image: Observation and origin of the elastogravity signal preceding direct seismic waves. The map shows the location of the seismometers (triangles) detecting the prompt signals just after the beginning of the Tohoku earthquake (Japan, 11 March 2011, magnitude 9.1), indicated by the black star. We focus here on one of the stations (MDJ), located in north-east China, 1280km away from the Tohoku earthquake. At such distances, direct seismic waves arrive about 165 s after the earthquake starts, as shown in the inset reproducing the MDJ vertical seismogram. However, a clear, even if much weaker, acceleration signal is detected by the seismometer before the direct waves arrival. The origin of such signal can be understood by considering a time after the earthquake onset but before the arrival of the direct seismic waves. For example, about 55 s after origin time, direct waves have propagated inside the volume shown by the grey area, but are still far from arriving at MDJ station. However, inside this volume, seismic waves have caused compressions and dilations of the medium (as further indicated in the bottom cross-section), and the global contribution of all such elements whose mass has changed gives rise to a gravity perturbation, immediately detected by the seismometer (direct effect). The gravitational field is also modified everywhere in the Earth, and each of the elements affected by these perturbations is a secondary source of seismic waves (induced effect). In the green volume around the seismometer, this secondary seismic wavefield arrives before the direct waves. The seismometer therefore records a prompt elastogravity signal, due to the direct and induced effects of the gravity perturbations. This material relates to a paper that appeared in the 1 December 2017, issue of <i>Science</i>, published by AAAS. The paper, by M. Vallée at Institut de Physique du Globe de Paris in Paris, France, and colleagues was titled, "Observations and modeling of the elastogravity signals preceding direct seismic waves." view more
Credit: IPGP, 2017
2011年東北地方太平洋沖地震の発生直後、地震波が未だ地震観測所に到達しておらず、この地震のマグニチュードに関する知見が得られていなかったが、この地震のマグニチュードの値を反映した重力変化が地震計によって記録されていたと研究者らが報告している。さらに続けて、これらの研究者らは、そのように迅速な「弾性的な重力」の信号を使用して、巨大地震のマグニチュードをより早期に推定することができる可能性があると述べており、地球が大きく揺さ振られる地震を調査する新たなアプローチとなる着想である。地震から発生する弾性波はよく知られた現象であり、地震の特性に関する貴重な情報が伝達されている。特に、地震情報を最速で伝達する方法がP波であると考えられてきたが、別な考えをする地震学者もいる。今回の論文では、Martin Vallée らが、巨大な塊への大きな外乱と同様に、地震およびその弾性波の場によって地球の重力場が擾乱を受けることを知っていたので、（P波よりはるかに速い）光速で伝達するこれらの重力に起因した信号を観測する機会を探していた。東北地方太平洋沖地震の発生時に記録された地震波データを詳細に評価することによって、対応する地震波より早くこれらの信号が地震観測所に着実に到達していることを最終的に発見した。このアプローチが2011年に利用可能であったならば、モーメント・マグニチュード9.1の東北地方太平洋沖地震のマグニチュードが9より大きいという事実に数分以内に気付かされていたであろうと、この論文の著者らは述べている。現実には、日本の気象庁が準リアルタイムで提供したマグニチュードの値が7.9であり、3時間後に8.8に訂正された（これも再び過小評価であった）。
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