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津波と圧力水頭

はじめに 自然現象を理解するに、『エネルギー』の意味を理解する事がとても大切だと思う。理科教育で、物理学で日常生活に関わる大切なエネルギーが津波と言う生命の危険を察知すべき自然現象の根底にある事を教えて欲しい、学んで欲しいと思う。エネルギー論の一つとして取り上げたい。『エネルギー』の意味を『物が仕事をする能力』と言う解釈で良いのか。

津波 日本語の津波がそのまま tsunami と世界で言われる程日本列島にはその災害が多く発生する。複雑な地殻・プレートの重なり合いの上にある列島である事が地震と巨大津波に遭遇する理由と成っている。その津波について、特に巨大津波の発生現象やその仕組みについて明確に認識されているであろうか。地震によってプレートの重なる海底領域で特別な現象が発生する事が原因であることに間違いはなかろう。その海底の状況がどのように成ると巨大津波の発生源となるかを認識することが必要である。津波と言うと、その姿は陸の生活圏に突入して来る水の階段衝撃波として見て、その恐ろしさを理解している。災害をもたらす津波像はその通りであるが、その姿は津波の本質を示してはいない。津波の到来高さをもたらす原因は水力学の物理学の理論に因る筈であるが圧力水頭の縦波伝播現象として物理学では捉えているだろうか。津波の本質は発生源の海底の地殻変動現象とそれに因って発生する衝撃パワー(エネルギーの時間微分強度とエネルギー量)の海洋伝播現象にある。それは地球の活動の一つである地殻変動の結果の地震が基で起こる現象である。

地震はどのような地球活動現象か 地球の生命は中心核に隠されていよう。核は暗黒の灼熱地獄であろうと思う。そこではすべてが、どんな岩石も溶融した熱源と成っていよう。熱力学はそのエネルギーが高温部から低温部(地球表面)へ流れる事を教えている。エネルギー保存則から地球熱源核の熱量は新たな補給が必要であろう。地球が生きている限りは地殻変動で中心核への熱源の供給活動が必要であろう。中心核のエネルギーは、その核が超高圧力(ボイル・シャルルの法則)に因ってもたらされているのだろうと思うが、万有引力説でも説明できないから、全くの素人感覚での解釈でしかない。地球表面に起こる地殻変動現象は専門家によって、断層の分布が詳しく解説され、地震発生メカニズムの説明がなされている。地球は人間にも容赦なくその活動が災害として襲いかかって来るが、そこに生きる者の宿命であろう。地球の構造について検索すると、マグマやマントルそして中心核の事がそれぞれ別に解説されている。決して中心核とマグマや火山との関係では捉えられていないようだ。何故同じ地球の中で核が活動の中心にあると考えないのだろうか。何故核がマグマと繋がっていると考えないのだろうか。何故地球核の熱源と火山活動が関係していると考えないのだろうか。それは科学が実験的証拠によって初めて科学的論理と認知されるという検証基準があるからであろう。地震がなぜ起きるかを考えたとき、何故地震と核が関係付けられて論じられないか不思議であった。地震は地球の生きる活動の実相であり、その心臓部が核である。地球活動のすべては核が握っている。決して証明できない解釈ではあるから、無責任な素人論かもしれない。『正電荷』の実在証明が出来ないと同じ程度かとも考える。

津波の記憶と記録

  1. 1993年7月12日北海道南西沖地震(マグニチュード7.8)での奥尻島への津波31mの高さまで達したとある。この津波映像をテレビで見たのが地震と津波への関心を抱いた切っ掛けになった。専門家が津波の到達した高さに「何故こんな所まで?」と訝しげに解説していた。しかし、筆者には特別不思議に思う事もなく、水の特性として当然に思えた。しかし、その訳をハッキリと認識しては居なかったと。
  2. 2004年12月26日スマトラ島沖地震(マグニチュード9.1) 新潟県中越地震の歳の暮れに起きた巨大津波である。この地震に関するテレビ映像で特に驚きとやっぱりだったと印象に残ったのは、震源から遠く離れた海岸の引き波であった。海岸が海水が引いて魚が跳ねている映像だった。その後津波が遅れて到達し街に襲いかかる様子があった。この津波映像が巨大津波の発生原因についてある確信を得るに至った。更に、翌年の2005年3月の朝日新聞記事の海底亀裂写真がその意味を裏付けたと考えた。
  3. 1960年 チリ地震(マグニチュード8.6)の記録 丁度地球の反対側のチリ海岸で起きた地震。22~23時間後に大津波が日本に到来し大きな被害をもたらした。日本の東海岸でも津波到達前に引き波があったとある。
  4. 1896年(明治29年)6月15日明治三陸沖地震津波の記録 38.2mの津波の高さとある。日本列島の何処でどのような津波の高さに襲われるかはすべて予測できないと覚悟しなければならなかろう。30mを超える可能性がある事だけは認識しておくべきだ。防潮堤で防げるものではなかろう。

圧力水頭 圧力水頭と言う言葉は水力学の用語である。特に水力発電技術の用語として馴染んで来た。津波現象を理解するにはこの圧力水頭の意味を知っておくことが大事であろう。その意味は海底の深い地点での水圧が強いことがその海水の空間がエネルギーを保有していることと関係しているからである。海底の深さは技術用語の圧力水頭の意味に通じている。水深の深さがその海底空間のエネルギー量を表すと看做せよう。空間の持つエネルギーはボイルの法則の体積V[]と圧力p[N/]の積でエネルギーE=pV[J]となる意味から分かろう。発電技術ではダムと発電機水車の関係で捉えるようだ。フランシス水車の水力学を例にその圧力水頭の解説をしておこう。

フランシス水車と水頭 水車にはカプラン水車、ぺルトン水車などがあるがフランシス水車が水圧、圧力水頭の理解には適していよう。高い位置のダムと低い場所の間の水圧差を利用して、そのエネルギーを電気エネルギーに変換するのが水力発電所である。ダム水位と放水面はともに大気圧である。だからそのダム水位の高さ(それが総水頭)がそのまま発電エネルギーに利用できる。導水路管の図のq点の水の持つエネルギーはどのように表されるか。その単位体積当たりの水の質量は密度ρ[kg/㎥]で表される。

