地震の指標を解説！マグニチュードと震度

地震の指標は、我々の安全と災害管理において極めて重要だ。地震は地球上で頻繁に発生し、その規模や影響は幅広いものがある。

震度は地震の揺れを地表で感じる程度を示し、地域ごとの被害の予測に役立つ。一方、マグニチュードは地震のエネルギーの大きさを表し、科学的な評価に使用される。

これらの指標を理解することは、地震に対する適切な対策を講じ、私たちの安全を確保するために不可欠だ。本稿では、震度とマグニチュードの基本的な概念から、それらがどのように地震の理解と対処に役立つのかについて詳しく探求していく。

地震の大きさ

地震の大きさを示す方法は、主に2つのタイプがある。

マグニチュード（M）は、地震の規模、断層の大きさ、または地震時に放出されるエネルギー量を示す指標だ。

震度は地表の各地点での揺れの強さを表す。

「ある地震の震度」という場合、その地震におけるすべての観測地点の中で最も強い揺れを指す。

マグニチュード

通常、地震の規模を示す方法は、エネルギー量を表す「マグニチュード」（Mと表記）を用いる。

マグニチュードには、異なる計算方法に基づき、いくつかの種類がある。それぞれの種類を区別するために「M」の後に特定の記号が付く。

モーメントマグニチュード（Mw）

一般的に、地震学では「モーメントマグニチュード（Mw）」が最も広く使用されている。一方、日本では「気象庁マグニチュード（Mj）」が広く採用されている。

各観測機関が独自のマグニチュードの種類を使用する場合もあるが、これらの値はできるだけ一致するように調整されている。

これらのマグニチュードは、チャールズ・リヒターが定義したバージョンを改良したものだ。地震の最大振幅の対数を基にしている。

モーメントマグニチュード以外のすべての指標は、8.5以上の巨大地震や超巨大地震では限界に達する傾向がある。

この制限を克服するために、地震モーメントから計算される「モーメントマグニチュード（Mw）」が一般的に地震の規模を示す指標として使用され、これは「M」と略記される。

気象庁マグニチュード（Mj）

日本では、気象庁が独自の「気象庁マグニチュード（Mj）」を提供し、日本ではこれも単に「M」と表示されることが多い。

一方、多くの国では「表面波マグニチュード（Ms）」や「実体波マグニチュード（Mb）」を単に「マグニチュード」と呼ぶのが一般的である。

エネルギー

Mが1つ上がるとエネルギーは約31.6倍増加し、2つ上がると約1,000倍増加する。

人類の観測史上、最も大きな地震である1960年のチリ地震（Mw9.5、Ms8.5）が記録されている。

地震のマグニチュードについても、異なる機関によって異なる場合や、複数の値が発表されることがある。

例えば、東北地方太平洋沖地震のマグニチュードは9.0とされているが、これはモーメントマグニチュードであり、従来の気象庁マグニチュードでは8.4である。

また、この値は発生直後から何度か訂正され、気象庁マグニチュードで7.9から始まり、後に8.4、さらにモーメントマグニチュードで8.8と修正され、最終的には9.0となった。

一方、アメリカ地質調査所（USGS）は独自にモーメントマグニチュード9.0と報告している。

マグニチュード(Ms)	名称	想定される被害
9+	巨大地震	数百 〜1,000 kmの範囲で大きな地殻変動　広域の大災害・大津波
8.5		内陸で広域の大災害 海底なら大津波
8.0
7.5	大地震	内陸では大災害　海底なら津波
7.0
6.5	中地震	震央付近で小被害 M7に近くなると大被害
6.0
5		被害は少ない
4	小地震	震央付近で有感、震源が浅いと軽被害
3		震央付近で有感となる場合がある
2	微小地震	まれに有感
1
0	極微小地震
-1

震度

地震の強さを評価するために、速度、加速度、変位などの数値が用いられる。建築と土木工学では、応答スペクトルやSI値といった指標も一般的に用いられる。

人間の感覚、周囲の物体、建造物への影響を考慮して、地震の強さを客観的に評価するために、「震度」と呼ばれる指標が一般的に利用されている。

震度は、異なる国や地域でさまざまな名前で呼ばれている。

日本では気象庁震度階級（通称「震度」）
アメリカ合衆国では改正メルカリ震度階級
ヨーロッパではヨーロッパ震度階級（EMS）
CIS諸国、イスラエル、インドなどではMSK震度階級

が使用されている。他にもいくつかの指標が存在する。

震度と地質

一般的に、地震の規模が大きいほど、震度も高くなる傾向がある。

しかし、地震の発生地からの距離、断層の滑り方向、断層の破壊伝播速度、地盤の構造や性質、地震波の特性などによって、地表での振動は大きく異なる。

水や空気が多く含まれ、土壌粒子の結合が弱い柔らかい地層では、さらに新しい地層では振動が増幅される傾向がある。

一般的には軟弱地盤として知られる平野地帯、河川沿い、埋め立て地などが振動しやすい傾向がある。地盤改良や適切な基礎方式を使用することで振動を軽減することは可能である。

東北地方太平洋沖地震の震度

東北地方太平洋沖地震は震度7と評価された。最大震度は、宮城県の栗原市だけで観測され、東京都では震度5強（千代田区の大手町など18地点）から震度3（奥多摩町など3地点）までの範囲であった。

各市町村ごとの震度

各市町村ごとの震度は、その地域内の複数の観測点の中で最も振動が大きかった値である。

また、震度は、その地域を代表する地点に設置された震度計が示す目安である。

実際の地域に合わせると、地盤の状態によって近隣の観測点と最大で1程度の差が生じることがある。そのため、被害の実態と地点ごとの震度が必ずしも一致しないことがある。

揺れの速さと揺れによる加速度

地震の揺れの速さは、カイン（kine、センチメートル毎秒）という単位で表される。

同様に、地震の揺れによる加速度は、ガル（gal、センチメートル毎秒毎秒）という単位で示される。1秒間に1カインの加速度は1ガルに等しい。

この加速度は、物体を固定していない場合、重力加速度を超えることがあり、その結果、どんなに重たい物体でも床に対して動くことがある。

日本は地震が多い

世界中で年間約50万回の地震は、現行の観測ネットワークと機器を使用して観測されている。そのうち、約10万回は、揺れを感じることができる有感地震である。

M5以上の地震は平均して年間約1,500回発生し、M2以上の地震は平均して年間145万回発生している。

世界中で発生する地震の約10％が日本周辺で発生しているとされている。1996年から2005年の間に発生したM6以上の地震のうち、約20％が日本で発生しているという統計データがある。

そのため、客観的に見ても日本は地震が多い国と言える。

地震の頻度を正確に把握するのは難しい

過去と比較して、地震の頻度が増加しているかどうかを全世界的に評価することは現時点では難しい。

地震の発生データは地震計の精度や観測ネットワークの状態などに影響を受けるためだ。

世界的に見ても、微小地震や極微小地震を捉える観測ネットワークは限られており、特に、海底ではこの傾向が顕著である。

したがって、地震の発生頻度の変化を全世界的に確実に評価することは難しいのが現状である。