【コラム】

軍事とIT

209 特別編・地震観測技術と核実験監視の関係

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北朝鮮が2017年9月3日に、通算6回目となる核実験を実施した。核実験があると、核爆発のエネルギー収量について推定値が出回るが、その際にマグニチュードの値もついて回る。マグニチュードといえば、普通は地震が起きたときに出てくる数字である。

核実験は地下でやるもの

昔は陸上・海上・空中で原子爆弾や水素爆弾を炸裂させていたが、今の核実験は地下で行うのが普通である。北朝鮮も例外ではなく、同国北東部の豊渓里(Punggye-ri)にある核実験場には試験用のトンネルが掘られている。そのトンネルの入口周辺で人や車両の動きが活発になると、「核実験を計画しているのではないか」といって警戒の度合が上がる。

さて。地下で核爆発が起きれば、強大なエネルギーの放出があるわけだから、当然ながら周囲の地盤を振動させる。そこのところが地震と似ている。そして、発生した振動は地盤を通じて周囲に広がっていく。

だから、核爆発で発生した振動ぐらいの規模になると、日本まで伝わってくる。もともと日本国内には地震対策の一環として多数の地震計が備え付けられているので、それが北朝鮮で発生した地盤の振動も探知する。

そういう事情があるので、「北朝鮮の核実験」というと地震観測に関わっている組織の名前が出てきたり、マグニチュードがいくつだったという話が報じられたりするわけだ。

どうやって震央と規模を推定するか

地震計が1つだけだと、その地震計を設置した場所でどれぐらいの揺れが発生したかということしかわからない。ところが、複数の地震計を設置してネットワークを構築して、それをコンピュータにつないでデータを解析すると、検知した地震動の「震央」と「規模」の推定が可能になる。

考え方としては、フェーズド・アレイ・レーダーの受信と似ているかもしれない。フェーズド・アレイ・レーダーは複数の送受信モジュール(またはアンテナ)を並べた構成だが、真正面以外の向きから入射した電波を受信する場合、それぞれの送受信モジュール(またはアンテナ)ごとに受信のタイミングが微妙にずれる。

ということは、そのずれ(位相差)のデータを利用すると、入射した電波の方向を計算できる。電波の速度はわかっているから、不確定のパラメータは入射方向だけだ。

それと似た考え方で、位置が精確にわかっている複数の地震計のネットワーク、それと地震波が地中を伝搬する際の挙動・速度といった基礎データがわかっていれば、震央や規模の推定が可能になる理屈である。

そこで「軍事とIT」という話になる。つまり、ネットワーク化された複数の地震計からのデータをコンピュータが取り込んで解析するのである。

新幹線の地震防災システムは、この仕組みを使っている。地震計のネットワークを活用して震央と規模を推定すれば、地震の影響が及ぶ範囲を割り出すことができる。その範囲内にある変電所に対して送電停止の指令を出すと、走行中の列車が非常停止する。

地震の影響が及ぶ範囲を割り出してから送電停止の指令を出すから、例えば「千葉県で発生した地震のせいで、大阪付近を走っている電車を止める」なんていうことは起こらない。

そして、震央と規模の推定を、より迅速に行うために、ロジックの見直しやシステムの改良が図られている。警報の発出と送電停止が1秒早くなれば、走行中の列車が停止するまでの時間が1秒早くなる。たかが1秒、されど1秒である。

この「震央」を「核実験場の位置」「規模」を「核爆発の規模」に置き換えれば、地震計のネットワークとコンピュータによる震央・規模の推定が核爆発の規模推定につながることは、理解できると思う。だから、核拡散の防止や監視、核実験発生時のデータ収集は、地震対策と密接な関わりがあるのだといえる。

ちなみに北朝鮮の場合、核実験場の場所は既知だから、不確定パラメータは核爆発の規模に絞り込めるかもしれない。

振動の波形が違う

「でも、本物の地震が発生した時にも地震計は作動するのだから、地震と核爆発を勘違いする可能性はないの?」という疑問をお持ちになるかもしれない。実は、天然の地震(というのも妙な言い方だが)と核爆発による地盤の震動では、波形が違うのである。

