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津波とそのエネルギー

エネルギー論、理科教育、社会科学、自然、自然科学、地球物理、市民科学、水力学、、、、、、、、、、、

はじめに(3月20日）　

津波の恐ろしさは海岸に到達した波が陸の奥まで、すべてを押し流して襲い掛かることにある。東日本大震災（2011年3月11日）から9年が過ぎた。その巨大な津波が日常生活を破壊し、多くの命を奪い、忘れ得ぬ悲しみを残した。今回改めて、今まで津波現象の伝播エネルギーの計算をしてきたが、修正しなければ成らないことに気付いた。その点を含めて、過去の記事を確認しながら、改めて計算根拠を含めて提起する。

津波の原因

先日、９年前の津波災害の検証の放送がNHKスペシャルであった。今でも、その東日本大震災における津波の仕組みについての専門家の解釈は変わっていない。当時ツイッターで頻りに、海溝に陥没あるいは亀裂が出来ていないか調査してほしいつぶやいた。予測通り、海洋開発機構の『しんかい６５００』が観測結果を提供された。2011/08/16に震源域の深海底に亀裂　『有人潜水調査船　しんかい６５００』　でYouTube に調査結果が示されている。その亀裂は2006年の調査時には無かった海底亀裂が新しく出来たものだと言う話である。予測が的中した調査結果である。地震・津波発生の原因 (2014/06/15) にその亀裂を載せさせて頂いた。当時から、地震・津波の専門家の解説は歪解放の陸側の地殻の跳ね上がり現象が原因との話だ。

専門家の津波原因説　専門家の津波の原因としての解釈を図に描いた。全く理解できない疑問を３点挙げた。残念ながら、専門家による組織、政府機関である気象庁のホームページ記事の解説記事は間違っている。それが筆者だけの捉え方なら止むを得ない。

３点目に挙げた事。太平洋側に跳ね上がる事で、何故陸側に津波が到来することになるのか。太平洋側にしか伝播しないように思える。津波の波長は数㎞から数百㎞にも成るらしい。そんな長さの波を跳ね起こし、しかも跳ねた方向と逆向きに巨大津波を発生させるという力の運動力学的論理が全く見えないのだ。数百㎞の津波波長を大陸側の岩盤が跳ねると解釈する論理性が見えないのだ。それほどの長時間跳ね続ける等無理であると思うが、もしそのような事が起きると考えるなら、その論理的な説得力のある理屈を示すべきと思う。

専門家の津波解釈が理解できない根拠

津波前の急激な引き波―専門家に問う― (2019/06/26) がその根拠である。この引き波についても、気象庁の解説は、その事実を間違いとして否定している。2004年12月26日スマトラ沖での津波災害も、遠い海岸での海岸線の津波前引き波で、遠浅の海底が干上がり、魚が跳ねていた。その後に巨大津波が押し寄せたテレビ映像を見た。その津波前の引き波現象を専門家はどのように解釈するのか？その引き波現象について今まで、専門家が説明している事を知らない。

専門家は津波伝播エネルギー量の計算とその根拠を示して欲しい。

筆者の解釈　津波伝播エネルギーとは？

津波の現象について独自に考えた結果を提唱する。津波エネルギーの本質は何か。津波は海水面の上に高い階段状の衝撃波頭を持った長い波尾長の減衰波形で観測される。波尾長の長さが数百㎞に及ぶものもあるという。その津波が沿岸部に到達し、災害の津波として上陸する伝播エネルギーを如何なる現象と捉え、その『エネルギー』をどの様な力学的現象による量と認識するか。どのような理論的根拠を捉え、計算するのか。そのエネルギー量を計算するには、基本的には普通の水面波の波動現象をどの様なエネルギー量で捉えるかに掛かっている。水面波を物理学でエネルギー波と捉えていないところに最大の教育上の問題がある。『エネルギー』なしに波は発生せず、伝播もしない。すべて波は『エネルギー』の縦波であるから。波を観たら、それは『エネルギー』の伝播現象と先ず感覚的に理解しなければならない。その『エネルギー』を認識できるかに掛かっている。その『エネルギー』の水中分布を捉えられるか。津波が海岸部に襲来すると、津波伝播速度が遅くなる。その理由を海水の深さが浅くなるからと解説されている。その訳を式で説明されているが、何故そのような式で解釈できるかの理由が示されていない。その解釈には『エネルギー』の意味が全く考慮されていないから、その式が本質的な自然現象としての認識を伝える意味をなしているとは理解できない。津波の速度が結果的に深さに関係すると見える訳は、海洋伝播時の水の移動しない圧力エネルギー波（ほぼ200[m/s])が、水の流れる運動エネルギー波および水を持ち上げる位置エネルギー波に変わり、地形に従った止むを得ない『エネルギー保存則』によって起きる、エネルギー変換による速度変化の結果なのである。質量の流れない圧力エネルギーが水の質量の流れとしての運動エネルギーおよび位置エネルギーへの『エネルギー保存則』に基づく変換をするから速度が変化するのである。基本的に、津波の速度は深さには関係しない。その『エネルギー』の空間像を認識して、はじめて波の物理的意味が分かる筈だ。その上でその津波の『エネルギー』を数式でどのように表現するかであろう。残念ながら、津波エネルギーの計算根拠が示されていないように思う。

