ピンちゃんの赤貧日記

明日は明日の風が吹く
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東北巨大地震のエネルギーに関する一考察
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    あまり深刻ぶったことばかり書いてもしょうがないので、視点を変えて地震の少し科学的な話。やはりピンちゃんは、なぜこんな巨大地震が起こったのかが気になります。けど、原因究明は専門家にまかせて、ちょっとした数値計算をしてみます。

    E = (10^4.8) * 10^(1.5 M) [J]

    この式を使って、マグニチュード9のエネルギーを計算してみましょう。関数電卓はここを利用しました。計算する前に少し式を変形すると、

    E = 10^(4.8 + 1.5*9) = 10^(4.8 + 13.5) = 10^(18.3) = 10^(0.3)*10^(18)

    E = 2.0*10^(18) [J]

    さて、ここからが問題です。そもそもジュール[J]というエネルギーの単位が何者なのか分からないから、単に大きい数値としか認識できませんね。分かりやすいワット[W]で説明すれば、W = J/s なので、100Wの電球なら、2*10^(16)秒ほど灯しつづけられるはずです。つまり、6億3千万年くらい。ますますわからん(笑)。

    ということで、地震や津波の話と関連させたいので、別の説明をします。ジュール[J]の定義は、1ニュートン[N]の力がその力の方向に物体を1m動かすときの仕事です。1ニュートン[N]の力とは、1kgの物体を毎秒1mづつ加速させられる力です。う〜む、正直言ってこれも分かり辛いでしょうね。

    地球の重力が1kgの物体に加える力が約9.8[N]だと言えば、だいたい感じは分かるんじゃないかしら。ここまで我慢して読んでくれた方なら容易に分かってもらえるだろうけど、地震というのはプレートに蓄積された弾性エネルギーが放出される現象です。この弾性エネルギーは、地面を揺らすために使われる分(地震)と、海水を波立たせる分(津波)に分かれますね。

    実際にはその割合がどれくらいか知りませんが、簡単のために半々に使われたと仮定します。すると、今回の東北巨大地震での津波のエネルギーは、1.0*10^(18)[J]ということになります。100Wの電球を3億千500万年灯しつづ(略)。

    さて、このエネルギーが実際どのくらいすごいのか。ここからが、このエントリの本番です。

    ところで、みなさんは琵琶湖の貯水量をご存知でしょうか? 博識なピンちゃんはgoogle検索の方法を知っているので、すぐに27.5km^3だと答えられます(笑)。重量に直せば27500トンです。従って、27500000kgです。ようやく結論に近づいているのだけど、琵琶湖を1[N]の力で1m動かすのに必要なエネルギーが27500000(2.75*10^7)[J]です。1km動かすには2.75*10^(10)[J]必要です。津波は三陸沖から広範囲に被害を与えたのだけど、仮に1000km移動させるためには、2.75*10^(13)[J]のエネルギーが必要だったはずです。

    以上をまとめると(といっても仮定しまくってるけど)、琵琶湖36000個分の水量を1[N]の力で1000キロ移動させるほどのエネルギーであったと結論できます。何しろ凄いエネルギーですね。

    ・・・

    話を分かりやすくするために、津波が波動であることや海水の粘性などを全く無視した試算ではあるけど、大まかな話をある程度の定量性をもってイメージできたのではないかなと思っているのだけど、どんなもんでしょ。もちろん、津波は放射的に広がっていくから、上で試算した津波のエネルギーが全て日本列島に襲い掛かったわけではないけど、それにしても凄いエネルギーです。

    JUGEMテーマ:科学
    | 科学全般 | 00:00 | comments(2) | trackbacks(0) |
    コメント
    ご無沙汰してます。私は現在福岡隅なので大丈夫です。長野は北部は余震が激しいみたいですが・・・
    私の大好きな軽井沢や小諸はほとんどゆれてないらしいです。(ソースはたがみよしひささん)。仙台に友人が二人いて、ふたりtろも被災しました。メールで聞いたところ、二人とも二日間飯を食ってないそうです・・食料を送りたくても遅れない状態です。とりあえずはPCで炊き出しや避難場所を探して伝えました。せめて電気と水道が復旧してくれれば・・・被災地の方々のことを考えると辛いです。
    | バーテン | 2011/03/16 2:02 AM |
    バーテンさん、お久しぶり
    ここまで被害が大きいと呆然自失してしまい、現実感がないような、悪い夢を見ているような。。。
    | ピンちゃん | 2011/03/17 6:47 PM |
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