水中の波紋は、より正式には毛管波として知られており、風と水の微妙な相互作用、または水と他の物体との物理的相互作用によって引き起こされます。
暑い夏の日に湖のほとりに立って、水面を見つめたことがありますか?顔に風がささやいていない場合でも、かすかな線や水面の不規則性が見られる可能性があります。光は表面の動きに反射し、小さな波紋がパッチに見られ、異なる方向に動いているように見えることがあります。石を拾い上げて湖に放り込むと想像してみてください。満足のいく水しぶきとともに着地し、さざ波の輪が広がります。
これらはどのように作成されますか？ (写真提供:YJ.K/Shutterstock)
私たちが水域で見たり作成したりするこれらのパターンや形は、一般に波紋と呼ばれますが、なぜ波紋が形成され、どのくらいの長さに影響するのでしょうか?
リップルとは?
風のない日でも、空気には常に何らかの動きがあり、水面ではその動きによって小さなさざ波ができます。風のエネルギーが微小な水分子に伝達され、水分子が上下に動き始め、ゆっくりと上昇したり下降したりしながら、横にある分子と一緒に引っ張られます。しかし、水の分子の極性の性質のために、水の表面張力は非常に強く、この張力は波紋が非常に遠くまたは非常に長く持続するのを防ぎます.水に伝達されたエネルギーは、これらの分子を上下に動かすためにすぐに使い果たされるため、波紋は消えます。これが、湖のさざなみに一時的なきらめく外観を与える理由です。波紋は一時的に上昇し、光を捉えてから静寂に戻ります。
岩を水域に投げ込むと、岩は水が入るときに水を邪魔にならないように押し出し、波紋がその入口から円またはリング状に移動します。その後、水が急いで戻って空のスペースを埋めます。これにより、しぶきが発生し、波紋がさらに形成されることがよくあります。水の入ったボウルにビー玉をまっすぐ落としてみてください。結果として生じた水しぶきが真っ直ぐ上に上がり、次に落ちて、2 番目のさざなみのリングを送り出すのを見てください。岩が大きいほど効果が大きく、波紋が強くなり、消えるまでの時間が長くなります。これらの波紋がビーチの波のように振る舞わない理由は、十分に強くないためです。水の強い表面張力に直面して持続するためのエネルギーが不足しています。
これらのタイプの波紋は、水が特定の方向に移動しているときに、漁船、防波堤、ドックからぶら下がっている足などの障害物に遭遇したときにも形成されることがあります。水分子は物体に遭遇すると、隣接する分子によって引き戻される前に、物体に対して上向きに移動します。この相互作用により、水の最初の動きと反対方向に動く波紋が形成されます。
さて、さざなみは波動の一種、正確には毛細管波ですが、水域について話すとき、さざなみと波の間には明確な違いがあります。
波紋 vs 波 vs うねり
前述のように、リップルは一時的な短命の現象であり、入力エネルギーが使い果たされるとすぐに消えます。しかし、風が継続的に水域を移動し、安定した波紋の流れを作り出すと、より多くのエネルギーが発生し始め、浜辺に打ち寄せる波のように波になります。さざなみは表面張力の力に打ち勝つことができませんが、十分な大きさの水面に風が絶え間なく吹く場合、波はそうするのに十分なエネルギーを蓄積することができます。このような波は常に風と同じ方向に流れ、風が変わると方向が変わります。
波が浅い水域に入ると、波の下の部分の速度が遅くなり、波の上の部分がそれを追い越して、波が壊れます。これは、特に嵐のときや海が荒れているとき、つまり、さまざまな気象システムが相互作用しているとき、または風が急速に方向を変えているときに、開いた海でも見られます.
風が持続的で強い場合、最も持続的なタイプの動き、つまりうねりを生成し始める可能性があります。 .波は常に風と同じ方向に移動しますが、それらの波が最初に作られた領域から移動すると、うねりが形成されます。うねりの水は、実際に風に逆らって移動できる十分なエネルギーと運動量を集めており、時にはそのエネルギーを失うことなく、海全体を非常に遠くまで移動します.うねりは通常、通常の波よりも長く、より均一で動きが遅いため、地平線に対して見るのは困難です。また、通常、うねりの谷と山の間の距離は、風によって形成される波の距離よりもはるかに大きくなります。
最後の言葉
明らかに、水は適切な条件下で多くの風力エネルギーを蓄え、利用することができますが、波紋はあまりにも一時的で、小さすぎて、持続して長距離を移動するにはエネルギーが少なすぎます.ただし、十分な大きさの岩を十分な高さから落とすと、湖の真ん中から海岸線まで広がるさざ波を作成できる場合があります!