図1．Water pressure

海洋を伝播する津波波形は図のように描けよう。海面には大気圧poが掛かっているが、それをここでは考慮する必要はない。津波波形は波頭で急激に立ち上がり、階段波の長い波尾を引いたものとなろう。津波は図の h(m) の波の高い部分がその物理現象の原因となる。津波の意味を知るには、この部分の水圧が平常の海の水圧に付加されることによって、どの様な『エネルギー』の作用が生じるかを知ることが必要である。また大事な事は、津波は図のような波の水は即ち水の質量は少しも流れないという事である。津波の海洋を伝播する時の『エネルギー』は水の『運動エネルギー』ではないという事を知らなければならない。水圧の『圧力エネルギー』であるという事が普通の水力学での現象と異なることを津波現象の本質と知らなければならない。必ず津波はその波頭部の直前の海水面が低くなる。その意味はその直前の海水を只高く引き上げて、津波の波高値を保つのである。その水は流れないで、高く押し上げられ徐々に波高に従って高さが下がるだけである。この意味は普通の水面に現れる波が流れないで、只水面の上下する現象と同じことで津波を理解すればよい。津波の水も津波の進行方向には流れず、只上下するだけである。海岸で海水が流れ込み、陸に上陸したとき災害になる。それは海洋を伝播する津波の『圧力エネルギー』が海底の深さが浅くなると津波の『圧力エネルギー』を保存できなくなるから、水の『運動エネルギー』と水位の上昇での『位置エネルギー』に変換する現象によって、普通の水力学の状況になるのである。この『エネルギー保存則』の物理学理論を理解していれば、津波が「これ程高い所に来るとは理解できない」などと訝しく思う筈はないのだ。普通の『エネルギー保存則』の物理的変換現象なのである。

図2．伝播エネルギー

この伝播エネルギーの計算法で今までの解釈を修正しなければならない。津波によって生じる圧力エネルギーの災害を生じる『伝播エネルギー』は当然平常時に保有する海底までの圧力エネルギーとは異なる。津波の波高 h[m] の単位面積当たりの水中の圧力エネルギーは上の図の(5) 式となる。その津波波形の圧力は p[N/㎡] （図1．の（1）式）および『エネルギー』は（1/2）ρgh^2^ [J] 　(5)式となる。津波に依る水圧増加分 p が海底まで掛かって影響する。結局全水圧の『エネルギー』から津波の無い平常時の圧力『エネルギー』を引いた分が津波の災害を引き起こす『伝播エネルギー』となる。その(6)式の『伝播エネルギー』 Et [J/㎡] が沿岸部に到達して上陸する災害の基となる『エネルギー』量である。単位面積当たりの量であるから、それの波全体に広がった『エネルギー』が伝播する。

