地震のマグニチュードとエネルギー

地震の規模は、関与する物理的力が非常に広範囲に及ぶため、対数スケールで測定されます。モーメントマグニチュードは M_w = 2/3 log₁₀(M_0) - 9.1 として定義され、断層のすべりによって放出される実際のエネルギーを測定する地震モーメント M_0 に比例します。エネルギーとマグニチュードの方程式にある1.5の係数のため、マグニチュード6の地震はマグニチュード5の地震より10%や20%多いエネルギーを放出するのではなく、約31.6倍のエネルギーを放出します。マグニチュード8はマグニチュード5の約31,600倍のエネルギーを放出します。この極端なべき乗則分布が、微小な地震が構造的ストレスをほとんど解消できない理由です。

このツールは、マグニチュードという抽象的な1つの数字を、目に見える形——ジュール単位のエネルギーとTNT換算の重量——に変換します。この翻訳こそが尺度を意味あるものにします。たとえばマグニチュード6の地震は約 6.3 × 10¹³ J の地震エネルギーを放出し、これは広島の原子爆弾とほぼ同じです。マグニチュードを動かしてTNTの数値が跳ね上がるのを見ると、つかみどころのない尺度が直感的な比較に変わります。

これほど大きなエネルギーは地面を揺らすだけでなく、地球そのものを組み替えます。2011年のマグニチュード9.0の東北地方太平洋沖地震は、地球の質量を中心へ寄せて自転をわずかに速め、1日を約 1.8 マイクロ秒短くし、地球の質量がつり合う軸を約 17 cm ずらしました。2004年のマグニチュード9.1のスマトラ島沖地震は、1日をさらに約 6.8 マイクロ秒縮めました。あなたが探っているエネルギー尺度は、文字どおり時計でもあるのです。