その位置エネルギーは水が流れていても、ある瞬間のその位置の水のそれは

ρgh[J/㎥]

である。

水の流速度v[m/s]とすれば、速度エネルギーは

(1/2)ρv^2^ [J/㎥]

である。

圧力エネルギーは、その点の水圧p[N/㎡]とすれば 1[㎥]の体積との積で

p[J]となる。それは単位体積当たりのエネルギーであるから

p[J/㎥]

となろう。

総エネルギーE[J/㎥]は損失のエネルギーElを加味して、

E= ρgh + (1/2)ρv^2^ +p +El       [J/㎥]

である。

上の各エネルギー成分を水柱の長さ[m]で評価するのが水頭になる。Eを水頭に変換するには、ρg[(kg/㎥)(m/s^2^)=(N/㎥)]で割ればよい。

H= h + (1/2)(v^2^/g) + p/(ρg) + El/ρg  =  h + hv + hp +hl [m]

と表される。

 圧力水頭 hp [m]は流水量の調節によって変化する。もし水車の回転を止めたとする。その時、水車の入水面の羽根に掛る水圧pは総水頭H[m]分の水柱の圧力と等しくなる。p= ρgh [J/㎥ =N/㎡]となる。その点の水の単位体積当たりの空間エネルギーがp[J]である。そのエネルギーを水柱の長さで捉える手法が水力学の「水頭」の意味である。フランシス水車のタービン羽根の入射面と出口面の圧力差は圧力水頭H[m]に近い。出口面の部分的水圧が大気圧以下になれば、キャビテーションと言う状態が発生し、効率が落ちる。フランシス水車は圧力水頭を利用する水車とも言えよう。さて、この水頭と言う意味を海の海底を例に考えてみよう。海底1万メートルの水頭の海水の単位体積当たりの保有する空間エネルギーは幾らであろうか。海水が静止状態で保有する空間の圧力エネルギー量(熱など他エネルギーは考えない)である。海水密度と水深1万mから、10万[kJ/㎥]程になろうか。地上の大気圧の空間エネルギー密度が100[kJ/㎥]に対して。しかしこれらのエネルギーは仕事をする能力は持ち合わせていない。利用できないから物理学の対象に取り上げられないと言うことであろう。利用できなければ、存在しても「見えない」ものになる。自然の真理を説き明かすより、利用する現実が物理学の対象となっているのかもしれない。しかし、津波の問題となると、完全な地球の自然現象の現れである。地球は人の為の自然活動ではないから、そこに自然の真理を認識する必要性が、津波現象解釈に持ち上がる。津波を圧力水頭の関係から考えてみよう。

水深圧力水頭 大気圧の海面空間のエネルギー密度は大よそ100[kJ/㎥]である。この空間の持つエネルギーと言う概念は物理学理論では余り認識されていないようだ。そこに更に加算して、海底の空間が持つエネルギーも同様に存在する訳である。大気圧を除いて、水深だけの圧力水頭を水深圧力水頭として図に示した。海水の密度ρ[kg/㎥]は水深D[km]によって多少は変化するだろう。日本海溝の水深5000m当たりに成ると、ρ=1[t/㎥]一定と仮定して、その海底の空間の持つエネルギー密度Edは49[MJ/㎥]程になる。この空間の持つエネルギーが地震時の巨大津波を引き起す原因であると解釈する。

津波の海洋伝播波形 遠い地点で発生した津波が海洋を伝播して到達する。その波形はどのような特徴を持っているか。その波形の形状は丁度雷の衝撃波形と似たものである。波の先頭部、波頭が急に競り上がりその後はなだらかに波高値が低下する減衰波形の長い波尾長で続く。津波の特徴はその波形の解釈に隠されている。しかも、その伝播する波は海水の質量が流れる訳ではない。海洋の津波には運動方程式の速度を担う『質量』に当たるものがないエネルギー伝播現象である。研究所で津波の水流の強さが実験されているが、それは地上に上陸した後の津波の水の質量の持つ運動エネルギーを実験的に検証していることでしかない。それは特に津波には無関係の普通の水力学の実験でしかない。津波の本質は海洋を伝播するエネルギーをどう認識するかに掛っている。先ず第一の問題は何故そのような長い波尾長の波形になるかの原因を明らかにする事である。それは特に巨大津波の問題として重要である。その波尾長がどのような意味を持っているかを理解する事は巨大津波の到来エネルギー量の意味を理解するための要である。普通の短い周期の波動なら、高い波高が海岸部に到達しても大量の水の上陸とは成らない。堤防で阻止出来よう。しかし巨大津波の特徴は長い波尾長の連続した到達エネルギーが水の質量のいわゆる運動力学に因る水流として上陸する点にある。階段波のエネルギーの長さが巨大津波の特徴である。津波発生源で、そのような長周期波尾長となる波動がどのような状況で生まれるかを考えることが大切であろう。専門家の解説では、プレートの重なり領域で『ずれ』と言う結果が地震により生じるとされている。その『ずれ』にもいろいろの現れ方があるようだ。

『ずれ』と海底亀裂・海底陥没 ずれにも水平ずれや垂直ずれなどがあるらしい。地震時には、陸上でも活断層に大きなずれが起きる。そのずれには大きく口を開けたような裂目もできる。断層帯では跳ね上がりより陥没、崩落が多いように思える。その事が海底における断層帯のプレートの重なり領域となれば、陸上の活断層とは比較にならない大きなずれが起きるものと考える。水平ずれや垂直ずれとその地震時のずれの様相も様々と解説されている。水平ずれと垂直ずれの意味も、その現象の違いを的確に理解できている訳ではないが、自己流に捉えている。垂直ずれの場合はプレートの重なりの断層で、プレートが下方に陥没するものであろう。地震後の地殻の変化は、兎に角地球中心方向へのエネルギー源の供給が成される筈と解釈する。そのエネルギー源の核での燃焼結果の噴出現象が火山活動としての溶岩流や噴火活動となっている筈と解釈する。殆どの地震活動で、震源が海底であれば、海底陥没か海底亀裂を引き起す結果に至る事が多かろう。海底が深ければ、その海底の空間保有エネルギーも大きい。その高エネルギー密度空間で、突然亀裂や陥没が起きれば、その瞬間は急激な真空空間が生まれると同じ状況になる。その空間の時間微分が発生のパワーになる。地球にはその途轍もないパワーでも寝返りを打つ程度の日常的なことでしかない筈だ。

