この ふしぎな ゆれの 正体は、「長周期地震動ちょうしゅうきじしんどう」と いいます。周期しゅうきが 長い、つまり ゆっくりした 大きな ゆれの ことです［1］。

周期しゅうきとは、ゆれが 1かい 行って もどって くるまでの 時間です［1］。ゆっくりした ゆれは、1かい 行き来するのに、なんびょうも かかります。

こたえを 先に 言うと、ゆっくりした ゆれは、高い 建物たてものの 「ゆれやすさ」と ぴったり 合いやすいのです。合うと、ゆれは どんどん 大きく なります。高い かいほど、大きく ゆれる ことが あります［1］。

大阪おおさかの ビルでは、10ぷんほど ゆれが つづきました［9］。それでも 地めんの 震度しんどは 3 でした。

この不思議な揺れは、「長周期地震動」と呼ばれます。南海トラフ地震のような大きな地震で生じる、周期の長いゆっくりした大きな揺れのことです［1］。

ここでいう「周期」とは、揺れが1往復するのにかかる時間です［1］。周期が短い揺れは細かく速く、長周期の揺れはゆったりと大きく体を揺さぶります。

問いへの答えを先に言うと、こうなります。建物にはそれぞれ揺れの周期（固有周期）が決まっていて、地震波の周期とそれが一致すると、共振して大きく揺れます。高層ビルは固有周期が長いので、長周期の波と共振しやすく、低層階より高層階の方が大きく揺れる傾向があります［1］。

咲洲庁舎では約10分間も揺れが続き、最上階では片側1mを超えました［9］。同じ地震では、大阪市内に内装材が壊れた高層ビルもありました。しかし、地上の震度は3でした［2］。

では、「共振」とは何でしょうか。身近なもので考えてみましょう。

この揺れの正体は、長周期地震動である。南海トラフ地震のように規模の大きな地震で生じる、周期の長い、ゆっくりした大きな揺れを指す［1］。周期とは、揺れが1往復するのにかかる時間のことである［1］。

答えの骨格は共振である。建物にはそれぞれ揺れやすい固有周期があり、地震波の周期と一致すると共振して大きく揺れる［1］。高層ビルは固有周期が長い。そのため、長周期の波と共振しやすく、低層階より高層階の方が大きく揺れる傾向がある［1］。

咲洲庁舎の例では、揺れは約10分続き、最上階では片側1mを超える振れが確認された［9］。同じ地震で、大阪市内の高層ビルには内装材が破損するほど揺れたものがあったが、地上で観測された震度は3だった［2］。地上の揺れの強さを表す数字と、高い階の揺れが食いちがうわけだ。

では、共振では何が起き、なぜ「ゆっくり」な波が高いビルに効くのか。次の章で、その中身を見る。

ブランコを おす ところを 思いうかべて ください。ブランコには、ゆれが 行って もどる 時間が 決まって います。そのリズムに 合わせて、そっと おすと、ゆれは だんだん 大きく なります。

これを 「共振きょうしん」と いいます。高い ビルは 大きな ブランコの ようなもので、ゆっくり ゆれるのが とくいです。ゆっくりした 地震じしんの 波が くると、ちょうど 合って しまうのです［1］。

ただし、ブランコは たとえです。本当の ビルには、ゆかや かべなど、いろいろな ものが あって、ゆれ方は もっと ふくざつです。

つぎは、この ゆっくりした ゆれが、どこまで とどくのかを 見て みましょう。

公園のブランコで、押すタイミングを考えます。ブランコには決まった揺れの速さがあり、その速さに合わせて押すと、少しの力でも揺れ幅が育ちます。逆にタイミングがずれると、揺れは育ちません。

建物でも同じことが起こります。高層ビルはゆっくり揺れるブランコのようなもので、固有周期が長く、長周期の地震波の周期に近づくと共振が起こりやすくなります［1］。

ただし、これはブランコにたとえた単純な話です。実際のビルは、階ごとに重さや硬さが異なり、揺れ方は階や場所によって変わります。気象庁も、高層ビルの中でも階や場所によって揺れの大きさが異なると説明しています［5］。

