中学理科｜地震の仕組みと計算（P波S波・初期微動）【理科のコツ】
テーマ：P波・S波／初期微動継続時間／震源距離
地震の単元では、P波とS波の違い、初期微動継続時間、震源までの距離や速さの計算などがよく出題されます。このページでは、震源・震度・マグニチュードの意味から、P波S波のしくみ、初期微動継続時間を使った地震計算の考え方までまとめて整理します。
「用語は聞いたことがあるけれど、計算問題になると式の立て方があいまいになりやすい…」という状態から、
図・表・例題を使って説明できるレベルを目指していきましょう。
この記事でわかること
- 震源・震央・震度・マグニチュードの違い
- P波・S波と初期微動・主要動の関係
- 初期微動継続時間から震源距離を考える方法
- 地盤の違いによる揺れ方の変化
- 地震単元のあとに復習したい地学分野
- 一人で解きにくい理科計算への向き合い方
地震を含む地学分野のつながり（天気・地層・火山など）までまとめて整理したい場合は、地学分野の全体像はこちら。
動画で学ぶ：地震の仕組みと重要キーワード
しゅん吉先生の動画で全体像をつかんでから、
このページのまとめ表・計算例・クイズで復習すると、知識がしっかり定着します。
日本が「地震大国」と言われる理由
日本はプレート境界の上に位置しているため、
世界のなかでも地震が非常に多い地域です。
- 地球の表面は、いくつものプレート（岩石の大きな板）に分かれている
- そのプレート同士がぶつかる・ずれ動く・沈み込むことで、内部に力がたまる
- たまった力が限界をこえて「ボキッ」とずれるとき、地震が起こる
日本は、いくつものプレートの境目が集中しているため、
地震について正しく理解し、防災意識をもつことがとても大切になります。
この記事のゴール
- 震源と揺れの広がり方を説明できる
- マグニチュードと震度の違いを言葉にできる
- P波・S波と初期微動／主要動の関係がわかる
- 初期微動継続時間を使う計算の考え方がわかる
1. 地震の仕組みと「震源」
震源と震央
プレート同士がせめ合って、ある場所で岩石が急にずれると、
そこから揺れのエネルギーが周りに広がっていきます。
- 震源（しんげん）：地下で実際にずれが起きた場所
- 震央（しんおう）：震源の真上にあたる地表の地点
震源からは、池に石を投げたときのように、
波紋状に揺れが広がっていくとイメージするとわかりやすくなります。
海のプレートが大陸プレートの下にズズズと沈み込むとき、
プレート同士が引っかかって歪み（ゆがみ）がたまります。
たまった力が限界をこえると、「ボインッ」と跳ね返るようにズレることで、
周囲にブルブルとした揺れの波が伝わります。これが地震です。
地震と同じ地学分野では、火山や岩石もよく出題されます。火山岩・深成岩の違いを整理したい場合は、火成岩の覚え方と種類の解説もあわせて確認しておくと、地学分野の理解がつながりやすくなります。
| 距離 | 揺れの大きさ（イメージ） |
|---|---|
| 震源の近く | 揺れのエネルギーがまだ強く、大きく揺れやすい |
| 震源から遠い場所 | エネルギーが弱まり、揺れは小さくなる |
ただし、同じ距離でも地盤の状態によって揺れ方は変わります。これについては後ほど説明します。
2. 地盤の違いで揺れ方は変わる
震源からの距離が同じでも、地盤の硬さによって揺れ方は大きく変わります。
- 硬い地盤（岩盤など）：揺れが伝わりにくく、比較的揺れが小さいことが多い
- やわらかい地盤・埋立地：揺れが増幅され、大きく揺れやすい
埋立地などのゆるい地盤では、強い揺れで地面の内部が
ドロドロの液体のような状態になり、建物が傾いたり道路が陥没したりすることがあります。
同じ「震度」でも、地域の地盤条件によって被害の出方が変わるため、
日ごろから自分の住んでいる地域の地盤やハザードマップを確認しておくことが大切です。
3. マグニチュードと震度の違い
地震のニュースでよく耳にする
「マグニチュード」と「震度」。似ているようで、意味はまったく違います。
| 用語 | 何を表す？ | 決まるもの |
|---|---|---|
| マグニチュード | 地震そのものが持つエネルギーの大きさ（規模） | 1回の地震ごとに1つの値が決まる |
| 震度 | ある地点で感じた揺れの強さ | 地点ごとに値が違う（同じ地震でも場所によって震度が異なる） |
マグニチュードのイメージ
- Mが大きいほど、地震のエネルギーは大きい
- マグニチュードが2増えると、エネルギーは約1000倍になる
- 例：M7の地震に対して、M9の地震はエネルギーが約1000倍
震度の段階と「弱・強」
震度は、日本では0〜7の10段階で表します。
- 震度0, 1, 2, 3, 4