海底亀裂・海底陥没と引き波(津波前の)と津波波動波尾長 巨大津波が襲来する場合に、必ずしも引き波があるとは限らないが、引き波があったら巨大津波が襲ってくると考えなければならない。巨大津波はその海洋伝播波動の波頭値だけでなく、その波尾長の長さがエネルギー量の大きさを持っているのである。波尾長が長いと言う事は、海岸に到達した場合に、押し寄せるエネルギー密度が長い時間に亘って途切れなく押し寄せ続ける訳であるから、どこまでもそのエネルギー量を陸に向かって流し続けることになる。止めようがないのである。水の保有エネルギーは全体が慣性体として働くようにとても避けられるものではない。海底亀裂・海底陥没が大きければ、その衝撃波の影響は海の全体に及ぶ。それが震源地に海水を引き寄せる引き波として海面のあらゆる方向へ伝播される。その引き波現象として引き寄せられる水の周期が津波波動の波尾長の長さや波頭値に現れるのである。

海洋の津波波形 津波源から海洋を伝播する津波波形は図のようであろう。この伝播現象の特徴は波頭の海面の立ち上がりとその波尾のなだらかに減衰する波形にある。その海水面より高いhoの海水は進行方向に流れる訳ではない。順次水面が上昇しなだらかに下降する、上下運動の海水の波である。海水は基本的に運動エネルギーを持たないエネルギー波の伝播媒体である。海水面の高さだけ平常面の海水の圧力エネルギーが海底まで増加した、圧力エネルギーの進行方向への縦波伝播現象と看做せる。しかしこの圧力エネルギーが海岸の浅瀬に到達すると、圧力エネルギーでエネルギーを保持できなくなるから、水の質量mの進行方向への運動エネルギーにエネルギー変換されることになる。それが津波の上陸の波動になる。この海洋の津波波形を産む原因が地震震源域の海底陥没や海底亀裂に因る突然のエネルギー欠損空間の出現であると考える。その欠損空間エネルギーを目がけて海水の突入現象が起き、海洋に引き波が伝播する事になる。海水全体が一体的な慣性流体のつながりの運動として引き波となる。その引き波の物理現象をどのように解釈するかの問題であろう。

引き波の物理現象 この引き波の物理現象をどのように解釈すべきかは未だ思案の中で、捉え切れていないが取上げる。巨大津波の発生原因となる引き波の物理現象を認識する事が大事だ。単発のプレートの運動に因る海水の跳ね上げで巨大津波が発生するとは感覚的に理解できない。水の力学は水泳などで感覚的に感じ取れる。信濃川の遊びで、アユや鮠(ハヤ)のあの俊敏な泳ぐ速度を見るにつけ、水の慣性体としての不思議を思わずにはいられない。こんな水に対する感覚が津波現象への筆者の解釈の基になっているようだ。海底陥没に因る高密度エネルギー空間の欠損空間出現(真空状態)が津波発生の源となり、そこへの海水突入が海洋波動伝播現象としてに広がる。その波動到達海岸で引き波が観測されることになる。海岸では水が海洋に流れゆくように、海底が現れる。しかしその水が津波源まで流れて行くと解釈するべきかどうかは、未だ納得しかねている。水のエネルギー欠損を補うように移動するだけであるかとも思う。津波波動の波尾長を決める水流は津波源の周辺からの流入量でほぼ決まろう。海洋周辺から津波発生原(地震震源地)への、その流入量を決めるのは震源地の海底陥没あるいは海底亀裂の体積とその時間的体積微分値のパワーである。それが基本的津波の大きさを決める要因である。引き波(津波発生原因としての)の物理的伝播現象は残された課題でもある。津波上陸後の引き波は普通の水力学の話であるが、その意味とは異なる。

東日本大震災(2011/03/11)の津波 海洋研究開発機構(JAMSTEC)が2017年に日本海溝の調査結果を発表している。それは海底のずれが65メートルであると報告されている。そのずれの意味を陸側のプレートが海洋側へ水平にずれたという意味と解釈する。その報告のずれがどのような訳で、あの巨大な津波を引き起した原因となったかを考えた。日本海溝は太平洋プレートが日本列島のプレートの下に入り込んでいる。何故陸側のプレートが太平洋側にずれを生じたかに、その地震の持つ意味を理解する重要な鍵が隠されているように思う。プレート境界が地震の震源となる場合に、巨大津波が発生する可能性が多いのではないか。今回の陸側が太平洋側に65メートルずれたとしたら、それは地震震源の太平洋プレートが大きな領域で地殻陥没が起きたからであろうと解釈する。地球の内部がどのように成っているかは分からないが、相当大きな空洞が出来ているものと考える。地殻が陥没するのは空洞があるから当然と考える。その結果が地震であり、海底地殻陥没が巨大エネルギー空間の欠損を産み、そこへの海水流入が巨大津波を産む原因であると考える。65メートルの地殻のずれと地震震源域での海底亀裂も報告されている。海底亀裂がどの地点に生じたかは知らないが、ずれた陸側プレートの上であるのかとも考えられる(?)。

 

 

地震発生の原因

地震は地球の生き様である。地震が無くなった時には、地球は死の星になる。熱く生きた星ではなくなるのだ。余りにも地震関係学者の専門的学識・認識と異なるので、専門家の誤りを正しておかなければならない思いで書く。

地球の核 検索によれば、核コアは300万気圧で6000°c程度とでている。その値が正しいかどうかは全く分からない。確認する科学的実験の証明法が無い。学説で示す数値については、その根拠が不明だから当てに成らない。ただ高温の高圧の液状だとは考えたい。液状とは流動的な状態である。ただ、その核の意味を高エネルギーで、暗黒の灼熱の坩堝(ルツボ)と解釈する。検索すると、どうしてそんな認識をするのか信じられない専門家の解釈がある。赤く光輝く色で捉えているようだ。しかし、色が見えるという事はその物体が光を放つ空間に存在するからである。密閉されて、どこにも空間の隙間が無ければ、光を放射する余地が無い。光・熱が放射されなければ、それは暗黒である。地球の中心の核は暗黒で、灼熱の坩堝である。赤く見えると考える人は、その核が光を放つ空間の中に浮いて存在していると考えているのだろう。空間が無ければ暗黒である。何万度の高温度であっても暗黒である。地球核と地殻運動

