。怒っているＳが来るだけで、大きなとばっちりを受けるからです。
するとしばらくして、Ｓが「おい、Ｐのやつ、どこに逃げたんだぁ」とものすごい剣幕でやってきました。町は激しく動揺しました。
それでは問題です。
問題１ Ｐ、Ｓの速さをそれぞれ７ｋｍ／秒、４ｋｍ／秒として、２人の動く様子をグラフにしなさい。
２人の動く様子は、以下のようなグラフで表すことができます。
問題２ スタート地点から３５ｋｍ離れたＡ地点で、人々がブルブルと震えていた時間の長さを求めなさい。
グラフにＡ地点をかくと次のようになります。
２つの交点があらわすものは、「Ｐの到着」と「Ｓの到着」ですね。つまり
ということになります。したがって、かかった時間は
Ｐ君… ３５÷７＝５（秒）、Ｓ君… ３５÷４＝８．７５（秒）となり、
時間差の３．７５秒が、ブルブルと震えていた時間、ということになります。この２秒のことを
初期微動継続時間（Ｐ－Ｓ時間）
といいます。続いて
問題３ スタート地点から７０ｋｍ離れたＢ地点では、人々がブルブルと震えていた時間の長さは、Ａ地点の何倍になるでしょうか。
７０÷４－７０÷７＝７．５（秒）ですから、Ａ地点の２倍となります。
グラフで確認しましょう。
距離が２倍になっているので、計算しなくても「時間差も２倍」と、見て取れますね。
初期微動継続時間は、震源からの距離に比例する
ということがわかりましたね。
ここで、地震計の波形を紹介しましょう。中学入試にはおもりにペンがついたものが良く出されますが、実際にはコイルのついたおもりが磁石の中を揺れることで発生する電流を波形にしたものが主流です。
Ｐ波は伝わる速度は速いですがエネルギーは小さいので、到着しても大きく揺れることはありません。最初の揺れが小刻みなのはこのためです。これに対して、Ｓ波は大きな揺れを伝えますから、あるところから大きな揺れが起こっているのがわかります。これが問題文中の「激しく動揺」する部分にあたるわけです。
アの揺れを初期微動、イの揺れを主要動といいます。
そしてアの時間の長さが
初期微動継続時間（Ｐ－Ｓ時間）
でした。
ここであることが分かりましたよ。
初期微動継続時間が分かれば、震源からの距離がわかる
問題４ Ｃ地点では、人々がブルブルと震えていた時間の長さは１５秒だったといいます。Ｃ地点はスタート地点からどれだけはなれていたでしょうか。
問題２より、３５ｋｍで時間差＝３．７５秒ですから、これと比べて時間は４倍です。
よって距離も５倍。３５×４＝１４０ｋｍ と求めることができました。
実際に地震を感じたとき、「あ、地震だ」と思った瞬間から「大きな揺れ」になるまでの時間がおよそ何秒くらいか、心の中でカウントして覚えておきましょう。そして、カウントした初期微動継続時間（Ｐ－Ｓ時間）から、上のような計算式で震源までの距離を予想できたら、気象庁のホームページで実際の距離を確認してみると面白いと思いますよ。
さて第２回のまとめです。
Ｐ波到着…初期微動の始まり
Ｓ波到着…主要動の始まり
初期微動継続時間（Ｐ－Ｓ時間）…震源からの距離に比例する
いかがでしたか。心の中で時間をカウントする前に、安全確保をお忘れなく！
