【中1理科】ウサギとカメでわかる!P波とS波の違いとは??

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地震のP波とS波の違いって何??

こんにちは!この記事を書いているKenだよ。タンパク質、とりすぎたね。

 

中1理科では地震について勉強していくよね。ここまで、

とか見てきたけど、今日はもう一歩踏み込んで、

P波とS波の違い

を復習していこう。

 

P波とS波とは簡単に言ってしまうと、

地震が発生した時に生じる波の種類

のこと。

地震が発生した時に波が生まれて、この波経由でぼくらは地震の揺れを感じることになるんだけど、

P波とS波 違い
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その波が2種類あるんんだ。

その2種類が、

  • P波
  • S波

の2つってわけね。

P波とS波 違い

ってことでまずは一旦、P波とS波は地震によって生じる波の種類だとしっかり認識しておこう。

次にそれぞれの波の違いについて詳しく見ていこう。

 

 

P波とは何者??

まずP波からだね。

P波とS波 違い

P波のPとは「Primary(最初の)」と言う英単語の略だから、

最初に来る波

って意味があるんだ。

P波とS波 違い

このP波の特徴は次の3つ。

 

1. 伝わる方向に振動する縦波である

P波は縦波。縦波とは、

伝わる方向に振動する波のことだね。

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P波とS波 違い

ちょうどこの動画のように、バネのおもちゃを輪っかが並ぶ方向に振動させてやると縦波が生じるわけ。

 

 

2. 速度が速い

この縦波は伝わる速度がむちゃくちゃ速い。

P波とS波 違い

 

3. 初期微動の原因になる

で、このP波と言うやつは当然ながら、進みながら地面を揺らしていくよ。

このP波が通過することが原因となって引き起こされる揺れが「初期微動」となるんだ。

初期微動とは復習すると、

地震の揺れのうち、最初に来る小さな振動のこと

だったね。

初期微動 主要動 初期微動継続時間

 

S波とは??

次はS波。

P波とS波 違い

S波とは、

Secondary Wave(二番目に来る波)

の略で、P波の次の二番目に観測者の元にやって来るからこう言う名前がついているんだ。

P波とS波 違い

S波の特徴は次の3つ。

 

1. 進行方向とは直角に振動する

S波は進行方向と直角の方向に振動する「横波」として伝わるよ。

P波とS波 違い

P波と同じように、バネのおもちゃで横波を作るとすると、ばねが伸びている方向とは直角の真上に引っ張って振動させる。

すると、このような横波が生じることになるんだ。

 

 

2. 速度は遅い

S波は横波として伝わるからちょっと遅い。

P波とS波 違い

進行方向とは直角に振動しているから、進行方向に振動しているP波と比べると速度が遅くなってしまうんだ。

 

3. 主要動を引き起こす

地震の揺れには、

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  • 初期微動
  • 主要動

の2種類あったけど、このうちS波は「主要動」を引き起こすことになる。

初期微動 主要動 初期微動継続時間

S波は進行方向とは直角に揺れている波だから、当然、観測地点も直角に揺れることになるので大きな揺れとして感じやすくなるね。

 

 

P波とS波の速度の差が初期微動継続時間を生み出す?

P波とS波の違いは大体わかったかな??

中でも大事なのが、

P波とS波の速度の違い

だね。

 

この2種類の波が伝わる速度が違うから、

震源からどれだけ観測地点が離れているかによって2種類の波が到達する時間差も大きくなるんだ。

つまり、

震源から離れれば離れるほど初期微動継続時間(初期微動開始から主要動開始までの時間)が大きくなるってことね。

初期微動 主要動 初期微動継続時間

これをどういうことか

うさぎとかめ

の昔話を使って説明しよう。

 

うさぎはカメよりも速いから、ここではウサギをP波、カメをS波に例えよう。

たとえば、うさぎが毎秒5mの速さで走れるとして、かめは毎秒1mの速さで歩けるとしよう。

 

 

もし、10mの距離を同時にスタートして競争したとすると、二人のゴール時間は、

  • うさぎ:2秒
  • カメ:10秒

になるね。よって、この場合の2種類の生物のゴールの時間差は8秒になる。

今度はレースの距離を500mに伸ばしてみよう。この時、ウサギとカメのゴールまでにかかった時間はそれぞれ、

 

  • うさぎ:100秒
  • カメ:500秒

になるから、両者のゴールの時間差は400秒ってことになる。これはさっきの10m競争と比べると392秒も時間差が大きくなってるよね。

だから、両者に速度の差があると、進んだ距離が長ければ長いほど、ゴール地点に到達するまでの時間差が大きくなるんだ。

 

P波とS波にも速度の違いがあるから、もちろん、同時にスタートしてもある地点に到達する時間はそれぞれ異なるよね。

このスタート地点(震源)からゴール地点(観測地点)までの距離が長ければ長いほど、P波とS波の到達時間の差が大きくなるってわけね。つまり、初期微動継続時間が長くなるのさ。

 

P波とS波の速度の違いから、初期微動継続時間を求める問題をよくテストに出てくる。

まずはこの記事でP波とS波の基本をマスターして、次の初期微動継続時間を求める問題にチャレンジしてみてね。

 

そんじゃねー

Ken

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