技能一覧 › 高校地学 海洋(知識)

津波の性質

津波が外洋でも浅水波としてふるまい、水深が深いほど速く伝わり、海岸に近づいて水深が浅くなると速さが小さくなって波高が高くなることを説明できる

前提

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説明

津波は、海底の地震などで海底が急に持ち上がったり沈んだりして、その上の海水全体が動かされて生じる波です。この技能を身につけると、津波が水深数千 m の外洋でも浅水波としてふるまうこと、そのため水深が深いところほど速く伝わること、海岸に近づくと遅くなって波が高くなることを説明できるようになります。津波についての文の正誤を判断する問題や、風による波浪との違いを問う問題で使います。

なぜそうしてよいのか

浅水波か深水波かは、波長と水深の比べっこで決まります。風による波浪の波長は数十〜数百 m 程度なので、外洋(水深およそ )では波長が水深よりずっと短く、深水波になります。ところが津波は、海底の広い範囲(数十〜数百 km)が一度に動いてできるので、波長が数十〜数百 km にもなります。これは外洋の水深 程度と比べても十分に長いので、津波は外洋でも浅水波としてふるまいます。浅水波では水の粒子が海面から海底まで全体として水平方向に往復するので、津波は海水全体が押し寄せる波になります。

浅水波の速さは水深だけで決まり、水深が深いほど速くなります(重力加速度を 、水深を とすると速さは と表されます)。例えば 、 なら で、ジェット機ほどの速さです。外洋では波高は 1 m 程度以下と低く、船の上では気づかないこともあります。

津波が海岸に近づいて水深が浅くなると、速さが小さくなります。すると、後ろから来る速い部分が前の遅い部分に追いつき、波の前後が詰まって波長が短くなります。運ばれてきた海水(エネルギー)がせまい範囲に押し込められるので、そのぶん波高が高くなります。湾の奥が狭くなっている地形では、さらに海水が集まって波高が高くなりやすくなります。

手順

  1. 波長と水深を比べる: 津波の波長は数十〜数百 km で、外洋の水深(数 km)よりも十分に長いので、外洋でも浅水波としてふるまうと判断する

  2. 浅水波の速さは水深で決まることを使う: 水深が深いほど速い(速さは で、波長によらない)

  3. 外洋(深い)と沿岸(浅い)で速さを比べる: 外洋では非常に速く、沿岸に近づくほど遅くなる

  4. 速さが小さくなると波の前後が詰まり、波長が短く波高が高くなることを確かめる

  5. 水の粒子の動きを確かめる: 海面から海底まで海水全体が水平に往復する(深水波のように表面近くだけが円を描くのではない)

例題

津波の性質について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

ア 津波は波長が短いので、外洋では深水波としてふるまい、その速さは水深によらない。
イ 津波は水深が深いところほど速く伝わり、海岸に近づいて水深が浅くなると速さが小さくなって波高が高くなる。
ウ 津波は海岸に近づいて水深が浅くなるほど速く伝わる。
エ 津波で動くのは海面付近の海水だけで、海底付近の海水はほとんど動かない。

例題の解答

手順 1: 津波の波長は数十〜数百 km で、外洋の水深(数 km)より十分に長いので、外洋でも浅水波である。アは「波長が短い」「深水波」とする点が誤り。

手順 2・3: 浅水波の速さは水深で決まり、深いほど速い。よって外洋で速く、沿岸に近づいて浅くなるほど遅くなる。ウは逆なので誤り。

手順 4: 速さが小さくなると波の前後が詰まって波高が高くなる。イは手順 2〜4 の内容と一致するので正しい。

手順 5: 浅水波では海面から海底まで海水全体が水平に往復するので、エは誤り。

以上より、正しいものはイである。

答え:

イ

よくある誤り

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

入口の問題

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この技能の次に学べること