表面張力波（ひょうめんちょうりょくは）capillary wave
表面張力波
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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/09/11 20:22 UTC 版)
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水と空気の界面に液滴が落ちた衝撃で生まれた表面張力波。
表面張力波（英: capillary wave）とは、流体の相境界上を伝播する波で、ダイナミクスと位相速度が表面張力の効果に支配されるもの。自然界に広く見られ、一般的にさざ波（英: ripple）と呼ばれる。水面の表面張力波の典型的な波長は数センチメートル以下で、位相速度は0.2〜0.3 m/sを超える。
流体界面の波の波長がそれよりも長くなると、表面張力のほか重力と慣性の効果を受ける表面張力重力波となる。一般的に見られる重力波はさらに波長が長くなったものである。
開けた水域で弱い風によって作られるさざ波は英語の海事用語で cat's paw wave と呼ばれ、その微風も cat's paw（猫足風）と呼ばれる。広い海原では、風によって引き起こされた小さいさざ波が成長してはるかに大きな海面波（風浪とうねり）が生じることがある。
分散関係
分散関係とは波の波長と周波数の関係をいう。表面張力の効果に完全に支配される純粋な表面張力波は、重力にも影響される表面張力重力波とは分散関係によって区別できる。
厳密な表面張力波
表面張力波の分散関係は以下となる。
波長 
アメンボによって作られたさざ波。
そよ風によって湖水表面に作られたさざ波。
関連項目
- 毛細管現象
- 分散 (水波)
- 熱表面張力波
- 二層流
- ウェーブリップル
脚注
- ^ a b c Lamb (1994), §267, page 458–460.
- ^ Dingemans (1997), Section 2.1.1, p. 45.
Phillips (1977), Section 3.2, p. 37. - ^ Falkovich, G. (2011). Fluid Mechanics, a short course for physicists. Cambridge University Press. Section 3.1 and Exercise 3.3. ISBN 978-1-107-00575-4
- ^ “Now, the next waves of interest, that are easily seen by everyone and which are usually used as an example of waves in elementary courses, are water waves. As we shall soon see, they are the worst possible example, because they are in no respects like sound and light; they have all the complications that waves can have”. ― R.P. Feynman, R.B. Leighton, and M. Sands (1963). The Feynman Lectures on Physics. Addison-Wesley. Volume I, Chapter 51-4.
- ^ See e.g. Safran (1994) for a more detailed description.
- ^ Lamb (1994), §174 and §230.
- ^ a b c d e Lamb (1994), §266.
- ^ a b Lamb (1994), §61.
- ^ Lamb (1994), §20
- ^ Lamb (1994), §230.
- ^ a b Whitham, G. B. (1974). Linear and nonlinear waves. Wiley-Interscience. ISBN 0-471-94090-9 See section 11.7.
- ^ Lord Rayleigh (J. W. Strutt) (1877). “On progressive waves”. Proceedings of the London Mathematical Society 9: 21–26. doi:10.1112/plms/s1-9.1.21. Reprinted as Appendix in: Theory of Sound 1, MacMillan, 2nd revised edition, 1894.
参考文献
- Longuet-Higgins,M. S. (1963). “The generation of capillary waves by steep gravity waves”. Journal of Fluid Mechanics 16 (1): 138–159. Bibcode: 1963JFM....16..138L. doi:10.1017/S0022112063000641. ISSN 1469-7645.
- Lamb, H. (1994). Hydrodynamics (6th ed.). Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-45868-9
- Phillips, O. M. (1977). The dynamics of the upper ocean (2nd ed.). Cambridge University Press. ISBN 0-521-29801-6
- Dingemans, M. W. (1997). Water wave propagation over uneven bottoms. Advanced Series on Ocean Engineering. 13. World Scientific, Singapore. pp. 2 Parts, 967 pages. ISBN 981-02-0427-2
- Safran, Samuel (1994). Statistical thermodynamics of surfaces, interfaces, and membranes. Addison-Wesley
- Tufillaro, N. B.; Ramshankar, R.; Gollub, J. P. (1989). “Order-disorder transition in capillary ripples”. Physical Review Letters 62 (4): 422–425. Bibcode: 1989PhRvL..62..422T. doi:10.1103/PhysRevLett.62.422. PMID 10040229.