- 震度5弱・5強
- 震度6弱・6強
- 震度7（最大レベル）
もともと災害の目安として使われており、
震度5や6でも被害の差が大きかったため、「弱」と「強」に分けて
より細かく状況を表すようになりました。
4. P波・S波と初期微動・主要動
地震が起こると、2種類の揺れが順番にやってきます。地震計算では、この2つの波の速さの違いが重要です。
① 初期微動（P波）
- 地震のあとに最初にやってくる小さな揺れ
- P波（Primary wave）とも呼ばれる
- 伝わる速さ：およそ秒速6〜8km（場所によって変化）
② 主要動（S波）
- P波のあとにやってくる大きな揺れ
- S波（Secondary wave）とも呼ばれる
- 伝わる速さ：およそ秒速4〜5km（P波より遅い）
P波とS波は、震源では同時に発生しますが、
速いP波が先に、遅いS波があとから到着するため、
「小さく揺れたあとに大きく揺れる」という体感になります。
初期微動継続時間と震源までの距離
初期微動継続時間とは、P波の到着からS波が来るまでの時間のことです。
- この時間が短い ⇒ 震源から近い場所にいる
- この時間が長い ⇒ 震源から遠い場所にいる
地震の計算問題では、P波とS波の速さ、到着時刻の差、初期微動継続時間を使って、震源までの距離や地震が発生した時刻を考えます。
5. 地震計算の考え方：初期微動継続時間から震源距離を求める
地震計算で大切なのは、いきなり式を暗記することではなく、「P波は速い」「S波は遅い」「その到着時刻の差が初期微動継続時間」と整理することです。
| 見るポイント | 意味 | 計算での使い方 |
|---|---|---|
| P波の到着時刻 | 小さな揺れが始まった時刻 | P波が震源から観測点まで進んだ時間を考える |
| S波の到着時刻 | 大きな揺れが始まった時刻 | S波が震源から観測点まで進んだ時間を考える |
| 初期微動継続時間 | P波到着からS波到着までの時間 | 震源までの距離が長いほど、この時間も長くなる |
例題：P波が秒速6km、S波が秒速4kmで伝わる場合
問題：P波が秒速6km、S波が秒速4kmで伝わるとします。ある地点で、P波が到着してからS波が到着するまでの時間が10秒でした。この地点は震源から何km離れていますか。
考え方：震源から観測点までの距離は、P波もS波も同じです。ただし、P波の方が速く進むため、先に到着します。S波が進むのにかかった時間から、P波が進むのにかかった時間を引いたものが、初期微動継続時間です。
表で探す方法
まずは、距離をいくつか仮に決めて、P波とS波がそれぞれ何秒で届くかを比べてみます。
| 震源からの距離 | P波が進む時間 | S波が進む時間 | 時間の差 |
|---|---|---|---|
| 60km | 60 ÷ 6 = 10秒 | 60 ÷ 4 = 15秒 | 15秒 – 10秒 = 5秒 |
| 120km | 120 ÷ 6 = 20秒 | 120 ÷ 4 = 30秒 | 30秒 – 20秒 = 10秒 |
| 180km | 180 ÷ 6 = 30秒 | 180 ÷ 4 = 45秒 | 45秒 – 30秒 = 15秒 |
初期微動継続時間が10秒になるのは、震源からの距離が120kmのときです。したがって、この地点は震源から約120km離れていると考えられます。
式で考える方法
慣れてきたら、距離を□kmとして考えることもできます。
- P波が届くまでの時間：□ ÷ 6 秒
- S波が届くまでの時間：□ ÷ 4 秒
- 初期微動継続時間：S波の時間 – P波の時間
今回の初期微動継続時間は10秒なので、
□ ÷ 4 – □ ÷ 6 = 10
□ ÷ 12 = 10
□ = 120
このように考えても、震源からの距離は120kmになります。中学理科や中学受験理科では、表で考える方法と式で考える方法の両方に慣れておくと安心です。
「速さ・時間・距離」の関係があいまいなままP波S波の問題に入ると、式の意味がわからなくなりやすいです。まずは「距離＝速さ×時間」「時間＝距離÷速さ」を確認してから、P波とS波を比べるようにしましょう。
地震計算でよく聞かれること
- P波とS波の到着時刻から、初期微動継続時間を求める
- 初期微動継続時間から、震源までの距離を考える
- 複数の観測点のデータから、震源の位置を推定する
- 地震が発生した時刻を逆算する
表やグラフを読み取る問題では、どの数字がP波の到着時刻で、どの数字がS波の到着時刻なのかを見分けることが大切です。用語だけでなく、数字をどこに使うのかを意識して練習しましょう。
【受験理科専門塾しゅん吉クエスト】：
