エレクトロニクス電磁気学を応��すれば地震は予�瑤任�る、予��成功は数�歌磴砲�
人命を奪っただけではなく日本のモノづくりサプライチェーンにも深刻な影�xを及ぼした東日本�j震�u。これまで地震は予�瑤任�ない、と言われてきたが、エレクトロニクス電磁気学を応��すれば、ある��度予�Rできることがわかった。電気通信�j学の�@誉教�bであると同時に同�j学先端ワイヤレスコミュニケーション研�|センターの��任教�bでもある早川��士��らがそれを��らかにした。
図1 電気通信�j学の早川��士教�b
これまでの地震の研�|は、ニュートン��学だけでプレートテクトニクス�bを説��してきたため地震のメカニズムはわかったが、予�瑤呂任�なかった。せいぜい「今後30�Q以内にM7クラスの地震が関東にやってくる｣という��度のメッセージしか出てこなかった。
早川教�bの�}法は、地震の��きる3~7日�iに�莟Rされる電�S異常を検出しようというもの。同��はそのメカニズムを、プラスチックの下敷きに例えて説��する。下敷きを徐々に曲げていくとメリメリというような音がして、さらに曲げるとパリンと割れてしまう。これが地震に相当する。同��の�桔，漏笋譴訥��iに構�]�颪��|ぶ悲鳴を聞くようなもの。
機械的に建�]�颪箒��悗��sれる�iにメリメリというような音を発するという原理を�W��した�R定�_として��音�S探�a機がある。これはアコースティックエミッション（��音�S発�據砲箸い��}法だが、早川教�bの�桔，�2�|類ある。�kつは震源から発�擇垢覡�低周�S（0.01Hz〜0.1Hz）の電�Sを検出する�桔，任△蝓△發��kつは遠く�`れた場所から長�S（3kHz〜300kHz）の通信電�Sを送信し、�p信�S形を�莟Rするというもの。
�i�vの�桔，�、1989�Qのサンフランシスコ�j地震の時と、1993�Qのグアム地震の時に��低周�S信�､��i兆として�莟Rした。0.01Hz(周期100秒)といった低い周�S数の電�Sを検出する理�yは、その周�S数よりも高ければ地中で電�Sが吸収され、地�屬砲禄个討海覆い�らだという。
このような直流に�Zい��低周�Sの電磁�Sを信�､箸靴篤Dり出すことはノイズに�mもれた信�､��Rう�\術と同じである。ここでは�莟Rには磁����を使う。通常、地�屬砲�ける電磁�Sの�莟Rで�Rう磁����の信�､�、�jきく分けて��つあると早川教�bは考えた。�kつは、��高層（磁気圏や電�`圏）における地磁気変動の影�x、二つ�`は人間の��動から発�擇垢觴Уい留惇x、��つ�`がその他、である。周期100秒��度の磁��変動に�R�`して�w�~値解析したところ、最初の信�､弄�高層での地磁気��動度指数ときれいな相関を��し、二つ�`の信�､�24時間の周期性を�eって昼間が�jきく�牢屬肋�さいという人間の��動に�官�する�T果が�uられたとしている。このため、地中などからの影�xは��つ�`のその他、ということになる。
この��3の極めて微弱な信�､��R�`し、その�w�~値の経時変化を記�{した。1989�Qのサンフランシスコ�j地震では、平時では0〜1 nT/√Hz（nTはナノテスラで磁�J密度の単位）だったが、地震が��きる10日ほど�iから磁�cの振幅が�\え始めた（振幅は10〜20 nT/√Hz��度）。1週間ほど�iになると下がっていき、5 nT/√Hz以下��度になった直後に�j地震が発�擇靴�。その値は60 nT/√Hz��度に跳ね�屬�った。地震の直�iに少し下がるのは、�fの�iに��けさになるからだそうだ。地震が��きると平時の値に��衰していく。
ただし、この�桔，録霧暫呂里修个砲い覆韻譴��莟Rできないという�L点がある。このため�莟Rできた��例はそれほど�Hくはない。予�瑤任�たデータを�\やすためには�W気予報と同様に�莟R地点を無数に設けなければならず、現実的には�Mしい。
�`舶無線電�Sを送�p信
そこで早川教�bが考えた二つ�`の�桔，任△�、長�S長帯の通信電�Sを�莟Rする原理を紹介する。�`舶によく使われている数��kHzの電�Sは、送信局から出て電�`層（地�屬僚j気圏の外）との間を反�oしながら進んでいく性��がある（図2）。アマチュア無線の電�S（�S長が数��MHzの�]�S）とは違うが、地球�屬留鵑��`れた場所でもその電�Sを�莟Rできる。遠くまで伝わるのは、電�`層に吸収されることなくぶつかりながら伝達するためだ。電�`層に異常があれば電�Sの振幅や位相にも変化が現れる。この変化を�莟Rするのが、早川教�bの�桔，任△襦�この�桔，世�、ピンポイントで震源地を推定できないが、震源地が電�Sの通り�Oにあればその通り�Oのどこかであることはわかる。また、通り�Oに例えば100kmごとに�p信機を設��すれば震源地を��定する�@度は高まる。
