地震波

夏の日に窓の外でピカッと稲妻が光ると、私たちは自然と身構えて音を待ちますよね。少し遅れてゴロゴロと雷鳴が届くのは、光が音よりも圧倒的に速く進むからです。

地中で地震が起きるときも、これとまったく同じ時間差が生まれます。最初に素早く届く揺れを「P波（初動）」、後からゆっくり追いかけてくる揺れを「S波（主要動）」と呼びます。どちらも同じ場所・同じ瞬間に発生した揺れですが、進むスピードが違うため、離れた場所には時間差で届くのです。

地震が起きたときによく「コトコトと小さく揺れたあと、急にグラグラと大きく揺れた」と言われるのはこのためです。最初に来る小さな小刻みな揺れがP波、後から来る大きな揺れがS波であることがほとんどです。

雷のたとえをもう一度思い出してみましょう。ピカッと光る稲妻は眩しいですが、窓ガラスをガタガタ震わせることはありません。窓を揺らすのは、後から遅れて届く雷鳴の衝撃波ですよね。

地中の揺れも似ています。先に届くP波は、地面を進行方向に押し引きしながら進む縦波で、揺れの幅も比較的小さめです。一方、後から来るS波は、地面を上下や左右に波打たせる横波です。建物は横からの揺さぶりに弱いため、被害が大きくなるのは決まってP波が過ぎ去った後の大きな揺れ（S波）なのです。

しかし、この時間差があるからこそ、私たちは身を守ることができます。観測所が先に届いたP波を捉えて瞬時に分析すれば、大きな揺れ（S波）が届く前に緊急地震速報を出せるからです。ピカッと光るのを見て「耳をふさぐ準備」をするようなものです。

ただし、震源がすぐ足元にある直下型地震などの場合は、2つの波の時間差がほとんどないため、警報が大きな揺れに間に合わないこともあります。

雷のたとえは、到着順の説明にはぴったりですが、本質的な違いもあります。光と音はそもそも別の現象ですが、P波とS波はどちらも「地面を伝わる波（波動）」そのものだからです。揺らす向きとスピードが違うだけなのです。

揺らし方が違うため、通り抜けられる場所も異なります。P波は前後に押し引きして進むため、硬い岩石だけでなく水や空気も通過できます。しかしS波は物質を横にねじるようにして進むため、形を保てない液体の中は進めません。科学者たちはこの性質を利用して、地球の奥深くに液体の層（外核）があることを突き止めました。

そして実際の地震には、さらにもう一つの「第3の揺れ」が存在します。地中深くではなく、地表付近だけを伝わる「表面波」です。表面波はもっとも遅く届きますが、揺れの幅が非常に大きく、長く続きます。そのため震源が浅い地震では、建物の被害がこの表面波によって最も深刻になるケースも少なくありません。