図3．津波波動関数

地震震源地点の海底に津波の発生原因がある。その津波を引き起こす地殻のどの様な現象が津波の原因となるかの捉え方が問題である。それは次の問題として、津波が発生した波動を関数式に表現してみた。発生点を座標の原点 O とする。津波の波頭がO点から伝播し、その後の時間 t[s] 経過後の位置 x[m] 点の津波波高値 y=h(t,x) は(9)式で表す。津波の規模はその波頭の高さと波尾長で決まると観てもよかろう。波頭値を H[m] とした。津波速度は海洋では V=200[m/s] の一定値と解釈して良かろう。基本的には津波も水中の圧力波の縦波伝播現象である。関連して、水中の音の伝播速度は1500[m/s]のようだ。空気中の音の伝播速度もほぼ 331[m/s] 程度と言う。音の伝播現象も水中であれ、空気中であれ、それらはすべて圧力密度波『エネルギー』の縦波伝播現象である。ただ津波の圧力伝播速度が音の伝播速度に比して7分の1ほどの速度となる。その訳・理由は分からないが、『謎』として意識しておきたい。津波の伝播速度は一定値Vとして表現した。波長を L[m] とし、波尾長が一定の勾配 α＝H/Lで減衰すると仮定した。(10)式は位置座標 x の範囲を示す。津波の規模は海底の発生源の広さ、亀裂の長さとその規模に依ろうが、またその結果が現れる波頭値 H と波尾長 L によって決まろう。

関数式と『伝播エネルギー』。

波頭の最大波高値 H から波尾の各波高値 h(t,x) に対して、図2．の(6)式から海底の深度 D との関係で『伝播エネルギー』は求まる。しかし、この値は実際には少し異なる。『伝播エネルギー』は本当は震源地点の海底深度で『エネルギー』の量は決まる。その『エネルギー』が伝播する途中で、海底深度が変化すれば、その『伝播エネルギー』は『エネルギー保存則』によって位置あるいは速度の『エネルギー』に変換される分が生じる。浅い川で水の流れを見ても、石等の上を流れるとき水面が上下したり早くなる様子が見える筈。飛行機の揚力と空気の流れと似た現象だ。流体は基本的に、圧力と速度の『エネルギー』変換現象の基にある筈だ。大事な事は水や空気の空間に在る『エネルギー』の諸現象をどの様に認識するかに掛かっていよう。物理現象で最も大切な事は空間の『エネルギー』の諸相をどう認識するかではなかろうか。このような解釈は、電気回路現象の中の『エネルギー』の意味の解釈から感覚的に捉える見方であるかも知れない。電気コイルの中の空間にインダクタンスと言う前に、『エネルギー』が存在していると認識することからの解釈であろう。『電流』や『電荷』あるいは『電子』の電気技術概念の前に『エネルギー』が有るのだ。

津波と波源　津波は波源から離れた海岸部に襲い掛かる水の自然現象の一つである。津波は地震に伴って起きる海底の地殻の陥没や亀裂を原因として、深海に掛かる水圧と突発的真空空間出現との関係に伴う水力学的自然現象である。地球の自然的活動の一つの姿でしかない。特に複雑な地殻の狭間にある日本列島は常にその脅威に晒されている運命にある。歪解消の地殻の跳ね上がりで、数百kmの波長の津波が発生するとは考えられない。海底亀裂や陥没による空間の出現とその高水圧との水力学による海水の引き込み現象と、その引き波の周辺海域への波動伝播が広範囲からの海水引き込みを呼び起こし、巨大な海水流入が起きる。それが津波前の引き波現象の原因である。この海水流入が長ければ当然波尾長は幾らでも長くなる。道草問答（5）－津波と真空破壊力－にもその時間との関係を述べた。これらの解釈に至る過程は、すべては水の中に潜って水の慣性や水圧などの感覚的認識が基になっているかも知れない。

東日本大震災時の『しんかい6500』の海底亀裂観測結果について。

しんかい6500によって海底亀裂が報告された。特に亀裂が北の方で、深さ5331ｍと言えば巨大な水圧であり、地震の震度が5程度であっても此の水圧からすれば、巨大津波になった理由として不思議ではない。NHKのスペシャルを見ての感想。

また、海溝が日本列島に平行に走っているから、亀裂がその海溝に沿って発生すれば津波は太平洋沿岸に平行な波頭の津波として襲い掛かると考えられる。その津波の威力は衰えずに沿岸部まで到達することになる。海底亀裂の恐ろしさである。しかしその亀裂に関する観測結果が津波との関係で捉えられていない点で、とても不思議である。

津波と速度。津波の速度には水が流れる速度と水が流れない『伝播エネルギー』の速度と様々なものがある。津波とその速度 (2020/3/27) にまとめてみた。海洋伝播する『伝播エネルギー』の速度は２００[m/s] の高速度で、深さにはほとんど無関係と見做す。