図2 長�S長電�Sによる電�`層異常を検出する模式図
出�Z：電気通信�j学早川��士教�b
早川教�bはこの��二の�桔，鮖箸辰匿��歌磴發陵����莟Rをしてきた（表1）ため、地震を予�瑤垢覺覿�、インフォメーションシステムズ（www.earthquakenet.com）を2010�Qに立ち�屬欧�。電�Sを�p信、解析し情報を提供する。�邵澹楜劼箸靴�、発電所やガス・水�Oなどのインフラ機関、��院や鉄�O、�j工場など、ミッションクリティカルな業�|を����に地震予��情報を提供する。
表1 2010�Q8〜9月の地震とその�i兆についてまとめた表
3月11日の東日本�j震�uでは、3月5日と6日に�jきな電�Sの異常を検出した（図3）。ここでは、�盜颯錺轡鵐肇��Δ棒���した送信機からの電�S（24.8kHz）を東�B都調布�xの電通�jと、愛��県の春日井�x、高���xで、���yな異常として�p信した。�牢屬諒振竸局�と、その��らぎ、両�vの合成データを�莟Rすると、調布では振幅の�Y��偏差が極度に��少しており(図3)、1月1日からのデータには見られなかったほどの�jきさだった。しかもその度合いは、調布、春日井、高�瑤庇`れていくにつれ少なくなっている（図3には��されていない）。調布での�jきさからM6以�屬礼u害警報を発令するレベルだと推定した。
図3 調布で�莟Rした�p信電�S 振幅の��らぎが異常に�jきい
出�Z：電気通信�j学早川��士教�b
早川教�bは3月9日にM7.2の地震が同じ東��地�気波��擇靴燭燭�、図3のデータをこの�i兆だと思ったが、それにしては3月5日、6日から3〜4日しか経っていないのが気にかかったという。これまでの経�xから�i兆は5~7日�iに来ていた。通常､2σ��度の��らぎでM4〜5というデータを�uてきたが、今�vの��らぎは4σと巨�jな��模だった。このデータが11日の�j地震の�iぶれだったと気が��いたのは当日になってから。
この�桔，��莟R��として、国内7地点（�屬�3点に加え、���L�Oの母子�f（�@寄�xから15kmほど�､涼篭茵�、�h��の館�處x、���Kの�{水�x、そして�B都�B舞鶴�x）で�莟Rしている。電�Sを送信する地域は、�盜餔奮阿妊�ーストラリア���陝�19.8kHz）とハワイ(21.4kHz)、国内では電�S時����の�Y��電�Sを出している福���xのJJY局(40kHz)と、宮崎県えびの�x（22.2kHz）からの電�Sを�p信する。
今�vの震�uでは、福��のJJYからの電�Sは���L�Oの母子�fとの間では�jきな変化は�莟Rされなかった。これは、電�Sの通り�Oである�v転楕��形のフレネルゾーンから震源地がはみ出していたためである��震源地はワシントン�Δ板管曚箸隆屬離侫譽優襯勝璽麁發貌�っていたため�莟Rできた。
プレートに引きずられる歪みにより電荷が溜まる
電�`層がなぜ乱れるか。そのメカニズムはエレクトロニクスの��識があれば�~単に説��がつく。プレートの沈み込みに引きずられたり、地殻変動が��きたりする�T果、歪みが�jきくなり、その歪みを緩和しようとして跳ね返りが��きる。これが地震である。プレートに引きずり込まれたり、��層がずれたりする際には�C�o電気が�擇犬襦△△襪い話話罎隆篝个飽砧�が加わり、圧電効果によって電荷が�擇犬襪海箸�ある、と早川教�bは言う。
地�Cをコンデンサの�k�気龍�、電�`層をもう�k�気龍砲箸靴峠j気圏を絶縁��と考えれば、地球をコンデンサの等価�v路で表せる。地中の電荷が変われば電�`層も�jきく影�xを�pける。地下の電荷が�\えると、電�`層にあるその反�瓦龍棒�の電荷が地�屬悗蛮�ってくる。このため電�`層が下がると考えられる。早川教�bによると、この長�S帯の周�S数を�W��する電�S�}法では、震源の深さが100km以内で、しかもM4以�屬任覆い��莟Rできないとしている。震源が深すぎると地中の電荷は電�`層に及ぼしにくくなるからだ。逆に言えば、社会に�jきな影�xを与える地震は��てカバーできることになる。
地震が��きた後の�p信電�Sの様子は、平穏な�X��に戻るが、これも地震で放電された、と考えれば無理はない。阪神・淡路�j震�uの時には�Eいイナズマのような光を見たという人たちが�H数いる。この光こそ、地下に溜まった電荷が放電された�T果だと考えると、この電荷蓄積モデルは説��がつく。