よく知られているように、天然の地震では初期微動というものがある。まず初期微動(P波)があって、その後に本震(S波)がやってくる。ところが核爆発の場合、地中でいきなりドカンとやるわけだから、初期微動は極めて短い時間にしかならないはずだ。

と書けば、波形に違いが生じる理屈は理解していただけるだろう。もちろん、地震計と核実験場の距離が遠かったり、核爆発の規模が小さかったりすると、天然の地震との区別はつけにくくなるというが。

また、推定震央の場所でも区別がつく場合があるそうだ。つまり、震央が深い場合や海底にある場合は、そんな場所で人為的に核爆発を起こすことはできないので、天然の地震と判断できる。

無論、素人がパッと見て区別できるというものでもなくて、さまざまな地震波を記録した波形を見慣れている専門家なら区別できますよ、という話になるのは当然である。

筆者は地震の専門家ではないから、いきなり2つの波形を見せられて「どちらが核実験のものですか」といわれても、たぶん正しい答えは出せない。

ただ、地震を検知するための技術が核実験の検知にも応用できる、というところだけ知っていただければということで、本稿をしたためた次第である。

ちなみに、地震波の波形といってもパターンはいろいろある。東北地方太平洋沖地震(いわゆる東日本大震災)では揺れ方に特徴があって、他の地震と比べると低い周波数の揺れ(ゆっくりした揺れ)が長時間にわたって続くという特徴があったそうだ。

さて。そこでちょっと考えてみてほしい。地下核実験で生じる揺れが、そんな形になるだろうか。核爆発というのはもっと短時間に、一気にピークが来て、その後はスーッと終息するものである。それで、低い周波数の揺れを長時間にわたって継続させられるものだろうか。

といったことを考えるだけでも、「東日本大震災は核兵器による人工地震」という説の荒唐無稽さがわかるというものである。

今回の参考資料 「地震波からみた自然地震と爆発の識別について」(平成22年9月9日 (財)日本気象協会NDC-1)

