什麼是海嘯傳播速度計算器?
這個工具能算出海嘯在開放大洋上奔馳的速度。海嘯屬於一種淺水(長)重力波:它的波長遠遠大於海水深度,因此速度幾乎完全取決於水深與重力加速度。這是放諸四海皆準的物理原理,適用於任何海域,並不限於某個特定地區。
使用方法
輸入以公尺為單位的海水深度(水越深,波速越快)。重力加速度預設為標準重力值 9.80665 m/s²,但您可以自行修改。計算器會同時以「公尺/秒」與「公里/時」兩種單位回傳傳播速度。請注意,水深不得為負值、重力必須為正值,否則結果將無法定義。
公式解析
淺水波的波速為 $$v = \sqrt{g \cdot h}$$ 其中 \(g\) 是以 m/s² 為單位的重力加速度,\(h\) 是以公尺為單位的水深。若要換算成 km/h,將結果乘以 3.6 即可——因為每秒 1 公尺正好等於每小時 3.6 公里(一小時 3600 秒除以一公里 1000 公尺)。
實例演算
以一片深 5000 公尺、重力 \(g = 9.80665\) m/s² 的海域為例:\(g \times h = 49033.25\),因此 $$v = \sqrt{49033.25} \approx 221.43 \text{ m/秒}$$ 換算後:\(221.43 \times 3.6 \approx 797\) km/h——這個速度大約相當於一架噴射客機的巡航速度。這也與 1960 年智利大地震所引發的海嘯相互印證:當年那場海嘯以接近 750 km/h 的平均速度橫越太平洋,約 22.5 小時後抵達日本東北的三陸海岸。
常見問題
為什麼海嘯靠近海岸時會變慢?當水深 \(h\) 減小,\(\sqrt{g \cdot h}\) 也隨之變小,因此波速放慢,能量便堆疊成一道更高的水牆。當 \(h = 0\) 時,速度為零。
這個公式能用在一般的風浪上嗎?不行。此公式僅在淺水(長波)條件下成立,也就是波長遠大於水深的情況——這正是海嘯的特性,而非一般風浪的情形。
為什麼負的水深會被拒絕?負的 \(g \cdot h\) 會導致對負數開平方根,這在物理上沒有對應的速度,因此計算器會將負值輸入視為無效。