核と地殻運動 地球内部を監察できないから、想像の絵図を描いてみる。地球の一部カットした内部を描いてみた。内部は地殻も闇黒であるから表現のしようがない。それでは意味がないから、すこし色付けして表した。内部は当然複雑な層を成しているだろう。マントル、コアあるいはプルーム等と言うらしい。マグマは核の熔流体が地表側に噴出して途中に溜る物に対しての用語と解釈する。それを赤く表現すれば、分かり易くなるが、検索での解釈が高温で光輝くと示されているので、それは誤りだと言うことを強調する為、敢えて薄黒く描いた。マグマが地球の表面の火山などから噴出する時に初めて赤く光を放って見えるのである。その火山の様子を一つ示した。光の放射余地空間が無ければ、マグマも暗黒である。その感覚的捉え方が、物理現象を理解するに最も大切な事である。ここに示した絵図は何の科学的根拠をもって示した訳ではないが、地球内部には多くの地殻の断層があり、その動きが地球そのものの生命活動であると認識している。その意味を図にした。『学問は頭で学んではいけない。心で捉えるのだ』。頭で勉強すると、業界論理に染まる頭脳に成る。一度叩き込んだ学習内容は間違いと気付くのが困難である。語学や算盤・暗算計算などはその限りではなく、早くから鍛えれば脳に良いのだろう。身体能力も同じく鍛える事が良かろう。しかし、頭で学習する『自然科学』においては極めて怪しいと考える。科学技術としての範囲に限定したものであれば、宇宙の真理等と『電荷』概念を唱える過ちもしなかろう。兎に角「理学」が怪しい。少し余談に過ぎたか?さて、地震や津波の解釈で、プレーとの滑り込みと言う現象が取り上げられる。その地殻の移動は何故起こるのだろうか?地球は何故そんな運動をするのだろうか。地球に聞いて確かめないと本当は分からない。専門家はどのようにその訳を認識しているのか。ここからはあくまでも筆者の推測である。それは地球が生きる為であると。地球が生きるとはどのような事かと言えば、この今の様な生命の溢れた生きる姿を保持する為であると。月はもう生命が燃えてはいない。何故地球は生命が燃えているのだろうか。核が地球の生命の源であり続けているからだ。核は熱く燃えている。太陽系の太陽が燃えていると同じ意味である。中心がその生命を支えている。地殻運動は核が燃える燃料を得る為である。地球の生命を保持するエネルギー供給機能である。地球の表面で太陽からのエネルギーを質量に変換し、その質量を中心核に運ぶための地球の生命の活動である。地震も津波も全て地球の生命活動の一環でしかない。あらゆる生命はその地球の生命の活動の上に生かされているのだ。以上が筆者の解釈である。

石炭層と原油油田 地下深くに石炭層がある。原油の油田層が海底にも陸地の深い地層にも埋蔵されている。石炭は黒いダイヤと言われ、良質の石炭は黒い岩石のような資質に見える。しかし、それは古生代の森林の巨木が地下に埋もれて、石炭層を形成した過去の地球の足跡・歴史を書き残した歴史の記録である。原油は、古代の古生物・古代動物の化石油と解釈されている。古生代の地球の生物体系は現在の貧弱な姿とは比べようもない生命の爆発状態であったと推測している。その地表の生命がどのような仕組みで、地下深くに埋もれて、その層を作る事に成ったかを地層・地球内部に関する知見を解く専門家はそれらの石炭層・石油層の構成機構についても明確な認識を示す必要があろう。石炭層がどのような規模でどの程度の深さに在るか確認して、何故その場所でそのような層に成ったかを示さなければ、プレーとの滑り込みと言うだけでは、その専門性は信頼できる合理性に欠けるのではなかろうか。自然科学は広い見識なしに狭い分野での学説はもう役に立たない緊急な事態に来ているのだ。どんな断層解析でも石炭層の生まれる由来を示さなければ、信頼できない。相当広い範囲での地表・地層の断裂陥没がなければ石炭層一つの説明にも繋がらないと考える。それは現代の地球には起きない自然現象だとは言えまい。大規模断裂・陥没が起きた時、それは「想定外」等とは言わせられない。市民が専門家に対する信頼を寄せるだけの広い見識での解説を示して欲しい。狭い専門業界の学説では、「想定外」だけの世界に成る。

地震と陥没 地震現象は決して地殻の歪み蓄積による反動の跳ね上がりなどではない。あくまでも地球中心への陥没現象である。地殻の回転移動・滑り込みが地球中心への燃料供給の為であるから、地殻内部には常に陥没の空洞が出来る。その空洞・地殻間断裂が地下崩落を引き起す。その崩落の規模が地震のマグニチュードとして評価している大きさを示す量である。その震源が海底の地殻の断層付近に起きると、大きな海底断裂になり、巨大津波を引き起す原因となる場合に繋がる。

巨大津波 上に述べた、海底亀裂の規模の大きさにより、巨大津波がいつでも発生する可能性があると認識すべきだ。いやしくも歪みによる跳ね上がりなどと言う誤りの学説は即刻破棄すべきである。東日本大災害時の津波の発生原因として、海底亀裂が見つかったいる。東北地方太平洋地震震源海域に大きな亀裂を確認 に「しんかい6500」の海底亀裂調査結果が公開されている。(余談で、IT検索記事に関する疑問。上の記事も最初の写真が空白の囲み枠で出る。左上隅に〇に\で示される。しかし写真は見えない。ところが、「海底亀裂」の用語で検索すると、その写真は表示される。)