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インデックス

連載目次
第210回 光学センサー機器(1)光学センサーとは
第209回 特別編・地震観測技術と核実験監視の関係
第208回 特別編・システム屋さんから見たイージス・アショアの利点
第207回 ソナー(11)水測予察と音響処理
第206回 ソナー(10)被探知を避けるためのあれこれ
第205回 ソナー(9)哨戒機とソノブイ・その2
第204回 ソナー(8)哨戒機とソノブイ・その1
第203回 ソナー(7)電纜敷設艦と海洋観測艦
第202回 ソナー(6)曳航ソナーの方位アンビと多局化
第201回 ソナー(5)SOSUSとSURTASS
第200回 ソナー(4)可変深度ソナーVDS(Variable Depth Sonar)
第199回 ソナー(3)パッシブ・ソナーの構造に関する基本
第198回 ソナー(2)アクティブ・ソナーの構造に関する基本
第197回 ソナー(1)ソナーの種類と用途
第196回 特別編・F-35の量産を支えるグローバル・サプライチェーン
第195回 特別編・カール・グスタフ無反動砲
第194回 アンテナ(10)巨大なアンテナ - 「象のオリ」「スペース・フェンス」
第193回 アンテナ(9)艦艇用のアンテナは難しい
第192回 アンテナいろいろ(8)電子戦機器のアンテナ
第191回 アンテナいろいろ(7)潜水艦の通信
第190回 弾道ミサイル発射の探知手段いろいろ(2)
第188回 弾道ミサイル発射の探知手段いろいろ(1)
第187回 アンテナ(6)衛星のアンテナ
第186回 アンテナいろいろ(5)通信機器のアンテナ
第185回 アンテナいろいろ(4)レーダーのアンテナ・その3
第184回 アンテナいろいろ(3)レーダーのアンテナ・その2
第183回 アンテナいろいろ(2)レーダーのアンテナ・その1
第182回 アンテナいろいろ(1)アンテナの重要性
第181回 マン・マシン・インタフェース(6)カラー表示とモノクロ表示
第180回 マン・マシン・インタフェース(5)ポインティングとスマホ化
第179回 マン・マシン・インタフェース(4)どう操作するか
第178回 マン・マシン・インターフェイス(3)情報の見せ方・その2
第177回 マン・マシン・インタフェース(2)情報の見せ方(その1)
第176回 マン・マシン・インタフェース(1)インタフェースの良し悪しは重要
第175回 人工衛星(9)データ中継衛星と衛星間通信
第174回 人工衛星(8)データの受信・解析・配信
第173回 人工衛星(7)衛星管制網と衛星管制システム
第172回 人工衛星(6)UAVと衛星の関係
第171回 延命改修(7)形態管理
第170回 延命改修(6)ミサイルの場合
第169回 延命改修(5)艦艇の場合
第168回 延命改修(4)輸送機の場合
第167回 延命改修(3)AWACS機の場合 - E-3Cセントリーの機内を紹介
第166回 延命改修(2)F-15の場合
第165回 延命改修(1)総論
第164回 特集F-35(6)短距離離陸・垂直着陸を容易に実現
第163回 特集F-35(5)ソフトウェアの開発と飛行諸元の制限
第162回 特集F-35(4)不思議の国のALIS
第161回 特集F-35(3)CNIとデータリンク
第160回 特集F-35(2)EO-DASとHMD
第159回 特集F-35(1)精緻な組み立て工程
第158回 平成29年度概算要求における情報通信系の話題
第157回 装甲戦闘車両とIT(12)車両の無人化と自動走行
第156回 装甲戦闘車両とIT(11)IEDジャマー
第155回 装甲戦闘車両とIT(10)周辺監視用カメラなど
第154回 装甲戦闘車両とIT(9)アクティブ自衛システム
第153回 装甲戦闘車両とIT(8)砲弾と信管
第152回 装甲戦闘車両とIT(7)ネットワーク化とユーザー・インタフェース
第151回 装甲戦闘車両とIT(6)FBCB2とBFTとBMS
第150回 装甲戦闘車両とIT(5)指揮車という名のAFV
第149回 装甲戦闘車両(AFV)とIT(4)IED対応のアクティブ座席
第148回 装甲戦闘車両(AFV)とIT(3)砲兵の射撃統制装置
第146回 装甲戦闘車両(AFV)とIT(2)戦車の射撃統制装置
第145回 装甲戦闘車両(AFV)とIT(1)行進間射撃
第144回 X-2と将来戦闘機(10)運用構想と技術の関係
