大地の躍動を見る第5章宇宙から地殻の動きを知る小山研究室３０４１－６０１６塩田圭佑宇宙技術のない時代の地殻変動調査 • 三角測量の時代測地学とは地球の形、大きさ、重力を決定する学問のこと。測量というのはある場所の位置（緯度、経度、高度）を決定する技術。三角測量の原理見通しのよい場所（山頂など）に「三角点」をいくつか置き位置の分かる点Ａ，Ｂから未知の地点Ｃの方向（角度）を知ると三角形の一辺と両側の三角形ＡＢＣが決定されＣの位置ができる。関東地震では関東地方の地盤が数メートルも動いていることや、相模湾の中央を通る一本の破線を境にして地盤運動のようすががらりとかわっていることが分かる。関東地震を起こした断層は相模湾の海底にあった。問題点観測点は遠くまで見通しがきくように高い山に設置されていることが多く、機材を運ぶのが大変である。観測点の天候が悪くて遠くの目標が見通せない時には何日もそこで待機していなくてはならない。関東地震後におこなわれた測量は完了するのに2年もかかった。宇宙技術を用いた測量 • ＧＰＳを用いて地殻の動きを知る 1990年以降「ＧＰＳ」（全地球測位システム）が地殻変動観測の主要な測量手段となる。ＧＰＳとは高度2万キロの上空を周回する24個ほどの人工衛星から発射される電波を受信して位置決定を行う宇宙時代の測量技術。数ミリメートル程度という高い精度で求められる。電波は雲を通すので三角測量のように天候に左右されなくなった。 • ＧＰＳ測量の手法手順１多数の衛星の位置をあらかじめ軌道計算で決定しておく。観測日時を決めると衛星Ａ，Ｂ，Ｃなどの位置（緯度、経度、高度）が計算で求められる。 • 手順２ ● 観測点で衛星Ａから発射された電波を受信し、衛星までの距離を割り出す。衛星から送信するときに時刻情報を電波にのせてやり、その電波を地上で受信したときの時刻と比較する。二つの時間は、電波が伝わってくるのに要する時間（伝搬時間）だけくいちがってくる。この伝搬時間と電波の伝わる速さとの掛け算をおこなえば衛星と受信点の間の距離が得られる。手順３衛星Ａを中心とし手順２で求めた距離を半径とする球面を考える。これまでの手順をふまえて別の衛星ＢやＣについて行うとさらに球面が二つ描ける。測定に誤りがなければ受信点は三つの球面が交わる。 1994年10月４日マグニチュード８．１の北海道東方沖地震根室では数十センチメートルも地盤が東向きに動いている。日本付近のプレート運動のようす。ユーラシアプレートを基準にして測った相対的な運動量は、年間数センチメートルぐらいである。 1995年～1998年の３年間で得られたＧＰＳ観測合成開口レーダーで地形と地形変化を測る「干渉合成開口レーダー」 1キロメートル以下の間隔で細かく地盤の動きを知る技術で人工衛星や航空機を使って開発された。上空を飛ぶ衛星や航空機から地表に向かって電波を発射しそしてその電波が地上にあたってエコー（反射）が衛星に戻ってくるまでの時間を測る。往復時間×電波の進む速度÷２が衛星から地上の反射点までの距離をあたえてくれる。衛星から地上の点を見たときの方向を「視線方向」この向きに測った長さを「視線距離」という • 干渉合成開口レーダーには地上に特別な受信機を置かなくても、数十ないし１００メートルおきの地殻変動が分かる。 • 地震が起こる前の地表面のデータが必ず保存されているので地表後の観測を比較して、地震変動を割り出すことができる。 • 地震や火山噴火で生じる地球の表情の微妙な変化をつかむことができる。海面の凹凸を測る • 間接的に海底地殻変動を測る人工衛星海面高度計測（アルティメトリー）手法人工衛星からマイクロ波という電波を、衛星直下の海面に向かって照射する。電波は海面で反射して衛星に戻ってくるので、電波の往復時間を測る手法。この往復時間に電波の伝わる速さを掛けると衛星と海面のあいだの往復距離がわかる。地上の衛星追跡観測と軌道計算で、衛星の高度、つまり基準面あるいは地球中心から衛星までの距離をあらかじめ求めておく。こうして計算で求めた距離Ａから、さきほど計算した衛星から海面までの距離Ｂを差し引くと、地球中心から海面までの距離Ｘ、すなわち海面高度が分かる。まとめＧＰＳ、合成開口レーダー、人口海面光度計などの測定手段は宇宙技術であるがこの技術が近い将来、海溝沿いの巨大地震の発生メカニズムの研究に大きく貢献するものと期待されている。そのほかにもレーザーや宇宙の果ての電波源を用いた地球計測など、最先端技術を応用した地震や火山の研究が進められている。