2017年3月3日 星期五

【國語日報專區】地震專題:跟地震波賽跑

大地震往往會造成地表極大的搖晃,甚至是嚴重的災害。地震難以預測,但有沒有什麼方法在地震發生時,可以早一步告訴我們呢?

地震波有多快?地震儀告訴你
人們開始利用地震儀記錄地震後,便開始研究地震儀記錄到的地震波形,發現地震波形的樣子可以分成二種,分別是實體波和表面波,實體波就是可以穿透地底的地震波,而表面波則是到地震從地下傳上來後,便一直在表面傳播,不再穿透到底地下去。

而實體波又可以從波的運動方式不一樣而分成P波和S波,這兩種波一樣都能穿過地底,但因為跑的速度不一樣快,所以先到達地震站的都是P波。至於前面提到的表面波,它是跑最慢的地震波,而且還是實體波到達最近的地表後才開始傳播,雖然起跑點比較近,但還是比P波、S波還要晚起跑,結果就成了最晚到的地震波。

但地震波到底有多快呢?地震波速會因岩石性質而異,但一般情況會假設P波為秒速五公里、S波則是秒速三公里,就算是S波,也比噴射客機快了一百倍以上呢!所以像是常發生地震的花蓮外海,從地震發生一直到台北或是高雄有感覺時,也不過才幾十秒到一分鐘而已,根本就是迅雷不及掩耳的速度。


P波S波能量與波速差異示意,截自2015年12月18日刊稿,柯欽耀繪。
有什麼東西比地震波還快?
拜有線與無線通訊所賜,通訊的線路或是電磁波理論上是以光速行進,在地球上幾乎可以不到一秒就可以傳送。所以只要我們能越快知道地震發生的位置、規模大小,就可以搶先針對地震波還沒到達的地區發布預警,這也就是現在日本已發展出來的「緊急地震速報」,而臺灣目前也擁有類似的地震預警技術,已與許多公共建設與部分學校結合,目前正積極推廣中。

要達成地震預警,就必須要對地震波、地質條件有深入的了解,也要有更好的運算技術與電腦程式。前面提到了P波和S波的速度快慢不一,所以賽跑時只要跑得越遠,P波就會領先得越多,這樣一來我們便可知道它們的「起點」,也就是地震發生的地方:震央。只要從數個離震央近的地震站收到P波和S波之後,就可以對比較遠一些的地方預警,而現在也臺灣有更新的技術:只要P波到達後的3秒鐘,就能快速的分辨地震規模大小,能搶得先機,對稍遠一點的地方提前預警,讓一些重要的設施可以因應:如鐵路捷運減速、電梯暫停、醫院手術暫停、甚至可適時的發布警報。
跑得比較快的P波先到達地震測站,就能幫助我們提前預警一些地區,像圖中的紫色房子就有20秒預警時間,藍色房就有更長的30秒預警時間。至於紅色房子距離震源太近了,沒有辦法提前預警。


來不及告知的地震
地震預警技術的能力,會因為地震發生的地方不同而有差異,通常距離震央較遠的地方會有越長的時間,像是花蓮外海的地震對於臺北都會區有十五秒以上的時間。雖然時間不長,但像是前面提到的緊急反應就能即時運作,雖然在一樓以外的民眾無法即時撤離,但仍可就地掩蔽。


不過科技再怎麼進化發展,還是會有比地震波還慢的時候,離震央最近的地方,搖晃最強烈、災情最嚴重,卻無法提前知道。因此,除了想辦法追上地震波的腳步、加強建築物的強度之外,還需要時刻預想防災準備,例如熟悉家中或學校的避難方式、準備逃生避難包等,才能避免不測風雲。

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