では、そのゆっくりした波は、地震の震源からどこまで届くのでしょうか。

共振の感覚をつかむには、ブランコが役に立つ。ブランコには固有の揺れの速さがあり、その速さに合わせて押せば、小さな力でも振れ幅は育つ。押すタイミングがずれれば育たない。

建物でも同じで、地震波の周期と建物の固有周期が一致すると共振して大きく揺れる［1］。高層ビルは固有周期が長いため、周期の長い波と一致しやすい。長周期の波が問題になるのは、波の側だけでなく、建物との組み合わせで共振が起きるからである。

ただし、ブランコは単純化したたとえにすぎない。実際のビルは階ごとに質量も剛性も異なり、同じ建物でも階や場所によって揺れが違う。特に建物の頂部の揺れ方は、発表された階級より大きくなる場合もある［5］。

では、長周期の波はどこで生まれ、どこまで遠くへ届くのか。

2003ねんの 十勝沖地震とかちおきじしんでは、震源しんげんから 250キロほど はなれた 苫小牧とまこまいの 石油せきゆタンクで、中の 石油が 大きく ゆれました。タンクの 中の ういた 屋根が しずんで、火事に なりました［3］。

2004ねんの 新潟県中越地震にいがたけんちゅうえつじしんでは、200キロほど はなれた 東京の 高い ビルで、エレベーターの ワイヤーが きずつきました［3］。

ゆっくりした ゆれの おもな 成分せいぶんは、地面の 表面ちかくを つたわる 「表面波」です。震源しんげんが あさい 大きな 地震じしんで おきやすく、やわらかい 地面が 広がる 平野では、さらに 強く なります［2］。

石油タンクの 中の 石油が ゆれる ことは、「スロッシング」と いいます。

2003年の十勝沖地震では、震源から約250km離れた北海道苫小牧市の石油コンビナートで、タンクの中の石油が大きく揺れる「スロッシング」が起こりました。その結果、浮き屋根が沈んで火災が起きました［3］。2004年の新潟県中越地震でも、約200km離れた東京都内の高層ビルで、エレベーターのワイヤーが損傷しています。最大震度は3でした［3］。

長周期地震動の主成分は、地面の表面近くを伝わる表面波です。震源が浅くて大きな地震ほど、この揺れが発生しやすくなります［2］。さらに、平野の下にある柔らかい堆積層では波が増幅されるため、平野部では揺れが強くなります［2］。

ただ、これは「起こりやすくなる条件」であって、どの地震でも同じことが起こるわけではありません。では、震度では分からないこの揺れを、どう伝えればよいのでしょうか。

十勝沖地震（2003年）では、震源から約250km離れた苫小牧市の石油コンビナートで、タンク内の石油が揺れ動くスロッシングが発生し、浮き屋根が沈没して火災が起きた。新潟県中越地震（2004年）では、約200km離れた東京都内の高層ビル（最大震度3）で、エレベーターのワイヤーが損傷した［3］。いずれも、震源の近くではなく、遠い場所の大型構造物の被害である。

遠くまで届く理由は、波の性質にある。長周期地震動の主成分は表面波で、震源が浅く大きな地震ほど発生しやすい［2］。さらに柔らかい堆積層では増幅されるため、平野部で強くなる［2］。平野に大都市が多い日本では、遠方の地震でも高層ビルや石油タンクに影響が出やすい。

ただし、資料が示すのは「発生しやすくなる」条件であり、すべての地震でそうなるわけではない。たとえば、2015年の小笠原諸島西方沖の深い地震（M8.1）は、47都道府県すべてで揺れが感じられたが、長周期地震動階級は2だった［8］。

こうした揺れは、震度の数字だけでは読み取れない。では、気象庁はどのような新しい目盛りを作ったのか。

震度しんどは、地めんの 近くで はかった ゆれの 強さを あらわす ものさしです。高い ビルの 上の ほうの ゆれを あらわすには、十分では ありません［4］。

そこで 気象庁きしょうちょうは、「長周期地震動階級ちょうしゅうきじしんどうかいきゅう」を つくりました。ゆれの 大きさを 4だんかいに わけます。高い ビルの 中で 人が 立って いられるか、かぐが たおれるか、など ゆれの えいきょうを もとに しています［5］。