関連記事 大津波の発生原因を探る 、津波(tsunami)を解剖する  地震とは何か にも記してある。

津波(tsunami)を解剖する

(2013/05/01)追記。東日本大震災の津波の恐ろしさはいつまで経っても忘れない。二度と悲劇は繰り返したくない。しかし、海、地球の活動はすべて自然現象である。人類の歴史と同じく、すべて自然そのものである。海と共に人は生き、生かされて来た。その災害を避けたくても、地球上で生きる限りは避けられない。覚悟を決めて、海と共に生きざるを得ない。素人の自分が、津波を解剖するなどの標題で、記事にすることを恥とも思うが、情報検索しても、納得できる解説に出会わない。以下の記事も冗長で、見難いですが御勘弁下さい。ただ、「津波伝播速度」について、気象庁などの記事には、√(gd)で、海の深さd=4000 [m] として、v=200[m/s] とある。しかしその論理的な算出根拠は示されていない。海洋の津波伝播速度はほぼ 200[m/s] と解釈して良いだろうと思う。沿岸近辺に沿った場合の伝播速度は、それとは異なるだろう。津波と言う『衝撃波』の伝播現象は水そのものが流れる訳ではないので、エネルギーの『水中伝播速度』としてほぼ決まった値だろうと解釈する。音が空気中を伝播する速度や金属の衝撃波が伝わる速度などほぼ決まった特有な速度を持っていると解釈したい。水深が深い海の場合が、津波の衝撃波エネルギーの伝播速度200[m/s]と言う事であろう。(2013/05/03)追記。自然現象に対する解釈で、理数論的な接近は苦手である。どうも感覚的、直覚的な思考で方向が決まって行く。水中に潜って、水泳などのときに外の音声がよく聞こえる。空気中の音は空気を伝わる縦波の音圧である。それが水中にそのまま圧力波として掛かり、水の中の人によく聞こえるのである。その音圧も水に係る圧力波であるが故だ。そんな圧力波の水中での伝播現象も津波の衝撃圧力波に本質で共通であろうと思う。

(2015/03/26)追記。ここに示す津波の解釈は、気象庁や地震の専門家・学者の常識論とは違う。それが残念である。地殻の滑り込みによる歪みが原因で、地殻跳ね上がりで津波が起きると言う専門家の解釈が生まれる原因どこに有るかに気付いた。先日NHKの放送講座で、「横波」の講義を見た。水面波の説明で表面だけの解釈をしていた。しかも大層高価な器具まで使って。水の波は横波ではない。水中の圧力波の縦波である。その圧力エネルギーが水面を高く持ち上げてエネルギーの平衡を保っているのだ。それが水面に現れたため、横波のように見えるだけである。表面だけの自然科学論がすべての科学の矛盾を気付かないで、間違いを教育しているのである。その水の波の解釈が専門家の間違った「津波」解釈を生んでいるのである。巨大津波の原因は海底の岩盤陥没や亀裂による真空空間の出現現象だ。

(2012/04/08)追記。長く迷いながらの『津波現象』との語り合いの区切りがついたように思う。海岸での津波現象のエネルギー変換について次のファイルにまとめ、津波速度に結論を出した。

大気圧の意味 津波の本質は上陸後の破壊力に示される。普段無意識で居る「大気圧」の存在である。上陸した水の表面には、1[㎡] 当たり10トンの圧力が圧しかかっているのである。そんな力を受けた水はトンデモナイ馬力で襲いかかる事になる。大地の道路や畑に掛かっていても大気圧など意識しない。しかし津波の上陸した水に対しては重要な意味を持つ。津波の概観

水のエネルギー変換過程圧力・速度エネルギー変換

 

ここで、上の速度 V の式の数量的具体例を計算する必要がある。この(9)式は十分検討するに値する式と思う。海岸部に到達した津波が、その海岸線の影響を受けて、どのように津波速度が変化するかを考える指標になろう。津波速度には、二通りある。海洋を伝播する圧力エネルギーの衝撃波と海岸で水の移動する水流速度の二通りである。海洋の速度はほぼ200[m/s]と見做してよかろう。その津波速度は海の深さで決まるものではない。これは専門家の解釈と全く異なる。津波の恐ろしさは、海岸から陸上に上陸する水の階段状の衝撃水流である。陸上にどのように水流が流れ込むかが、「津波」の怖さである。その計算の基準として、(9)式が役立つと思う。[ 計算例 ] α=π/12=0.261 [rad], Z=10[m], H=2[m] のときに、圧力エネルギーが水の速度の運動エネルギーに換算されるとの解釈である。その速度VはV=30.8[m/s]と算定される。勾配15度はきつい傾斜だろう。しかも圧力エネルギーが一度に速度エネルギーに代わる訳ではないので、この数値30.8[m/s] はもっと小さいだろう。海岸線の深さよりも地形で、水流の規模も変化すると考える。一つの計算の解釈でしかないが、十分考慮する意味はある。

海岸部に上陸する『津波の高さ』と言う問題が論点になっている。そこで、(9)式の計算例の前に、圧力波に対する地形の問題を取り上げたい。何処まで津波の高さは到達するのかと言う点である。コンピューターの解析結果が報道されている。写真814極端な場合であるが、下の図の①は海底が平坦であれば、圧力波だけで到来したとすれば、波高値の2倍の高さまで基本的には立ち上がる筈である。しかし水の慣性で、そこまでは高く成らない。圧力波だけであるから、垂直壁面の水の速度はV=0と解釈できる。この速度ゼロで到来する圧力波が2倍近くに高まると言う意味を理解できないかも知れない。丁度送電線路の終端が解放端である場合の、衝撃波到来の反射波の為に端末の電圧が2倍の電圧になると似た現象である。岸壁がある勾配を持っていれば、上の図のように圧力が(9)式の速度Vに因る如く速度を持って上昇うする訳である。この計算例の概略は、エネルギーで見る世界ー津波ーに、ある程度の水の速度がある場合で示してある。

