質問:
津波の進行が音より遅いのはなぜですか?
naught101
2014-04-16 13:54:33 UTC
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津波は深海で、時速800キロで移動します

水中の音速は時速約5300キロメートルです。

これらの波は両方とも圧力波であり、同じ媒体で動作します。なぜ一方が他方よりもはるかに速いのですか?

1 回答:
#1
+22
Semidiurnal Simon
2014-04-16 17:06:42 UTC
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津波と音波は異なる種類の波です。1つは横波で、もう1つは縦波です。それぞれの速度に影響を与える要因を見てみましょう。

津波-浅瀬での横波

横波は、私たちが日常的に考えているタイプの1つです。 -振動の方向が進行方向に垂直である場合。横波が伝わる速度は、水深に応じてさまざまな要因によって異なります。この目的のために、「浅い水」は通常、深さ<波長/ 20の場所に存在するものとして定義されます。津波の波長は非常に大きく(数百キロメートルのオーダー)、津波の場合、世界の海のどの部分も「浅い水」として数えられます。

浅い水域では、横波は次のように記述できます。

$$ V = \ sqrt {gD} $$ span>

ここで、 $ V $ span>は波の速度、 $ D $ span>は深さ、 $ g $ span>は、重力による加速度(9.81 m / s 2 sup>)です。深海での津波の場合、深さ4 kmと仮定すると、速度は198 m / s、つまり713kphと推定できます。これは封筒裏の計算ですが、質問で引用した800kphと十分に似ているので、満足しています。

音-縦波

縦波では、振動の方向は進行方向に平行です。つまり、材料の密度の振動です。これらの多くは日常生活では見られませんが、良い例の1つは、両端を互いに近づけたり遠ざけたりすると、スリンキーを下に移動する波です。

Picture of a slinky showing a longitudinal wave画像ソース

液体または気体中の音は、縦波の例です。縦波の速度は、次のように、通過する材料の剛性と密度に依存します。

$$ c = \ sqrt { \ frac {K} {\ rho}} $$ span>

ここで、 $ c $ span>は波の速度、 $ K $ span>は流体のバルク弾性率であり、 $ \ rho $ span>はその密度です。流体(この場合は海)の深さに依存しないことに注意してください。塩水プールの水面下1メートルの音は、海面下1メートルの音とほぼ同じ速度で移動します。

まとめ

音波と津波はさまざまなメカニズムで伝播するため、さまざまなことが速度に影響します。

いい答えだ。 2つの方程式が使用される理由についてもう少し説明があれば素晴らしいでしょう-完全な導出ではないかもしれませんが、おそらくそれらがどのように発見されたかを示す何かですか?
@naught101良い点。しかし、私自身の専門知識レベルでは、自信を持ってそれを行うのに十分ではないと思います。もっと知識のある人が来たら編集は大歓迎です!
津波では、通常の波のようにエネルギーの正味の移動だけではなく、水の正味の動きがあるという事実により、これは修正されない場合でもさらに拡大する可能性があります。その場合、音波は再び縦波であり、その場合、実際には異なる波速度が適用されます。
@hugovdbergこれは私の専門分野ではないので、改善は大歓迎です!回答の編集をお気軽に提案してください! (またはもちろん、新しい答えをします)
@hugovdberg:私はそれを見たいと思います。少なくとも長期(数週間以上)にわたって、水の正味の動きがどのように発生するのか理解できません。規模の問題ではありませんか?
要するに、津波は通常、海底の正味の動きによって引き起こされます。海底は通常、広い領域で数メートル上昇します。その押しのけられた水はその領域に膨らみ、非常に浅い波(センチメートルのオーダーで、通常の風の波ではほとんど目立たない)として横に流れ、その水の壁が大陸棚に当たるとすぐに高さが増加します。しかし、海底は元の位置に戻らないので、水も戻りません。
うーん。確かに、海底の上昇は、失われた量を反映して、最終的には海盆全体(またはおそらく海底のそのビットの周り)の水位の(非常に)小さな増加で平衡に達するはずですか?津波による内陸の「水の動き」は、大規模な波動粒子の動きだといつも思っていました。おそらくこれはそれ自体が問題になるはずです... @naught101?
[Physics SEに関する関連ディスカッション](http://physics.stackexchange.com/questions/80226/why-do-longitudinal-waves-travel-faster-than-transverse-waves)


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