津波の伝播速度の計算とは
このツールは、外洋を進む津波がどれくらいの速さで伝わるかを計算します。津波は「浅水波(長波)」と呼ばれる重力波の一種で、その波長は水深に比べてはるかに長いため、伝播速度はほぼ水深と重力加速度だけで決まります。これは特定の海域に限らず、世界中のあらゆる海に共通して当てはまる普遍的な物理法則です。
使い方
水深をメートル単位で入力してください(水が深いほど波は速くなります)。重力加速度は標準重力 9.80665 m/s² が初期値として入っていますが、自由に変更できます。計算結果は「メートル毎秒(m/秒)」と「時速(km/h)」の両方で表示されます。水深は0以上、重力加速度は正の値である必要があり、それ以外では結果は定義されません。
計算式の解説
浅水波の伝播速度は $$v = \sqrt{g \cdot h}$$ で表されます。ここで \(g\) は重力加速度(m/s²)、\(h\) は水深(m)です。km/h に換算するには 3.6 を掛けます。これは、1メートル毎秒が時速3.6kmに相当するため(1時間=3600秒、1km=1000mより)です。
計算例
水深5000m、\(g = 9.80665\) m/s² の場合:\(g \times h = 49033.25\) となり、$$v = \sqrt{49033.25} \approx 221.43 \text{ m/秒}$$ です。これを換算すると \(221.43 \times 3.6 \approx 797\) km/h となり、ジェット旅客機の巡航速度に匹敵します。実際、1960年のチリ地震津波は太平洋を約22.5時間、平均で時速750km近い速さで横断し、日本の東北・三陸沿岸に到達しました。この計算結果はその記録ともよく一致します。
よくある質問
なぜ海岸に近づくと波は遅くなるのですか? 水深 \(h\) が小さくなると \(\sqrt{g \cdot h}\) も小さくなるため、波は減速します。その分、エネルギーが集まって波が高い水の壁となって押し寄せます。\(h = 0\) では速度はゼロになります。
普通の風波(風浪)にも使えますか? いいえ。この公式は、波長が水深よりはるかに大きい浅水波(長波)の領域でのみ成り立ちます。これはまさに津波に当てはまる条件で、通常の風波には適用できません。
なぜマイナスの水深は受け付けられないのですか? \(g \cdot h\) がマイナスになると負の数の平方根を取ることになり、物理的に意味のある速度が得られません。そのため、負の入力値は無効として扱います。