2023ねん2がつ1にちから、この 階級かいきゅう4が よそうされる ときも、「とくべつ けいほう」に なり、緊急地震速報きんきゅうじしんそくほうで しらせる ことに なりました［6］。

階級かいきゅうは、周期しゅうきが 1.6びょうから 7.8びょうまでの ゆれを 見て きめます［5］。

震度は、地表面付近の比較的短い揺れを対象にした指標です。高層ビルの高層階の揺れの程度を表すには十分ではありません［4］。そこで気象庁は、別の指標を用意しました。それが「長周期地震動階級」です。

階級は、高層ビルの中での人の行動のしやすさや、家具の転倒などの被害の程度から、揺れの大きさを4段階に分けたものです［5］。計算には、周期1.6秒から7.8秒までの揺れの強さの最大値が使われます［5］。

この階級の情報は、おおむね14、15階建て以上の高層ビルを対象に提供されます［4］。そして2023年2月1日から、階級4が予想される場合も特別警報と位置づけられ、緊急地震速報の発表基準に加わりました［6］。

これで、揺れの大きさを「震度」と「階級」の二つで伝えられるようになりました。ただし、階級にも、できないことがあります。

震度は地表面付近の比較的短い周期の揺れを対象とした指標で、高層ビル高層階の揺れの程度を表すには十分でない［4］。そこで導入されたのが長周期地震動階級である。高層ビル内での人の行動の困難さや、家具の転倒などの被害の程度に対応づけて、揺れの大きさを4段階に区分した指標である［5］。

階級は、周期1.6秒から7.8秒までの絶対速度応答スペクトルの最大値に基づく。地表や低い建物で観測したデータから求め、高層階の揺れを推計する［5］。応答スペクトルとは、固有周期の異なる建物がそれぞれどれだけ揺れるかを、周期ごとに表したものである。この範囲を見ることで、高層ビルの揺れを表す目盛りになっている。

この情報の提供対象は、おおむね14、15階建て以上の高層ビルである［4］。さらに2023年2月1日以降は、階級4が予想される場合も特別警報に位置づけられ、緊急地震速報の発表基準に加わった［6］。実際に、2024年1月1日の能登半島地震（M7.6）では階級4が観測されている［8］。

揺れを二つの目盛りで伝えられるようになった。では、その階級は、どこまで当てにできるのか。

階級かいきゅうの よそうには、1だんかいぶんくらいの ずれが あります。調べた ときは、およそ 9わりが、1だんかいの はんいに おさまりました［7］。

また、おなじ ビルの 中でも、ゆれの 大きさは かいや ばしょで ちがいます。いちばん 上の ほうは、しらせた 階級かいきゅうより 大きく ゆれる ことも あります［5］。

緊急地震速報きんきゅうじしんそくほうは、強い ゆれが くる まえに しらせます。でも、その 時間は 数びょうから 数十びょうです。震源しんげんに 近い ところでは、間に 合いません［10］。

だから、ふだんの じゅんびが たいせつです。けがを した 人の 3〜5わりは、家の 中で かぐが たおれたり おちたり した せいだと されて います［3］。

階級の予想には、±1階級程度の誤差があります。気象庁の検証では、約9割が±1階級の範囲に収まりました［7］。また、同じビルの中でも階や場所で揺れは違い、建物の頂部では、発表された階級より大きく揺れる場合もあります［5］。

緊急地震速報には、時間の限界もあります。強い揺れが来るまでの猶予は数秒から数十秒で、震源に近い場所では原理的に間に合いません［10］。咲洲庁舎のように揺れが約10分続くこともあり［9］、速報が届いたら、まず身を守る行動をとります。

研究も進んでいます。防災科学技術研究所は、地上21階・高さ80mの建物を想定し、1〜4階を実大規模で作った試験体を使って、長周期地震動による損傷の過程を調べる実験を行いました［11］。東京大学地震研究所の研究室では、AI（深層学習）で長周期地震動を予測する研究を進めていると紹介されています［12］。