(2012/02/22) 追記。 津波のエネルギーを考えている内に、津波の伝播速度の意味が少し解りかけて来た。それと同時に、津波の強度を計算式に表現することの難しさも分かって来たように思う。津波の計算機での解析結果などがテレビで紹介されている。しかし、その波の波形も上下に波打つ振動波形であるように見える。波動論から計算すれば、振動波形になろう。しかし津波の波形は上下に振動する様には見えないのだけれども、私の勘違いであろうか?なにはともあれ、津波現象を正確に認識するには大変な難題であると思う。地球全体の営みとして捉えなければならないと思う。(*) ここの記事に対して、コメントが来ている。*だから、「地球マグマ」の活動の一環として、地震や津波を捉えるべきと解釈する。マグマと地球の生命   マグマのエネルギー燃焼・供給・放射現象全てが地球の生命を支えていると考える。その燃焼は酸化現象なのかどうかとても大きな疑問である。エネルギー源の供給に地殻変動は欠かせないから、地震現象が起こると?*(コメントに応えるだけの説明が出来ないのが残念である。地震、津波あるいは火山噴火などの突然の自然災害は地球全体の活動の姿である。マグマが無関係とはいえないであろう。だからと言って、マグマに関連付けた論は非難されてもやむを得ないと覚悟している。当然ながら「学術機関の研究」としては論じ得ない内容である。『電荷』の存在の否定も同じ論になるかも知れない。)津波の波動の絵図と津波伝播速度について、記事に加える。

東日本大震災から間もなく1年となる。私のブログ記事 エネルギーで見る世界ー津波ー が比較的多く見られている。それだけ『津波』に対する関心が大きいものと思う。その期待に十分応えているかと考えると、もう少し別の見方で具体的な例を挙げながら論じても良いかと考えた。津波防御対策としての安全を誇っていた堤防さえ、裏目に出る津波の恐ろしさを経験した。津波に対する対策を堤防などでどう整えれば良いかさえ、経験した現在でも方策が立てられないのが現状だろうと思う。それは、津波の本質の一般市民への解説が十分なされていないからでもあるように思う。私の解釈は専門家の解釈と地震現象が地殻の陥没と言う見方で解釈している点で、津波もその海底陥没による真空空間が原因との解釈で、基本的な部分で異なっている。私の解釈の方がむしろ平易に理解し易いかとも思う。そのような観点から、津波を解剖してみたい。

1.津波源ー海底亀裂ー 巨大津波の原因が地震時における海底の地盤陥没だと考える。専門家は地殻の滑りこみ地点で、上の地盤が滑り込みに引きずられて、歪みが貯まり、その解放での上の地盤が跳ね上がる為の海水の撥ね上げが津波の原因と言うように解釈している。そんな海水の撥ね上げで、瞬間的な海水の高波が出来る筈がないと見るのが私の解釈である。そんな撥ね上げで、海岸に到達した時のような、相当長周期の階段状の波には成るまいと解釈する。 写真815(1)亀裂発生の仕組み を図に表現してみた。 (2)津波の大きさを決めるもの そのエネルギーとパワーは何かを考えて見た。海底亀裂の大きさ即ちその亀裂の空間体積Vと、その真空空間の発生する時間微分の大きさがパワーの単位[J/s] の意味に繋がっている。海水の水深H[km],その点の水の比重を ρ[kg/㎥]、重力加速度 g[m/s^2]として、その海底亀裂の真空空間が時間微分の形で発生するとして捉えることは可能である。その値がどの様なエネルギーを表現するものかを考えなければならない。瞬時にその真空空間が海底に生じたとしたら、そのエネルギーは途轍もない値になる。もし人工的にその空間を海底に作る時のパワー、エネルギーがどれほどかを考えれてみればすぐに分かろう。そんな状況のパワーは論理的に計算できないのである。地球の力、パワーだから可能なのである。この亀裂のエネルギーも不思議な形態である。その空間に発生する巨大な「吸引力」と言うエネルギーを吸収して起こすエネルギー源とでも看做さなければならないなのである。人工的な吸引機の『瞬時真空空間』発生機とも見做せるものであろう。静水圧での計算は、その空間のエネルギーはE=gρHV×10^3 [J] 以上と看做せよう。ただし g は重力加速度約9.8[m/s^2] 程度と解釈。このエネルギー量は津波現象の大きさを評価する指標には成らない。津波の巨大さを数量的に評価するとすれば、亀裂の体積Vの時間微分 dV/dt  値に因ると解釈しなければなるまい。所謂「衝撃力」とでも言うべき津波の波頭部の大きさに関係する量と見なければならない。その衝撃の大きさが海の大洋全体に波及する原因となる。海流を引き寄せる基になる。同じ亀裂の真空空間体積でも、徐々に何日も掛けた変化なら全く何の津波も起こさない筈だから。(2012/02/23/ 追記)津波の強度をどのように評価するかはとても難しい。その辺の事をまとめて見た。地震直後の亀裂周辺の水の密度が単位㎥当たり1 ton 以上であろうが、その点の水圧をどう捉えるかも困難である。写真816以上で津波のエネルギーの形態とその概要の解釈は示せたと考える。しかし、明確に計算式で表現出来ないことが分かったと言う事しか説明できない。それも現在の力不足としておきましょう。(2013/05/03)追記。簡単な解釈を道草問答(5)津波と真空破壊力 (参考:震源地の海底水圧p、亀裂空間体積Vとしたとき、その真空破壊力P=pdV/dt [W]と定義する)に書いた。上の地震震源域での海面の波がどんな様子にな写真818るかを自分なりに推定して描いてみた。どんな波動現象が起こるかを、番号で①から④までの変化を表してみた。当然震源地での波の高さはとんでもない急峻な山型になるだろうと考える。それが①の波である。その高さは、海底の亀裂の真空空間が引き起こす原因であり、大海原全体からの引き波現象の基になる筈だ。一点に起こる水の陥没が引き波として広がると解釈する。海岸が遠浅で、そこにその引き波が到達すれば、海岸の海底が水の無い砂の平原状態になる筈である。魚がピチピチと跳ねる状態を観測している筈である。急峻な海岸の岸壁であれば、殆どその引き波に基づく水面下降の状況は目立たないかもしれない。上の図に戻ろう。吸引波(亀裂空間が引き込むと言う意味で吸引波と表現した)の特徴は、水の慣性に因る引き波で水面が引き込まれると言う波形を表現した点にあろう。遠くからの、一度波及した水の引き波現象は長く引き続く筈である。確かに震源地での水の波動は上下に振動現象を繰り返そう。しかしほとんど、波の大きさは引き波の強さで決まるだろうから、上下振動の波とは異なるだろうと考える。あくまでも上の図は引き波現象からの推定波形であるから、正確な波形解析に基づいていない事を御理解下さい。④の波形が津波の第一波として、海岸に到達する脅威となる。海岸では地形に因り様々な影響で津波のエネルギーは変化するだろうから、さらに複雑な結果となろう。

