Seismic wave - Jishinha (English spelling) Seismic wave

The waves that transmit the mechanical disturbances caused by earthquakes are considered elastic waves. Seismic waves consist of body waves and surface waves.

Body waves are waves that travel three-dimensionally inside a medium, and there are two types: P waves and S waves. The speed at which P waves travel is faster than that of S waves, and the ratio varies depending on the Poisson's ratio. The Poisson's ratio of rocks that make up the crust and upper mantle is thought to be around 0.25, and in this case the speed ratio is around 1.73. Body waves travel while repeatedly being reflected and refracted at discontinuous surfaces inside the Earth.

By observing how body waves propagate, it is possible to estimate the velocity distribution of P waves and S waves inside the Earth. A method called body wave tomography is widely used to estimate three-dimensional velocity distribution. This method uses data on the time it takes for seismic waves emitted from the source to reach multiple observation points to determine the seismic wave velocity at each point inside the Earth that the seismic waves have passed through.

Surface waves are broadly divided into two types: Rayleigh waves and Love waves, which are generated effectively in earthquakes with shallow epicenters. Surface waves are waves that travel two-dimensionally along the earth's surface, so the rate attenuation of wave energy is smaller than that of body waves. Surface waves can also be used to estimate the velocity distribution inside the earth. In this case, a technique called surface wave tomography is used, and is mainly used to estimate the seismic wave velocity structure in the shallow part of the earth.

Both tomographic techniques have been made possible by the availability of data from many stations and the advent of high-speed, large-capacity computers.

When you feel earthquake motions at a relatively distant location from the epicenter, you may notice that at first there is a small, rattling tremor, then a large, rattling tremor, and then a slow, swaying tremor. These correspond to P waves, S waves, and surface waves, respectively. Near the epicenter, surface waves are mixed in with the body waves, making them difficult to distinguish, and S waves generally have the largest amplitude. As you move away, surface waves attenuate less and therefore have the largest motion.

[Teruo Yamashita]

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

地震の発生により引き起こされた力学的擾乱(じょうらん)を伝える波で、弾性波とみなされる。地震波は実体波と表面波からなる。

　実体波は媒質内部を三次元的に伝わる波で、P波とS波の2種類がある。P波の伝わる速度はS波の伝わる速度より大きく、その割合はポアソン比によって変わる。地殻や上部マントルを構成する岩石のポアソン比は0.25くらいと考えられているが、このとき速度の比は1.73くらいである。実体波は地球内部の不連続面で反射・屈折を繰り返しつつ伝わっていく。

　実体波の伝わり方を観測することにより、地球内部でのP波やS波の速度分布を推定することができる。三次元的な速度分布の推定には、実体波トモグラフィーという手法が、広く使われている。これは、震源から放射された地震波が多数の観測点に到達する時間をデータとして用いて、地震波が通過した地球内部の各点での地震波速度を求める手法である。

　表面波は大別するとレイリー波とラブ波の2種類があり、浅い震源をもつ地震の場合、効果的に発生する。表面波は地表に沿って二次元的に伝わっていく波なので、実体波に比べて波動エネルギーの減衰の割合は小さい。表面波を使って地球内部の速度分布を推定することもできる。この場合、表面波トモグラフィーという手法が使われ、主として地球浅部の地震波速度構造の推定に用いられる。

　いずれのトモグラフィーの手法とも、多数の観測点でのデータが利用できるようになったことと、高速大容量コンピュータの出現により可能になった。

　震央から比較的離れた所で地震動を感じるとき、初めことことと小さく揺れ、次にがたがたと大きく揺れ、その後ゆらゆらとゆっくり揺れるのに気がつくことがある。これがそれぞれP波、S波、表面波に相当する。震央の近くでは、表面波は実体波のなかに混ざっているので識別は困難であり、一般にS波の振幅がいちばん大きい。遠方にいくにしたがい、表面波は減衰が少ないので最大動になってくる。

［山下輝夫］

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例