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波

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/02/20 03:09 UTC 版)

物理理論

一部の分野では水の波、そのなかでも波が砕け散ったりしないようなものを「水面波」という用語で呼ぶこともある。水面波は、物理学的に説明する場合、波動の一種という位置づけになる。水面波も他の波動と同様に屈折、回折、反射、透過、減衰などの性質をもつ。

ここでは、主として海の波に関する理論を挙げる。

波のパラメータ

波長 L、周期 T、波速 C (=L/T)
波高 H、振幅 a (=H/2)
水深 h
水面波形 η

波の分類

波は、水深によって、

深海波 (沖波, deep water wave)
浅海波 (wave in transitional depth)
極浅海波 (長波, shallow water wave, long wave)

に分類される。

水面変動の振幅が水深に対して十分小さい波のことを微小振幅波といい、その仮定における理論を微小振幅波理論という。それに対して、波高がそれほど小さくない場合、有限振幅波という。

微小振幅波理論

流体力学における連続の方程式であるラプラス方程式

${\frac {\partial ^{2}\varphi }{\partial x^{2}}}+{\frac {\partial ^{2}\varphi }{\partial z^{2}}}=0$

水深が深い場所の波において、水面の粒子が見せる運動（赤い点の運動）

水深が浅い場所の波で、水面・水中・水底の各粒子が見せる運動の違い。（水色の点および線で描画）

速度ポテンシャルを微分すると速度が求められ、この式から、海水の水粒子は楕円軌道を描いて運動しており、深海波では円軌道に近くなることが分かる。

また、水粒子が水面から飛び出すことなく水面の動きに追随すること（水面における運動学的境界条件という）から、分散関係式

$\omega ^{2}=gk\tanh kh\,$

容器の振動によって起きている特殊な波

ストークス波、クノイド波、孤立波などの理論がある。

浅水変形

波は沖から岸に近付くにつれて形を変える。水深が小さくなるにしたがって、波高が大きくなり波長は短くなる。沖での波高をH₀としたとき、K_s = H/H₀ を浅水係数といい、波高の増減の具合を示す。

脚注

^ ^a ^b 『広辞苑』第六版「なみ【波、浪、濤】」
^ ^a ^b ^c 『風と波を知る101のコツ』p.102
^ ^a ^b “気象庁｜予報用語　波浪、潮位”. www.jma.go.jp. 2021年12月30日閲覧。
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h 『風と波を知る101のコツ』p.109
^ 丸川久俊『海洋学』昭和七年十月十四日発行 p.149（Googlebook）
^ 「温暖化で波の高さ強さ増大」『毎日新聞』朝刊2021年7月27日くらしナビ面（2021年8月7日閲覧）
^ 谷端郷 (2014年). “大阪市における1934年室戸台風による被災社寺の分布とその特” (PDF). 『歴史都市防災論文集』Vol. 8（2014年7月）. 2018年10月29日閲覧。
^ “昭和9年(1934年)室戸台風”. 国土交通省淀川河川事務所. 2018年10月29日閲覧。
^ 「あと4ｍ高ければ吉原防波堤の高波災害」『朝日新聞』昭和423年7月26日夕刊3版11面
^ “想定し得る最大規模の高潮等について”. 国土交通省. 2020年10月23日閲覧。
^ “高波による災害”. 気象庁. 2018年10月29日閲覧。
^ “富山県東部海岸における2008年2月高波による被害調査” (PDF). 『海岸工学論文集』第55巻(20) (2008年). 2018年10月29日閲覧。
^ “台風21号関西空港滑走路など浸水、最大風速58m”. 毎日新聞 (2018年9月4日). 2018年10月29日閲覧。
^ World Meteorological Organization Global Weather & Climate Extremes Archive 2021年12月13日閲覧
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f 『世界大百科事典』第21巻 p.162【波】（執筆：寺本俊彦）

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