海岸に上陸し、直接災害をもたらす津波の速度は一概に幾らとは決まらない。海洋を伝播してきた『エネルギー』の総量と到達海岸の地形によって『速度』も「到達高さ」も決まるものである。

まとめ

災害を及ぼす津波波動は陸に上陸した海水の流れる波である。その津波の高さと災害の脅威は海洋を伝播する津波波形のただ高さだけでは理解できない。防潮堤の高さがどのような意味を持つかを理解するには海洋の津波の『伝播エネルギー』を理解する必要が有る。海岸部に到来する津波の速度などの計算式は別に考えたい。

関連記事。エネルギーで見る世界―津波― (2011/3/27) 。　大津波の発生原因を探る (2011/4/18)。　津波を(tsunami)解剖する(2012/2/13)。　道草問答（5）津波と真空破壊力 (2012/12/20) 。　道草問答（7）水圧と水頭 (2013/5/6)。津波と圧力水頭 (2018/5/1)。　津波前の急激な引き波―専門家に問う―(2019/6/25)。

津波前の急激な引き波－専門家に問う－

エネルギー論、理科教育、社会科学、自然科学、地球物理、水力学、、、、、、

(2021/03/10)追記。先月、NHKのニュースで東日本大震災の津波の解説で、地震・津波の専門家の学説通りの解説があった。即ち津波はプレートの沈み込みによる歪みの蓄積が起き、その開放の為の地盤の跳ね上げが原因だと解説されていた。大学などの専門家の教室で学習した卒業生は、その学説を守らなければ、その分野の仕事は出来なくなるからと思えば、それも哀れの現実だ。科学理論はとても保守的だ。それは社会的繫がりを守れば止むを得ないから。明日は、その東日本大震災から10年の日に当たる。最近やはりNHKの番組で、その時の様子で、津波が発生する時間的に、相当前に、大きな「引き波」の観測現場の映像が映し出された。巨大津波の発生原因は震源地点での海底陥没あるいは海底亀裂の大きさだ。それを専門家・その学説では認識していない。

また、良く津波の映像がシュミレーションとして示されることがある。海岸でのその到達波形は、余りにも実際の波形と違い、シュミレーションと言うにはお粗末の極みだ。基本的に、専門家が津波の『エネルギー』の伝播現象を理解していないところが大問題だ。今度高性能の『富岳』でのシュミレーション波形を期待したい。海洋伝播時の津波は決して水が運ばれる運動エネルギーではないことを基本に理解しなければ、海岸に到達する実際の津波波形を示すには、無理であることも付け加えておく。陸上に上陸する前の波形が重要である。

2019/06/18 新潟・山形地震が起きた。夜の地震に緊張した。津波警報が出されたが、津波被害は無く安堵した。

専門家に問う　津波前の引き波が何故起こるか。その原因を何と解釈するか。津波前の引き波が大きければ、確実に巨大津波が襲ってくる。その訳は何が原因と解釈するか。

｢津波から守りたい｣多くの漁船が沖へ　の見出しで、新潟日報(６月２２日)の記事が有る。記事の中には、「山北支所によると、１９８３年の日本海中部地震や９３年の北海道南西沖地震の際、津波で港内の海水が急激に引き、船が転覆しかけたケースがあったと言う。・・」とある。９３年の北海道南西沖地震は自分も地震に伴う津波現象の物理的意味を意識して考えた最初の事件であった。奥尻島への津波襲来で多くの犠牲者が出た。その時地震の専門家の話で、『何故こんなに高くまで津波が押し寄せるのか？』と話すのをテレビで聞いた。その話を聞いて思った。一体専門家とは水の特性を知っているのかなと不思議であった。それが切っ掛けで、津波現象の原因を自分なりに整理して、納得した。巨大津波の原因は断層付近における海底陥没に因る海水の流れ込みであると。その流れは水の特性としての波動現象として遠い海域の範囲におよび、地震震源地まで次から次と海水が流れ込むことが起きる。その膨大な海水の流れ込みが巨大津波となって、海岸に襲いかかる現象である。