(2013/05/02)追記。以下の記述は削除する。 津波の基の亀裂が一点で起これば、その津波は同心円的に伝播拡大する筈だ。その様子を図で示そう。津波のエネルギーとそのパワーを考える糸口を探っている内に、何となく依然分からないままに放置しておいた『津波伝播速度』の海底深度との意味が分かる様なヒントを得た。ここでその意味について考えた事を示したい。しかし、水中のエネルギーの伝播速度は幾らかと言う基本的な認識が得られない為、明確な結論に至らなかったのが残念である。再び速度に関する解釈上の課題が浮かんだ。課題 津波が海岸に到達したとき、その速度はエネルギーの伝播速度と異なる。津波と言う海水その物の速度に形態が変化している。普通の水面波は水は流れない。エネルギー波だけが伝わる。しかし津波は、海岸に到達した途端に、波でなく流体その物が押し寄せる。この先の『津波速度』の解釈に結論が得られない。 海洋の伝播速度は、ほぼ毎秒200メートルと解釈する。その様子を図に示す。津波と伝播速度この図の左下に記した「津波は勿論 波はすべて縦波である。(光も電波も)」が波に対する基本認識でなければならない。なお海底亀裂を考慮した場合の、津波伝播の進行方向をも図に示した。

水 その実相』として改めて新しいブログ記事で、水中の圧力エネルギーの縦波伝播現象について考えた。

 結論 (2012/04/09)追記。地震に伴う津波現象には、その現象の伝播にも幾つかの「速度」があるようだ。海を伝播する圧力エネルギーの速度は200[m/s]程度と解釈した。その高速度に対して、水の流れる速度はまた別の低い速度である。津波は海岸でその特質を現わし、その水の速度が問題である。その点に対する解釈を、冒頭に示した。

2.市街地上陸後の津波の脅威 アルキメデスの原理。アルキメデス(212 B.C. 没)はギリシャの数学者と言われている。物理学では王冠の偽物かどうかを判定する手法で、マンホール有名な原理が『アルキメデスの原理』である。津波が市街地に上陸した後の恐ろしさが、今も映像として目に焼き付いている。その津波の恐ろしさの訳を少し考えておく必要があろう。上陸後の津波の衰えを見せない脅威はアルキメデスの原理にあると考える。全てを津波が浮力に因って、軽々と浮かせて仕舞うことにある。そこで例題を取り上げて見よう。地震の被害でとても印象に残る事がある。それは道路の中央に飛び出した「マンホール」である。その訳を考えて見た。計算すると、水の浮力のすさまじさに驚く。マンホール状のコンクリート製の円筒(底張りの)を水中に埋めるにどのような力が必要かを計算してみた。上の図のような場合で計算してみよう。浮力は F=gρπhr^2  となる。ρは水の密度で、ρ=1 [ton/㎥] である。比重コンクリートの比重は2.4程度らしい。浮力の計算にはその液状の媒体重量が必要である。参考までに適当な物質の比重を表にまとめて見た。ついでに原発事故でウラン235などの話もあるから、参考に付け加えた。各物質の重量は水の密度の比重倍で計算できる。図の底蓋の厚みが側面と同じで、d=r_2_ーr_1_としよう。その場合のコンクリート円筒の重量 M はほぼそのコンクリート部の総体積V_con_として、M=2.4×ρ×V_con_[ton]となる。この辺の具体的計算例をファイルとして示そう。写真823

この浮力が上陸した津波の威力を考えるに欠かせない視点となる。上の計算例では、僅かであるが、浮力がコンクリート製の円筒重量より勝るから、沈まない結果となる。もう一つ実際の経験に照らして、マンホールが道路上に飛び出す現象を考えて見たので、その計算例も示す。写真824

このような強烈な力を秘めているのが液状化の浮力である。それは津波が市街地に上陸した時にもたらす被害の大きさに繋がるのである。その様子を絵にした。その市街地での建物や車がいとも簡単に津波に流されてしまう。

3.津波のエネルギー保存則は? 津波は軽々と家屋や建物を持ち運ぶ。それは浮力により、底にある隙間から水が入れば、根こそぎ持ちあげる。その津波が重量物を持ち上げるに、一体エネルギーを使うのだろうか。上陸した津波は土砂も瓦礫も水に飲み込み、その全てを水の威力に掻き込むようにして突き進む。そのエネルギーを、持ち運ぶ建造物も瓦礫も土砂も全てを津波の威力を増す形で、増加しながら進む。そのエネルギーをどう計算すべきか途方に暮れる。未解決の問題である。『エネルギー保存則』の自然科学の大原則を如何に津波の解剖に役立てれば良いのか?

4.津波予測手法ー海岸引き波ー 一般市民が犠牲になる事が多い。津波の意味を十分理解していない世代になった頃に、忘れた世代の時に再び襲いかかる。海岸近くに居る人が逃げる意識を持てれば、多くの人が助かる事であろう。海岸線で、地震時の海水面の変動を確認できれば、おおよその津波の大きさが認識できるであろうと思う。危険の程度を知る手掛かりとなる筈である。地震後の海岸線での海水面が下がる時が「大津波」の予報である。(2012/02/17 追記)  今日夕方7時のNHKニュースで、地震後の海岸での『引き波』を住人が注意して観察したが、兆候が見えなかった。と言う報告が伝えられた。安全に身を守るには、「自分は大丈夫。と言う意識が危険である」と言う点が伝えられていた。また東日本大震災後の報告として、住民からの観察の実情も報道された。それらの中には、海岸部の海底が黒々と底が現れたのが無気味であった。等の話も幾つかあった。津波が大きいかどうかは、単に地震の震度の感じでは計れなかろう。この地震後の津波の予測は重要な事柄でありながら、なかなかその対策としての要点の解説がなされていないようにも感じた。それには専門家としての役割が不十分な為ではないかと考えざるを得ない。今回の津波が到来する前の海岸部の『引き波』が有ったか、無かったかの調査が基本情報として集められていなければならないと思う。しかし、津波源が「海底亀裂の発生」にあると言う認識がなければ、『引き波』が起きると言う論理的解釈が生まれないから、『引き波』の状況を集めることが難しいかもしれない。だから『引き波』の重要な監視体制も出来るのは難しいか?『引き波』が有ったか、無かったかの調査が欲しい。(2013/05/02)追記。何度かNHKの放送でも、引き波の観測状況の証言を見せてもらった。実はこの東日本大震災の前日か、前々日かに比較的大きい地震が同じ所であった。その時、引き波はどうかと気掛かりであったが、引き波は無かったようだ。だから安心した事を記憶している。巨大津波の原因が海底の真空空間であると言う認識は、どうも専門家には受け入れられないようだ。その真空空間の出現が引き波と巨大津波を引き起すと解釈する。

