マグニチュード

20世紀の初めまで、地震の大きさは、各地の揺れの強さでしか語れなかった。家が倒れたか、棚の物が落ちたか、人が目を覚ましたか。そうした被害や体感をもとに段階を決める震度の目盛りは、日本でもヨーロッパでも作られていた。だが震度は場所ごとに違う。同じ一つの地震でも、震源の近くでは強く、遠くでは弱い。人の少ない山奥や海の底で起きた地震は、どれほど大きくても比べようがなかった。地震そのものの大きさを測る物差しが無かったのである。

リヒターは1900年、オハイオ州の農場に生まれ、ロサンゼルスで育った。スタンフォード大学で物理学を学んだのち、カリフォルニア工科大学で理論物理の博士号を取るが、1927年に地震研究所の助手の職に就いたことで、地震の道に入る。のちに書いた地震学の教科書は長く読み継がれた。

カリフォルニア州パサデナの地震研究所に勤めていたチャールズ・リヒターは、南カリフォルニアの各地に置かれた地震計の記録を整理する仕事をしていた。小さな地震が毎年数百も記録されるなかで、どれが大きくどれが小さいかを一覧にしたい。そこで彼は、地震計の記録の針の振れ幅に目をつけた。日本の地震学者、和達清夫が、震源からの距離と振れ幅の関係を図に描いていたことも手がかりになった。リヒターは論文でその仕事に触れている。

考え方はこうだ。震源から離れるほど振れ幅は小さくなるが、その減り方には決まった傾向がある。だから、ある観測点での振れ幅と震源までの距離が分かれば、震源から100キロの所に標準の地震計を置いたら針がどれだけ振れたかに直せる。その振れ幅を一つの数で表す。地震の規模は桁違いに開くので、数は振れ幅そのものではなく、桁を数える対数で表すことにした。目盛りが一つ上がると、振れ幅は十倍になる。名前は、星の明るさの等級にならってマグニチュードとした。1935年、リヒターはこの方法を論文にまとめた。

この計算を一緒に磨き上げたのが、同じ研究所にいたドイツ出身の地震学者ベノー・グーテンベルクである。二人は物差しを遠くの地震や深い地震にも使えるよう広げ、目盛りと地震が放つエネルギーとの関係も見積もった。目盛り一つでエネルギーはおよそ30倍になる。2つ違えば千倍だ。また、小さな地震ほど数が多く、目盛り一つ小さくなるとおよそ十倍に増えるという法則も、二人の名で呼ばれている。それでも世間では、物差しはリヒターの名だけで呼ばれ、本人はそのことを気にしていたと伝えられる。

マグニチュードには上限も下限も無い。よく「最大で10」と思われているが、そういう決まりは無く、人が感じないほど小さな地震は0やマイナスの値にもなる。マグニチュードの考えは、地震の語り方を変えた。場所ごとの揺れの強さと、地震そのものの大きさを、分けて語れるようになったのである。日本でいえば、各地の震度は前者で、マグニチュードは後者にあたる。日本では明治の地震を学ぶ会以来、観測と研究が重ねられてきたが、気象庁も戦後、日本の観測網に合わせた独自の計算式でマグニチュードを出すようになった。

ただ、リヒターの物差しには弱点があった。非常に大きな地震になると、地震計の振れ幅が頭打ちになり、数がそれ以上伸びなくなる。そこで1970年代、カリフォルニア工科大学の金森博雄らが、断層がどれだけの面積でどれだけずれたかから地震の規模を求めるモーメントマグニチュードを作った。1960年のチリ地震は9.5、2011年の東北地方太平洋沖地震（東日本大震災と福島第一原発事故）は9.0とされる。東北の地震では、気象庁が最初に発表した値はこれよりかなり小さく、のちに改められた。

いま、世界で大きな地震を語るときに使われるのは、主にこの新しい物差しである。それでも、地震を一つの数で語るという発想と、マグニチュードという言葉は、1935年のリヒターの論文から始まっている。紀元2世紀の中国で張衡が地動儀を作ったという話（張衡の地動儀）から数えて、人は地震の大きさをようやく数で比べられるようになった。