その後の津波現象の原因に関する地震専門家の学説を聞くと、みんな海洋プレートの重なり地点で長い期間に亘る『ひずみ』が蓄積し、その解放で上部の地殻が跳ねあがる現象だと解説されている。そんな馬鹿な現象であの巨大な津波現象が起きる訳など無い。２０１１年３月１１日の東日本大震災の津波で、大陸が跳ねあがるとすれば、太平洋側に向けて跳ね上がる筈だ。波は太平洋に向かって進む津波となり、日本の太平洋側に等あれ程大きな被害を起こす訳がない。大陸の跳ね上がり現象が津波の原因と言う学説は決定的な専門家の誤解である。小学生のころから、夏は信濃川の川底の深さが解らに程の深い崖で飛び込みや泳ぎで水の慣性を肌身に感覚的に染み込ませてきた。そんな感覚から津波の原因が海水の急激な地震地点への流れ込みだと捉えた。しかも津波のエネルギーは決して海水の運動エネルギーではないのだ。沖では海水の移動する速度など持っていないのだ。圧力エネルギーが海水に乗って流れる現象であり、海水は移動しない。津波は海岸に到達して初めて海水の流れの運動エネルギーにエネルギー変換する現象なのだ。政府が東南海地震の津波の映像として示すピコピコと跳ね上がる波形は津波の姿ではない。

今回の新潟日報の記事に在る、過去の｢津波前の海岸海水の急激な引き波｣現象の証言は実際の津波現象の原因を如実に物語っている。漁師さんが船を沖に避難させるのは、必死の思いでの行動であろう。しかし海岸での地震は津波の危険から逃れる為には、素早く高台に逃げなければならない。船は沖に逃げれば、被害を免れる。新聞記事にも　専門家「柔軟に基準を」とあり、専門家もある程度意味を理解してきているのかとも思う。国や県「生命を優先して」は漁師さんに対しては少し違う意味があるのではないか。一般住民への意味としてはその通りであろう。漁師さんには、引き波に因る被害を避けられれば、船は沖で津波に真向かいに向かっていれば安全にやり過ごせることは確かである。時間と危険のきわどい賭けではあるが。

エネルギーで見る世界－津波－ (2011/03/27) 東日本大震災の直後に記した記事である。何故かこの記事も標準的な表示と異なっている？

波　｢理科基礎(仮称)｣の題材として

物理学基礎理論、理科教育、社会科学、科学技術、自然、自然科学、電気磁気学、地球物理、憲法、政治・行政、日本の風物、、、、、、、、、、、、、、

「理科基礎(仮称)」が科学教育の中に望ましいと日本学術会議のある部会の提言として公表された。高等学校の理科の科目の中には、地学、生物、物理および化学の４科目がある。その中身は相当内容がかけ離れたものから構成されているようだ。さて、それらの４科目を統合して、一つの科目「理科基礎」を確定しようとしたとき、誰がどのように取りまとめる事が出来るだろうか。提言が出た以上は、日本学術会議の提言であるから、日本の科学者・教育者の力量が問われることになろう。高等学校の教科書が出来ないなどとは言えない。何年も先では済まない筈だ。教育行政を担う、文部科学省の緊急の対応が問われる筈だ。理科の各科目の中から、基礎として何を選ぶかという考え方では、先ず纏まる可能性は低かろう。文科省の『学習指導要領』がある限りは、その内容からはみ出すことは出来ない硬直化した教育体制であるから。もし一科目としてまとまったとしたとき、その中身は全くつまらない役にも立たない内容の羅列に成らざるを得なかろうから。先ず解決する可能性は、『学習指導要領』の枠を取り外すことに尽きる。しかし、提言の３　高校理科教育に求められるもの　の中で、（Ｃ）現在までの学習指導要領の変遷の経験を重視　という項目が前提条件として楔を打っている。この（Ｃ）がある限りは日本学術会議の折角の提言も絵に描いた御飾り餅にしかならない。以上の思いを踏まえた上での無駄な記事とは思うが、一つ「波」を取上げて論じて見よう。全く過去の理科の基礎とは異なる面から考えてみたい。