第143回 X-2と将来戦闘機(9)機内空間設計と3D CAD
第142回 X-2と将来戦闘機(8)FBWか、FBLか
第141回 X-2と将来戦闘機(7)データリンク
第140回 X-2と将来戦闘機(6)モデリングとシミュレーション
第139回 X-2と将来戦闘機(5)カウンター・ステルス
第138回 X-2と将来戦闘機(4)クラウド・シューティング
第137回 実はハイテクな救難ヘリコプター
第136回 X-2と将来戦闘機(3)スマート・スキン
第135回 X-2と将来戦闘機(2)推力・飛行統合制御[2]
第133回 X-2と将来戦闘機(1)推力・飛行統合制御[1]
第132回 軍事作戦と通信(5)通信とコンピュータの関わり
第130回 軍事作戦と通信(4)国立暗号博物館訪問記
第129回 軍事作戦と暗号(3)暗号の機械化
第128回 軍事作戦と通信(2)コードとサイファー
第127回 軍事作戦と通信(1)通信手段いろいろ
第126回 人工衛星(5)早期警戒衛星
第125回 人工衛星(4)測位衛星(航法衛星)
第124回 人工衛星(3)偵察衛星
第123回 人工衛星(2)通信衛星
第122回 人工衛星(1)軍事衛星の種類いろいろ
第121回 防空とIT(7)エネルギー兵器の場合
第120回 防空とIT(6)IAMD(防空とミサイル防衛の統合)
第119回 防空とIT(5)艦隊防空[その2]
第118回 防空とIT(4)艦隊防空[その1]
第117回 防空とIT(3)野戦防空
第116回 防空とIT(2)防空システムのコンピュータ化
第115回 防空とIT(1)第二次世界大戦における防空システム
第114回 米海軍イージス艦を見る(4)戦闘システムの形態管理
第113回 米海軍イージス艦を見る(3)艦橋の更新
第112回 米海軍イージス艦を見る(2)戦闘システムの更新
第111回 米海軍イージス艦を見る(1)「変わるもの」と「変えてはいけないもの」
第110回 電子戦とIT(10)蔵出し写真館・艦艇編
第109回 電子戦とIT(9)蔵出し写真館・飛行機編
第108回 電子戦とIT(8)電子戦装置の自動化
第107回 電子戦とIT(7)艦艇の電子戦装備
第106回 電子戦とIT(6)その他の電子戦
第105回 電子戦とIT(5)自衛用電子戦装備
第104回 電子戦とIT(4)ECCM
第103回 電子戦とIT(3)ECMとCOMJAM
第102回 電子戦とIT(2)脅威ライブラリ
第101回 電子戦とIT(1)電子戦とはなんぞや
第100回 水中戦とIT(9)ソノブイ・オペレーション
第99回 水中戦とIT(8) 潜水艦の目標運動解析(2)
第98回 水中戦とIT(7) 潜水艦の目標運動解析(1)
第97回 水中戦とIT(6)港湾警備・ダイバー探知
第96回 水中戦とIT(5)嫌らしい機雷
第95回 水中戦とIT(4)機雷戦その2
第94回 水中戦とIT(3)機雷戦その1
第93回 水中戦とIT(2)魚雷避けに関するいろいろ
第92回 水中戦とIT(1)水中戦とは?
第91回 艦艇のシステム化(6)タンクと電子制御
第90回 艦艇のシステム化(5)フネの中における通信手段
第89回 艦艇のシステム化(4)ズムウォルト級とTSCE-I
第88回 艦艇のシステム化(3)省人化とダメコン
第87回 艦艇のシステム化(2)指揮管制装置とは
第86回 艦艇のシステム化(1)システム艦とは
第85回 射撃管制(6)対地・対艦ミサイル
第84回 射撃管制(5)対空ミサイル
第83回 射撃管制(4)砲兵に特有の事情
第82回 射撃管制(3)機関銃・機関砲・火砲その3
第81回 射撃管制(2)機関銃・機関砲・火砲その2
第80回 射撃管制(1)機関銃・機関砲・火砲その1
第79回 相互運用性(5)相互運用性実現の足を引っ張るのは?
第78回 相互運用性(4)物資補給の相互運用性
第77回 相互運用性(3)情報システムの相互運用性
第76回 相互運用性(2)通信分野の相互運用性
第75回 相互運用性(1)相互運用性とは
第74回 不正規戦とIT(8)NATOが演習にソーシャル・メディアを取り込む
第73回 不正規戦とIT(7)国境線の侵入監視や港湾警備
第72回 不正規戦とIT(6)不正規戦と電子戦
第71回 不正規戦とIT(5)コミュニケーションに翻訳ツール
第70回 不正規戦とIT(4)民心掌握とIT
第69回 不正規戦とIT(3)通信を利用した追跡・捕捉
第68回 不正規戦とIT(2)コミュニケーション手段としてのIT
