【國語日報專區】地震專題：為什麼會有地震？

地震頻繁的臺灣，相信大家對於地震一點都不陌生，我們常聽到地震是一種能量釋放，指的到底是什麼？而我們又是怎麼確知的呢？

古人看地震

僅管我們現在對於地震都有一點基本認識，然而數千年前的人們，對於突如其來的天搖地動，不知如何解釋時，總會冠上各種不同的神話故事。就像我們常用「地牛翻身」形容地震、而日本神話則認為地震是地底下的鯰魚所引發；古希臘人則認為地震、洪水等災害都是來自海上，所以是海神波賽頓大顯神威！

現在我們可以很清楚知道，這些神話只是穿鑿附會之說，但古代也是有人會對這些神話抱持懷疑態度。像古希臘哲人亞里斯多德，就透過觀察認為地震來自空氣變動，也就是風的驅動，雖然現在看來這種說法不正確，但這代表人們隨著知識的累積，開始探索各種自然現象的成因。

科學家的拼圖遊戲

隨著時代演進，人們開始運用科學角度，解讀地表為什麼會有劇烈搖晃。張衡打造了候風地動儀，偵測來自遠方的大地震，只可惜後繼無人，只留下了令後人不斷摸索還是難以理出頭緒的設計圖。至於西方，則有好長一段時間都以亞里斯多德的看法為準，直到17世紀科學家開始蒐集數據、設計儀器來研究地震，但是地震並不是人們說來它就會來的現象，不易累積資料，甚至即使是當時頂尖的科學家，也經常弄錯方向。

到了十八世紀，科學家米契爾意識想到地震的傳播主要不是藉由空氣，而是由岩石組成大地，雖然石頭硬，但受到強大的壓力下，仍會有一點「彈性」，是故他認為地震是來自地下。可惜當時沒有發明合適的儀器，無法驗證他的想法。

不過，歷代的科學家就如同進行拼圖遊戲一般，把地震的知識一點一滴的拼上，眼看就要拼上最後一塊了！

關鍵的「加州大地震」

到了十九世紀，當代著名的地質學家萊尹爾爵士認為，地震和斷層的關係密不可分。而在一八五五年，紐西蘭發生的大地震後，一夕間地表突然出現斷層，驗證了萊尹爾的主張，只差不能解釋兩者之間的關係。最後的關鍵，則是1906年發生在加州舊金山的大地震，由於這次大地震在地表留下了重要的印紀：斷層硬生生切斷了道路、圍籬等等，正好加州灣區附近在過居民增加，曾精確的測量過地形，地質學家里德從這些資料中看出了最後一塊關鍵拼圖：斷層錯動伴隨發生地震。

彈性回跳理論的示意。彈性回跳理論為地震學家里德於1906年舊金山大地震後提出，他認為斷層破裂的歷程為彈性變形(time2)後回彈(time)並伴隨發生地震，經由此地震觀察並證實了地震與層的關係。By Bumfluff at the English language Wikipedia, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10755560

也因此後來科學家便了解，在有些特定的情況下，岩石會受到強大的外力而產生變形，這樣的變形有時會很緩慢，就像是折彎筷子變，筷子的彈性會讓其折彎，但彈性是有極限的，要是一旦超過，便會一下子斷掉，岩石也是在一下子突然斷裂時，同時發生了斷層與地震。

雖然現在還不能精準預測地震發生的時間與地點，但回首過去，科學家光是從理解地震是來自地下，並找到成因，就花了上近二百年，只要人們不放棄研究，或許一百年後，我們便能開始精確預測斷層何時破裂，甚至能預測何時發生地震也說不定？

遺憾的是，很多地震科學的知識都是建築在過去的嚴重災害地震上…圖為1906年舊金山大地震後引發大火的情形。By Harry Sterling Hooper - High resolution download from http://www.dodmedia.osd.mil/DVIC_View/Still_Details.cfm?SDAN=DASN0300958&JPGPath=/Assets/Still/2003/Army/DA-SN-03-00958.JPG., Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2688257

【國語日報專區】海嘯專題：海嘯越高，要往越高處逃

之前談過海嘯的成因、世界上重大的海嘯與海嘯來時該怎麼辦，今天來看看「海嘯波高」和災害的關係到底如何吧？

當海嘯波高越高時，災害就越嚴重。要幫海嘯波高分類，當然要以海嘯波的高度來區分，而不同地區適用的分類方式也不盡相同。

海嘯波高分級表

像太平洋地區早期多使用「今村—飯田強度分級」，將最低的波高(50公分以下)設為-1級，而最高的4級，則代表高度超過40公尺的海嘯。現在科學家利用數學公式，將高度轉換成海嘯規模，讓海嘯波高的統計能較精確。

在臺灣，中央氣象局也根據歷史上的海嘯紀錄、臺澎金馬沿海的地形特性，將海嘯的波高分級，以利防災與宣導。而一般來說，大於1公尺的海嘯，就可能對沿岸造成災害，而大於6公尺的海嘯，就會造成很嚴重的傷亡，甚至低矮的房屋還會被沖毀呢！

資料來源：交通部中央氣象局

海嘯波高和海浪高度不同

波濤洶湧的臺灣海峽，經常會激起二、三公尺以上的大浪，而強烈颱風接近臺灣時，甚至會有十幾公尺的浪高，但就算是這麼高的海浪，只要不要太靠近岸邊就不會受到傷害，但為什麼看似不高的海嘯，也會造成災害呢？

除了波的高度，還得考慮波的長度，海浪的波長大約為10~100公尺，但海嘯可能就至少100公里起跳，我們用範圍2公尺的海岸線、波高5公尺的高度來計算海浪與海嘯的差異，將被抬起的海水簡化為三角柱體來看，海浪抬起的海水量大約為250立方公尺。而若用同樣的方式來來計算海嘯，則可發現被抬起海水量高達250000立方公尺，至少多出了1000倍。雖然科學家在探討海嘯災害時還會考量海嘯的波速、海底的地形的影響，但至少從波長來看，海嘯對陸地的影響會遠高海浪，這也是為什麼海嘯波即使不高，仍會有重大災害。

因為假設成弧形柱體對小學略嫌困難，故以三角柱體的計算公式簡化示意，代表同樣寬度、高度的海浪與海嘯波因波長而造成威力的差異。圖為2015/04/21國語日報科學版附圖修改(柯欽耀繪)

海嘯的衝擊力

之前曾經提過，海嘯在大洋的移動的速度有如噴射機，達每小時800公里，雖然到了近岸時，波速常會因海底深度變淺而減速，有時會減到只剩每小時50公里，但即使如此，像前面提到有如25萬立方公尺，也就是的25萬噸的海水以平常車子移動的速度向陸地而來，對於岸邊的房子而言就像是被無數的汽車撞上一般，而隨著向內陸移動數公里後，海水的水量減少、速度減慢，衝擊力才逐漸消失。

海嘯來時的逃生策略

所以海嘯來臨時，即使是向陸地方向開車逃離，仍十分危險，因為海嘯的速度十分快速，要是交通阻塞反而適得其反。所以更好的逃生策略是找尋適當的小山丘或是高地，只要數十公尺高，就能躲過大部分的海嘯，而當無處可逃、海嘯波又迫在眉睫時，只能找最近，而且又高又堅固的建築大樓來躲避。萬一真的來不及，就算是身邊的大樹、堅固的物件，只要抱緊抓牢，就能爭取一線生機。「往高處、往內陸、找堅固、抓牢固」便是海嘯逃生策略的必備口訣。