P波・S波、初期微動継続時間、震源距離の計算のように、理科では「用語はわかるのに問題になると式を立てにくい」単元があります。
しゅん吉クエストでは、中学受験理科に特化した完全1対1個別指導で、苦手単元のやり直しから志望校対策まで、一人ひとりの理解度に合わせて進めます。
6. 地震と災害・防災へのつながり
地震そのものの揺れだけでなく、二次災害にも注意が必要です。
- 津波：海底の地震によって大きな波が発生
- 土砂災害・がけの被害：山の斜面がくずれ、家や道路をおそう
- 火災：ガスや電気のトラブルから火事が発生することも
理科で地震の仕組みを学ぶことは、単なる知識ではなく、
自分や家族の命を守るための第一歩でもあります。
家庭での避難場所・連絡方法などもあわせて確認しておきましょう。
7. ここまでのまとめ
- 日本はプレート境界上にあり、地震が多い「地震大国」
- 震源：地下で揺れが発生した地点 ／ 震央：その真上の地表
- 震源に近いほど揺れは大きいが、地盤の硬さによっても揺れは変わる
- マグニチュード：地震のエネルギー（規模） ／
震度：各地点での揺れの強さ - マグニチュードが2上がるとエネルギーは約1000倍
- 震度は0〜7の10段階（5・6は弱／強で分ける）
- P波（初期微動）は速く、小さい揺れ／S波（主要動）は遅く、大きい揺れ
- 初期微動継続時間が長いほど震源から遠い
- 地震計算では、P波とS波の到着時刻の差を使って考える
ここまでがおさえられていれば、教科書レベルの問題はもちろん、
入試での説明問題・計算問題にも対応しやすくなります。
地震以外の地学単元（天気・地層・火山など）まで含めた整理は、地学分野の全体像はこちら。
8. 地震に関するクイズで理解度チェック
この記事の内容をもとにした確認クイズ11問です。
「正解を見る」ボタンをクリックして、しっかり理解できているかチェックしてみましょう。
| 問題 | 選択肢 | 回答 |
|---|---|---|
| 1. 日本で地震が多い主な理由はどれですか？ | A. 大気の影響 B. プレート境界の位置にあるから C. 火山の数が多いから D. 山が多いから |
|
| 2. 震源とは何を指しますか？ | A. 地震の規模 B. 揺れが発生した地下の地点 C. 揺れの真上の地表 D. プレートの名前 |
|
| 3. マグニチュードが2増えると、地震のエネルギーはどうなりますか？ | A. 約2倍 B. 約10倍 C. 約100倍 D. 約1000倍 |
|
| 4. 揺れの大きさ（感じ方）を表す指標はどれですか？ | A. 震源 B. 震央 C. 震度 D. マグニチュード |
|
| 5. P波の伝わる速さとして正しいのはどれですか？ | A. 秒速2～3km B. 秒速4～5km C. 秒速6～8km D. 秒速10km以上 |
|
| 6. 日本の震度階級について正しい組み合わせはどれですか？ | A. 0～5の6段階 B. 0～7だが5と6は弱・強に分かれる C. 1～10の10段階 D. 1～7の7段階 |
|
| 7. 初期微動とはどのような揺れを指しますか？ | A. 地震のあとにくる最大の揺れ B. 地震の前触れとしての気象変化 C. 最初に感じる小さな揺れ D. 地震後に続く余震 |
|
| 8. P波とS波について正しい説明はどれですか？ | A. P波はS波より遅い B. S波は先に到着し、P波はあとからくる C. P波が先に到着し、S波があとから到着する D. P波とS波は同じ速さで伝わる |
|
| 9. 初期微動継続時間が長いほど、その場所はどうなりますか？ | A. 震源から近い B. 震源から遠い C. 地盤が必ず硬い D. 揺れが必ず弱い |
|
| 10. P波が秒速6km、S波が秒速4kmで伝わり、初期微動継続時間が10秒のとき、震源からの距離は何kmですか？ | A. 40km B. 60km C. 120km D. 240km |
|
| 11. 地震のときに特に揺れが大きくなりやすい場所として正しいものは？ | A. 硬い岩盤の上 B. 丘の頂上 C. 埋立地などのやわらかい地盤 D. 海から離れた内陸部 |
9. クイズの後に確認したいページ
地震の基本を確認できたら、理解度に合わせて次のページも見ておくと、地学分野や理科全体の学習につながります。
地震を「わかった」で終わらせず、問題で使える力にしたい方へ
地震のしくみを理解することは、テスト対策だけでなく、
自分や家族を守る防災力アップにもつながります。
ただ、P波・S波、初期微動継続時間、震源距離の計算は、一人で式の意味を整理しにくい単元でもあります。
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