第67回 不正規戦とIT(1)宣伝戦とインターネット
第66回 衛星携帯電話も使いよう
第65回 個人用装備のIT化(5)無線機をめぐる話・いろいろ!?
第64回 個人用装備のIT化(4)個人用武器の精密誘導化
第63回 個人用装備のIT化(3)個人用情報端末機器のあれこれ
第62回 個人用装備のIT化(2) 個人レベルの通信網はどうするか
第61回 個人用装備のIT化(1) 個人レベルの情報武装
第60回 サイバー防衛(8) ソーシャル・エンジニアリング
第59回 サイバー防衛(7) サプライチェーンという戦場
第58回 サイバー防衛(6) オープンな場も戦場になる
第57回 サイバー防衛(5) 弱者の最強兵器
第56回 サイバー防衛(4) アクティブ・ディフェンス
第55回 サイバー防衛(3) 攻撃手段いろいろ
第54回 サイバー防衛(2) サイバー攻撃の動機・手段・内容
第53回 サイバー防衛(1) サイバー攻撃・サイバー防衛とは
第52回 軍事におけるシミュレーションの利用(6) 負傷者治療の巻
第51回 軍事におけるシミュレーションの利用(5) 計測とデブリの巻
第50回 軍事におけるシミュレーションの利用(4) 海の巻
第49回 軍事におけるシミュレーションの利用(3) 陸の巻
第48回 軍事におけるシミュレーションの利用(2) 空の巻
第47回 軍事におけるシミュレーションの利用(1) RDT&Eの巻
第46回 情報活動とIT(6) 情報戦とサイバー戦
第45回 情報活動とIT(5) 情報資料の配信と利用
第44回 情報活動とIT(4) 情報を管理するためのシステムに求められる課題
第43回 情報活動とIT(3) ELINT・COMINT・SIGINT
第42回 情報活動とIT(2) 画像情報のデジタル化
第41回 情報活動とIT(1) なぜ情報活動が必要か
第40回 軍艦・海戦とIT (6) 艦艇の設計・建造とIT
第39回 軍艦・海戦とIT (5) ダメージコントロール
第38回 軍艦・海戦とIT (4) ウェポンシステムとオープンアーキテクチャ
第37回 軍艦・海戦とIT (3) データリンクによるネットワーク化
第36回 軍艦・海戦とIT (2) 艦内ネットワークの整理統合
第35回 軍艦・海戦とIT (1) システム艦ってなに?
第34回 警戒監視体制の構築とIT(6) IT化と人手の使い分け
第33回 警戒監視体制の構築とIT(5) 宇宙空間とサイバー空間
第32回 警戒監視体制の構築とIT(4) 陸の警戒監視
第31回 警戒監視体制の構築とIT(3) 海の警戒監視
第30回 警戒監視体制の構築とIT(2) 空の警戒監視
第29回 警戒監視体制の構築とIT(1) 警戒監視とITの関わり
第28回 指揮統制・指揮管制とIT(4) : 関連する要素技術とまとめ
第27回 指揮統制・指揮管制とIT(3) 軍艦の戦闘指揮所
第26回 指揮統制・指揮管制とIT(2) 特定任務分野の指揮管制
第25回 指揮統制・指揮管制とIT(1) 戦略・作戦レベルの指揮統制
第24回 陸戦とIT(6) 兵站業務とIT活用
第23回 陸戦とIT(5) 地雷やIEDの探知もハイテク化
第22回 陸戦とIT(4) IT化と電源の問題
第21回 陸戦とIT(3) 陸戦と通信網
第20回 陸戦とIT(2) 陸戦兵器の精密誘導化
第19回 陸戦とIT(1) 陸戦における状況認識
第18回 UAVとモジュラー設計
第17回 UAVによる映像情報の収集とデータ処理
第16回 無人戦闘機は実現可能か?
第15回 UAVと有人機の空域共有問題
第14回 武装UAVのオペレーション
第13回 無人偵察機(UAV)に関する基本と武装化の経緯
第12回 Build a Little, Test a Little and Learn a Lot
第11回 イージス・アショアとモジュール化と相互運用性
第10回 ミサイル防衛に必要な通信網とネットワーク化交戦
第9回 イージス艦のベースラインと能力向上
第8回 イージス艦とはそもそも何か
第7回 弾道ミサイル防衛とC2BMC
第6回 F-35ライトニングIIの操縦システム
第5回 F-35ライトニングIIの兵站支援
第4回 F-35ライトニングIIのソフトウェア
第3回 F-35ライトニングIIとネットワーク中心戦
第2回 F-35ライトニングIIの"眼"
第1回 F-35ライトニングIIは何が違う?

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