波(なみ)

みなさんこんにちは

特殊水処理機『新ん泉』 AtoZの桜井です。

波は身近な現象で、原因や影響などもよく知られていますが、まだその利用方法などは十分ではありません。今回は波について考えてみましょう。

 

波もいろいろ

私たちが普段よく知っている「波」は風によってひき起こされるもので、科学的には波浪と呼んでいます。

「波」はその場で吹いている風によって引き起こされた波「風浪」と他の海域で風によって起こされた波が伝わってきた「うねり」の2種類があります。

うねりは、長距離を伝わってゆき、日本近海で発生したうねりはハワイまで到達するようです。

その他には、地震によって起きる「津波」、船舶などが航行することによって船舶の後方にできる「引き波」、振動によって引き起こされる「震動波」と呼ばれる波もあります。

またこうした自然気象の波とは異なりますが、物理上、周期的な現象を引き起こすものを波といい、いまや生活に欠かせない電磁波はこうした「波」の性格を持っています。

イギリスのマクスウエルによって光は電磁波の一種であることが証明され、アインシュタインによって光は粒子と波の2面性を持つことが示されました。

電磁波や光は屈折、回折、反射、透過、減衰など海の波と同様の性質をもつています。

さらに社会的や心理的な要素を加味して社会での様々な変動を波ということもあります。

葛飾北斎の有名な版画は、波の構図を大胆にデフォルメしたものですが、19世紀後半の印象派芸術やその後のキュービズムなどの欧米の芸術活動に多大な影響を与えたことからジャポニスムの波とも言われています。

津波

津波(つなみ)は、海域での地震や海岸地域で起こる地滑り、海底火山の活動など気象以外の要因によって引き起こされ、海岸線に到達して被害を及ぼす可能性のある高波です。

通常の波とは異なり、沖合を航行する船舶の被害は少ないにもかかわらず、港(津)では大きな被害をもたらすことに由来します。

もともと日本語ですが、20世紀後半以降は広く「Tsunami」として国際的な学術用語になっています。

津波は、水深の変化の無い大洋で発生した場合には発生源を中心に同心円状に広がって行くはずですが、水深や地形などの影響で差が生じます。

津波の伝播する速度は水深と波高により決まりますが、だいたい水深1,000mの海で時速360km、水深4,000mで時速720kmになります。

沿岸では水深が浅くなりますので、津波の速度は落ち、水深10m、波高6mの場合の津波の速さはおよそ時速46kmとなります。

津波の波高は数十cmから2~3m程度であり、波長は100kmを越えるので、海面の変化はきわめて小さく、沖合の船など気づかない場合もあります。

津波の波高は水深の4乗根と水路幅の2乗根に反比例するので、仮に水深160m、幅900mの湾口に高さ1mの津波が押し寄せ、湾内の水深10m幅100mの所に達した場合、波高は水深の減少で2倍、水路幅の減少で3倍になるため、総合すると波高は6メートルになります。

それで、リアス式地形の湾などV字型に開いた湾の奥では大きな波高になりやすいのです。

しかも通常の波の波長は長くても数十mですが、津波の波長は100kmを超えることも多く、通常の波高2mの波が海岸線1mに対して押し寄せる水量は、1.5m3(=1500リットル)、ドラム缶数本分であるのに対して、2mの「津波」の水量は波長10km ならば5,000m3で、競泳用プール2つ分の水量となりますので大きな被害を起こします。

通常、津波は複数回押し寄せ、10回以上に及ぶ事もあります。

第2波、第3波が最も大きくなる傾向があり、その後次第に小さくなっていきます。

また、過去の津波における体験者の証言や昔話等の伝承に、津3波が最も大きくなる傾向があり、その後次第に小さくなっていくようです。

2011年東日本大震災での津波は最大40メートルの高さがあってと言われています。

またの本で記録されている最大の津波は1771年八重山列島近海を震源として発生した地震で石垣島を襲って津波は80メートルもあったと記録されているようです。

世界に目を向けると1958年7月8日、アメリカ・アラスカ州のリツヤ湾で524メートルの津波が記録されています。

過去の津波における体験者の証言や昔話等の伝承に、津波の来襲前にまず引き潮が起こった、というものがありますが、津波の発生原因、そのほかの要因で必ずしもその通りではなく、予測は困難なようです。

波エネルギー

石油などの化石燃料に頼らないエネルギー資源を考えたときに、太陽光、風力、とならんで波力もその重要な資源と考えられています。

世界の海洋再生可能エネルギー(2002-2007)レポートによれば、波力には全世界の総電力消費量に相当する1,000-10,000ギガワットの電力を作りだす可能性が指摘されています。

海洋エネルギーの開発は100年以上前に始まっており、最初の波力装置の特許登録は19世紀のことで、潮汐エネルギーにおいては、水車や外輪技術を考えればその歴史はさらに遡ります。

最初の潮汐ダム(潮力を取り込むための大型ダム)は1966年に フランスで実用化され、その直後には小規模ながら中国とカナダでも運用が始まりました。

しかし、構築、その他の高いコストから、広範な運用は行われていませんが、韓国では2011年に石油862,000バレル相当の電力を供給できるシファホ湖潮力発電所が完成しています。

化石燃料の価格面および環境悪化へのコストを考慮すると洋上風力発電産業が化石燃料発電と競合できるようになってきました。

 

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