ケルビン卿はまだ波を作っています。 1880 年代、英国の偉大な物理学者 (当時はウィリアム トムソンという名の庶民) は、ボートの速度に関係なく、ボートの航跡は同じ角度で扇状に広がっていると主張しました。しかし、科学者やエンジニアは、ボートの航跡が狭いように見えることがあるということを以前から知っていました。現在、2 人のフランスの物理学者が、その狭まりを説明したと言っています。しかし、海洋工学の専門家は懐疑的であるため、彼らのアイデアは教科書にスムーズに反映されない可能性があります。
熱心な船員であるケルビンは、ボートの航跡を分析し、かなり興味深い結論に達しました。それは、ボートの速度に関係なく、19.47° の「航跡角度」で航跡を生成する必要があるということです。 (図を参照してください。) その奇妙な恒常性は 2 つの理由で発生します。まず、水波の速度または「位相速度」は波長によって異なり、長い波長は短い波長よりも速く移動します。ボートが移動すると、ボート自体よりも遅いすべての速度の波が作成されます。そして、長い波は一般に、短い波よりも速く背後に広がります。
ただし、安定した航跡を作るには、波が適切に重なり合って「干渉」する必要があります。ボートとほぼ同じ速度で移動する波の場合、その干渉はボートのすぐ後ろでのみ発生します。そのため、最速の波も狭い航跡を生成します。これら 2 つの要因をまとめると、Kelvin は航跡の幅がボートの速度の一定の割合 (81.6%) で移動する波によって決まることを突き止めました。その比例関係により、後流の角度は常に同じです。ボートが速く進むほど、後流の広がりが速くなります。
少なくとも、理論上はそのように機能します。実際には、科学者やエンジニアは、ボートや船が小さな角度でより狭い航跡を生成するように見えることがあるということを長い間知っていました.研究者は、水の有限の深さ、すでに表面に存在する波、または波の複雑な「非線形」相互作用の結果として、その狭まりを説明しようとしました。
現在、フランスのオルセーにあるパリ南大学のマーク・ラボーとフレデリック・モワジーは、より簡単な説明を見つけたと言います.ボートが船体の長さによって決まる特定の速度よりも速く進んでいる場合、船体よりも長い波長の波を作成することはできないと彼らは主張しています。その波長の「カットオフ」は、波の速度を制限し、航跡が広がる速さを制限します。そのため、ボートがさらに速度を上げると、後流が伸びて狭くなります。
物理学者たちは、Google Earth のウェブサイトにあるボートと船の衛星画像を使ってアイデアをテストし、写真からボートの航跡角度と長さを測定し、航跡の詳細からボートの速度を推測しました。案の定、後流角度は特定の速度 (実際にはボートの速度と長さの組み合わせである特定の「フルード数」) まで一定のままであり、その後予測どおりに低下した、と研究者は の印刷中の論文で報告しています。フィジカル レビュー レター .シミュレーションでも同じ効果が示されています。
「最も説得力があるように思われるのは、彼らが観測と一致していることです」と、パリの不均一材料の物理学および力学研究所のフランス国立科学研究センターの流体力学学者であるローレット・タッカーマンは言います。 「データにとてもよく合っています。」
誰もがそれを買うわけではありません。マサチューセッツ工科大学ケンブリッジ校の流体力学研究者 Yuming Liu は、20 年間、船の航跡を研究してきたと言う。 「彼らの主張は非常に単純ですが、その仮定を立てることはできません」と Liu 氏は言います。原則として、標準理論を使用して航跡のあらゆる詳細を計算できると彼は主張します。したがって、Rabaud と Moisy は、そのような計算を使用して、公開する前に仮定を確認する必要があったと彼は言います。
Rabaud と Moisy は正しい角度を測定していない可能性があると、ミシガン大学アナーバー校の造船および海洋工学部の流体力学学者である Robert Beck は述べています。ボートの両側の最も強い波の間の角度を測定します。しかし数学的に言えば、航跡角度は波のパターンの特定の折り目として定義されており、その折り目は、より速いボートではより薄くなる可能性があるとベックは指摘しています。 「後流角度を最も目立つものとして定義したい場合は、それで問題ありません。彼らはそれを正しく行っています」とベックは言います。
それでも、Rabaud と Moisy がすべて濡れていたとしても、Beck と Liu は、物理学者の理論がデータによく適合する理由を説明していません。
