震度とマグニチュードの違い
地震のエネルギーと揺れの強さを科学する
地震の震度とマグニチュードの違い。あなたはうまく説明できますか？ 最近発生した巨大地震を例にして、震度とマグニチュードの違いについてわかりやすく解説しました。
最大震度7、マグニチュード7.3を記録した1995年兵庫県南部地震（阪神淡路大震災）
（画像提供：阿智胡地亭のShot日乗）
震度とマグニチュード。どちらも地震の程度を表す指標ですが、震度が「ある地点での揺れの強さ」を表すのに対して、マグニチュード (magnitude) は「地震が発するエネルギーの大きさ」すなわち「地震そのものの大きさ＝規模」を表わします。
したがって、一つの地震に対してマグニチュードは一つの値（*注）しかありませんが、震度は測定地点ごとに異なる値を示し、一般には震央から離れるにしたがって同心円状に小さな値になります。地震波が「距離減衰」するためです。
震度とマグニチュードとは密接な関係にあり、マグニチュードが大きい巨大地震では、震度5弱以上の強い揺れを感じる範囲も広範囲にのぼります。
ただし、震度はあくまでも揺れの「結果」にすぎません。「原因」であるマグニチュードとは別物です。
震度が大きいからといって、地震のマグニチュードも大きいとは限りません。マグニチュードが小さな地震であっても、震源が浅い直下型地震では大きな震度が観測されることがあります。逆にマグニチュードが大きな巨大地震であっても、震央から遠く離れた地点では小さな震度しか観測されません。
震度とマグニチュード。両者には密接な関連はありますが本来「別物」です。両者を混同しないように注意しましょう。
＊注）マグニチュードは本来ひとつですが、実際には適用する計算式の違いにより、複数の異なる値が公表されることがあります。詳しくは後述します。
震度とマグニチュード
マグニチュードによる地震規模の分類
地震のマグニチュードは、地震が発するエネルギーの大きさを対数で表した指標値であり、エネルギーとマグニチュードとの関係は次式で表されます。
ここに、E：地震が発するエネルギー（単位はジュール）、M：地震のマグニチュード
この式から、マグニチュードMが1大きくなると、左辺のエネルギーEは31.62倍（＝10の1.5乗）、Mが2大きくなるとEは1000倍（＝10の3乗）大きくなることが判ります。
したがって、マグニチュードにするとたった「2」しか違わない地震でも、M9の地震はM7の地震の1000倍ものエネルギーをもった、とてつもない大きな地震であることが理解されます。
マグニチュードによる地震の大小の目安は次のようです。
マグニチュードと地震の大小の目安
| マグニチュード |
地震の大きさ |
| 1.0未満 |
極微小地震 |
| 1.0以上～3.0未満 |
微小地震 |
| 3.0以上～5.0未満 |
小地震 |
| 5.0以上～7.0未満 |
中地震 |
| 7.0以上～8.0未満 |
大地震 |
| 8.0以上～9.0未満 |
巨大地震 |
| 9.0以上～ |
超巨大地震 |
ちなみに、地球上で起こりうる最大の地震はM10までだと言われており、これまでに観測された地震の中ではチリ地震（1960年）のMw9.5が最大です。これ以上の規模の地震は実測でも地質調査でも発見されていません。
日本で観測された地震では、2011年東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）のMw9.0が最大です。
マグニチュードの種類
マグニチュードの計算式には多くのものが提案されており、代表的なものにリヒターマグニチュード（ Ml）、表面波マグニチュード（Ms）、実体波マグニチュード（Mb）、モーメントマグニチュード（Mw）、気象庁マグニチュード（Mj）などがあります。
このうち、地震学の分野ではモーメントマグニチュード (Mw) が広く使われます。また、日本では気象庁マグニチュード (Mj) が広く使われています。
モーメントマグニチュードとは、断層面をずらそうとする偶力のモーメント（＝地震モーメントMo）を考慮したもので、断層の岩盤がずれ動いた面積S（＝長さ×幅）と平均変位量D、および断層付近の岩盤の剛性率μ（＝岩石の硬さ）から断層運動の規模を直接計算するものです。
モーメントマグニチュードによると地震の規模をより適切に表すことができるため、地震学など学問分野での利用はもちろんのこと、アメリカ地質調査所をはじめ国際的にも広く使われています。
ただ、モーメントマグニチュードの値を求めるには震源域の広がりや断層の破壊状況を精査するなど詳しいデータが必要なため、地震発生直後に迅速に計算して速報することは困難です。
そのため、日本では、速報性に優れた気象庁マグニチュードが地震情報などで使用されています。日本で単にマグニチュード (M)というと、一般には気象庁マグニチュード (Mj)のことを指します。
気象庁マグニチュードは、周期5秒までの強い揺れを観測する強震計で記録された地震波形の最大振幅の値を用いて計算します。地震発生から3分程で計算可能であり、速報性に優れていることが大きな特徴です。多くの地震で、モーメントマグニチュードともよく一致することが確認されています。
ただし、気象庁マグニチュードでは、マグニチュードが8を超えるような長周期地震動が卓越する巨大地震では数値が頭打ちになり、地震規模を正確に表せなくなります（これを「マグニチュードの飽和」といいます）。そのため、長周期の波が観測されるようなMj5.0以上の地震については、気象庁マグニチュードに加えて、モーメントマグニチュードも解析して、後日公表されています。
地震の震度
震度とは、ある地点における地震の揺れの大きさを表した指標です。日本では気象庁が制定した震度階級が使われており、正確には「気象庁震度階級」といいます。
この気象庁震度階級（いわゆる震度）は、震度0（ゼロ）から震度7まであり、さらに震度5と6とを弱と強に二分して、合計10階級のレベルで表現しています。すなわち「震度0・1・2・3・4・5弱・5強・6弱・6強・7」の10階級です。
この震度は、かつては気象庁職員による体感観測および周囲の被害状況などから推定していましたが、平成8年（1996年）4月以降は、日本各地に設置した「計測震度計」により自動的に観測し速報しています。
計測震度計というのは地震計の一種で、地震により発生した地震動を計測し記録するとともに、計測された地震動から計測震度を自動的に算出する機能を持たせたものです。このハイテク機材のおかげで、私たちは地震発生から極めて速い段階で、全国各地の震度を知ることができます。
計測震度と気象庁震度階級（震度）
気象庁から発表される震度は、計測震度計で求めた計測震度を±0.5の範囲でラウンド数にまとめたものです。すなわち「震度4」というのは、計測震度4±0.5、つまり「計測震度3.5以上～4.5未満」の揺れを意味しています。
したがって、同じ震度4といっても、3.5に近い揺れから4.5に近い揺れまで、じつに「震度が一つ違う」ほどの差があります。同じ震度でも「弱く感じたり強く感じたり」、地震ごとに揺れに対する印象が違うのはこのためです。
気象庁震度階級表
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