マグマと地球の生命

(2012/02/20) 記事修正追記。今1年前の大津波について その現象を解剖してもう一度まとめようと考えた。 津波を解剖する 津波現象を考えれば、地球の熱的本質に思いが及ぶ。それが『マグマ』であり、地球の心臓部に当たる生命の源を考えざるを得ない。その意味で記事の内容を見直した。

(6月29日)追加記事。マグマが生命の基であり、地球の支配者である。今日本が抱えている未来への転換問題がある。それは『原子力発電』である。日本は自然の脅威と恩恵を受けた平衡の上に生きる島である。この地球のすべてを決めるのは人間ではない。奥深くに潜むマグマである。日本列島がどの様に生まれ、変遷してきたかも分からない。しかし、火山活動と地殻変動の繰り返しの上に出来ている。先日『小笠原島の世界遺産登録』と言う報告が有った。その島が海底火山によってできた事を知った。如何にも湾にもその噴火口の面影が見えて、マグマの関わりに思いをはせた。30年も前になるのか、『雲仙普賢岳』の噴火と溶岩流災害が有った。昭和18年には北海道に『昭和新山』が平野に突然噴火で生れた。今も赤い溶岩から蒸気が吹き出す様子をテレビが写していた。同じくテレビ映像で、最近よく見るのが『佐渡の尖閣湾』である。佐渡ヶ島は新潟から見える有名な『佐渡おけさ』の島である。佐渡がどの様に出来たかは知らない。しかしあの尖閣湾の地形を見ていると、小笠原の湾と結びつくのである。佐渡ヶ島も、やはり海底噴火活動で出来た島でないかと考えたくなる。まさか、本州と繋がっていた等とは?そうとしたらとても恐ろしい事を考えざるを得なくなる。『親不知』の断崖が佐渡との繋がりを分断する陥没地震の結果だ等と言う事は考えたくない。日本列島の海岸線の美しさは、豊富にその絶景を展開してくれている。それはすべてマグマの脅威の活動とその恩恵であると解釈しなければならない。何も人間が喜ぶ為にマグマが活動している訳ではない。その地球の生命の活動が人の生活に災害として襲い来るように人間が解釈しているだけなのである。今回人間の『科学技術力による恩恵』として無意識に慣れ親しんできた、原子力発電のエネルギー消費行動がマグマの支配による日常・地球活動で、思いも掛けない事態に見舞われてしまった。複雑な海岸線に囲まれた日本列島での原子力発電は決して許される未来像ではない。どんなに安全性を強調する防御設備を備えたとしても、それは原子力と言う『魔物』のパンドラに人が縛られた結果の、甘い欲望に惹かれる事であるとだけは誰もが覚悟して進む「人間破滅の道程」である。地球の生命活動と人間の欲望の技術過信行為との、未来短縮危険平衡世界である。それを世界中が欲しいと望む世界なのか。日本の政治が問われている。経済産業(欲望)省の言いなりは許されない。

(5月29日) 記事。光の相対速度の話は途中であるが、少し視点の異なる地球の不思議に思いをはせたい。それは地球の中心部に在ると言う『マグマ』の事である。太陽は太陽系の中心に在り、熱エネルギーを放射している。学説に拠れば、水素ガスの『核融合』に拠りヘリュウムへの変換で熱エネルギーを発生していると言う。質量とエネルギーの等価則-E=mc^2-や地震津波現象を考えると、「地球の運動と生命」に思いが行く。光や熱のエネルギーが地球の自然の生命を育んである。エネルギーは何かが熱や光エネルギーに変換されるから発生するのである。太陽の核融合理論や学説をどう自分の認識に結びつければ良いかは全く不明だ。核融合が、徐々に継続的に長く続く訳は何かと思えば、不思議てならない。ただせめて、この地球の中心の『マグマ』についてはある程度自分なりの解釈を出来ないかと思った。昔は、地磁気の発生原因にマグマの電磁エネルギー流、電流だという説も有ったようだが、そんな『電流説』は地磁気と関係ない。ただ暗黒の超高温・超高圧のエネルギー流体が存在する事は間違いなかろう。大変気がかりな事がある。『マグマ』と『地震』の関係を切り離すことは出来ないだろうと思う。地球中心部に、光放射の空間の余地が有れば、どんな眩しさかとは思うが、密閉空間なら熱エネルギーが籠った超高圧・高温の暗黒であろう。その熱エネルギーは常に地球の表面を通して、放射されている。火山活動や蒸気・温泉はそのひとつである。熱を維持するにはエネルギー保存則の大前提は守られよう。高温・高圧がダイヤモンドや様々な宝石を作りだす。初めから宝石が有る訳ではなく、何かが変換されて産まれたものである。みんなマグマが関わっている筈である。エネルギーに変換するには地球は「地殻変動」でエネルギー源を取り込まなければ熱源を保てない。化石燃料の石炭・石油もその地殻変動とマグマの影響によると考えられよう。等と暇に考えてみた。

『熱』に関する記事を書いた。 『温度とは何か』が問うもの  原子力発電の熱の行方   放射能と発熱の正体はなにか?  等も熱エネルギー・光エネルギーを単位ジュール[J]から統一的に見たいと思う事から書いたものである。