一方で、近年の地震被害では、負傷者の3〜5割が、屋内の家具類の転倒・落下でけがをしています［3］。知らせを活かすには、まず部屋の中を整えておくことが土台になります。

階級の予測には±1階級程度の誤差があり、検証では約9割が±1階級の範囲に収まった［7］。さらに、同じ高層ビルでも階や場所によって揺れは異なり、建物の頂部の揺れは発表された階級より大きくなる場合がある［5］。階級は目安であり、特定の部屋の揺れを保証する値ではない。

緊急地震速報には時間的な限界もある。強い揺れまでの猶予は数秒から数十秒で、震源に近い場所では原理的に間に合わない［10］。一方、咲洲庁舎では揺れが約10分続いた［9］。知らせの後の行動が重要になる。

長周期地震動や建物の揺れを詳しく捉える研究も進んでいる。防災科学技術研究所は、地上21階・高さ80mの建物を想定し、1〜4階を実大規模の鉄骨造架構で製作して、長周期地震動による損傷過程の実験を行った［11］。東京大学地震研究所の研究室は、深層学習を用いて長周期地震動を予測する研究を進めていると紹介している［12］。

知らせが間に合わない場合に備えるのは、室内の対策である。近年の地震被害では、負傷者の3〜5割が屋内の家具類の転倒・落下によってけがをしている［3］。

きょう できる こと

いとに、おもりを つけて、ふりこを 2つ つくります。いとの 長さは、1つは 20センチ、もう1つは 50センチに します。1かい 行き来するのに、どちらが ゆっくりか 見て みましょう。長い ほうが ゆっくり なるはずです。これで わかるのは ふりこの ことで、ビルそのものでは ありませんが、「長い ものは ゆっくり ゆれる」という かんじは つかめます。

おもりは かるい ものを つかい、人や ものに ぶつからない ばしょで やって ください。

しらべる とき

おうちの 人と、気象庁きしょうちょうの ページで、むかしの 地震じしんで 階級かいきゅうが 出た ものを 見て みましょう。

振り子で試す

ひもにおもりをつけた振り子を2つ作ります。ひもの長さは20cmと50cmにして、10往復するのにかかる時間をそれぞれ測り、比べてみます。長い方がゆっくり往復するはずです。確かめられるのは「振り子は長いほど周期が長い」という関係で、建物の固有周期とは別の話ですが、「長いものほどゆっくり揺れる」という感覚はつかめます。軽いおもりを使い、人やものに当たらない場所で行ってください。

資料で調べる

気象庁のサイトには、長周期地震動階級1以上を観測した地震の一覧があります［8］。2024年1月1日の石川県能登地方（M7.6）では階級4、2015年5月30日の小笠原諸島西方沖（M8.1）では階級2が観測されています。マグニチュードが大きいほうが階級も大きいとは限らないことを、一覧で見てみてください。

家のなかを見る

本棚や食器棚が固定されているか、おうちの人と見てみましょう。家具の転倒・落下でけがをする人が多いことは、気象庁のページにも書かれています［3］。

手で確かめる

長さ20cmと50cmのひもに軽いおもりをつけて振り子を作り、10往復の時間を測って比べる。長い方が周期は長くなる。これは振り子の長さと周期の関係であり、建物の固有周期の話とは別だが、長いものほどゆっくり揺れる感覚は手元で確かめられる。軽いおもりを使い、周囲に人や物がない場所で行う。

原典を読む

気象庁の過去の観測一覧［8］には、2015年の小笠原諸島西方沖（M8.1、階級2）と、2024年の能登半島地震（M7.6、階級4）が載っている。マグニチュードが大きい方が階級も大きいとは限らないことを、自分で表にして確かめられる。

階級の定義は［5］、制度の変更は［6］、予測誤差は［7］にある。長周期地震動の定義、特徴、被害は気象庁の解説ページ［1］［2］［3］［4］、大阪の例は防災白書［9］で読める。