葛飾北斎「富嶽三十六景」の一つ「神奈川沖浪裏」に波の象徴的な姿が描かれている。絵画として誇張されて描かれてはいるものの、海岸における波しぶきは如何にも心に響く迫力を持っている。決して正弦波ではないその波形は、ある瞬間を切り取って、写した空間の具象図である。そこには心の美的感性を揺り動かすが、頭を悩ます難しさは微塵もない。さて、波の科学論はと考えると途端に難しくなる。その原因は何であろうかと考えて見た。それは目で観たり、感覚で捉える自然現象を日常生活に馴染み難い抽象的表現で共通理解を計ろうとする手法が科学理論の本質を成しているからであると思う。例えば太鼓の響きは耳だけでなく、腹にも響き気持ちを高揚させもする。その事も太鼓の持つ特性であり、自然現象と人の心身の関係性が造る世界の姿である。その事を科学理論で表現し、説明しなさいと言われても、「チョット待ってください」と言わざるを得ない。こんな事を考えるようじゃ、学校で教える理科教育などの話が出来る訳がないとも思う。

｢波｣をどう教えるか　子供達が興味を持って授業を受けるかどうかが大事な視点である。それは受ける側の子供の立場に立って考える事が出来るかどうかの行政側の問題である。教える内容やその取り扱いが適切かどうかは行政側の問題だ。子ども・保護者側の意見をくみ取る方策があるだろうか。教える側の論理だけで、教科書内容が過去の手法を伝承するだけの形式に陥っていないだろうか。葛飾北斎の｢神奈川沖浪裏｣の絵図の物理的解釈が題材になったら良かろうと思う。そこには水の持つ｢エネルギー｣を意識しなければ解決できない基本概念が含まれている。サーフィンの力学エネルギーなら子供達も面白かろうと思う。海底の地形が海水面の波形に影響することが理解できるにはエネルギーの意味を理解しなければ無理であるから。

サーフィンサーフィンと波 　この波は波頭が競り上がった波形だ。水が何故先頭で重力に逆らって、上昇するのだろうか。それを考え、理解するのが自然現象を対象とした教科｢理科｣が学校教育で取り上げられる存在理由である。考える事を、覚えるだけではいけないと解りかけている筈だが、生徒に求めるだけで、教育環境を整備する側の機関・文部科学省が考える事を怠り、過去に拘る現状は誠に見苦しい。何故、水が波頭部で上昇するのか位は子供達が理解できるような教育でなければ価値がない。水の波が横波の解釈では、『学習指導要領』の廃止を考える事からしかまともな理科教育への解決方法は無かろう。

波はすべて縦波　『学習指導要領』は水面波を横波の代表例として指導することに決めている。それは残念ながら間違っている。そこにはエネルギーの意味が全く考慮されていない。波を生み、伝播する原因はエネルギーである。波の本質を理解しない波動論は間違いである。波はすべて｢エネルギー｣の縦波である。それが波を教える眼目でなければならない。

音声　｢オーイ｣と呼び声が聞こえる。その声を波形に描いてください！と言われてもそれは無理であろう。日常生活での空間伝播の波の自然現象ではあるが正弦波などで描く訳にはいかない。音声については｢学習指導要領｣も縦波として教えてはいる。音声の本質は何であろうか。話し声は空気や水の『何か』を伝える媒体(気体、液体)が必要です。真空中を音声は絶対に伝わらない。ラジオやＴＶなどを通した音声は伝達経路が真空であっても伝わってくる。それは電波と言う波だからだ。同じ波でありながら、電波と音声には本質的に異なる何か、理解できない事が隠されているのだろうか。電波も音声波もどちらもエネルギーの縦波である。理科の教科書では電波を縦波とは教えていない。横波として説明している。それは世界の物理学で、おそらく横波として取り扱っているからでもあろう。それは間違っている。その訳は、エネルギーの縦波と理解しないからであり、エネルギーの存在を認識しないからでありましょう。電波の場合は『電界エネルギー』と『磁界エネルギー』がエネルギーとして同じものとの認識が出来ないからであろう。別の異なる空間のエネルギーなど存在できない筈なのに、別々のエネルギーとして分析しているからである。その原因は空間に、質量の関わりのないエネルギーが存在すると認識しないからであろう。その意味が象徴的に表れるのが『光』である。『光』の半波長でもエネルギーを持っている。振動数、周波数を持ちださなくても光のエネルギーである。

縦波　水の波も音の波も弦の波も電磁波も、みんな波と言う波はすべてエネルギーの縦波である。エネルギーの空間(媒体も含む)の縦の伝播現象である。水面波も水にエネルギーを与えなければ決して波を発生しない。波と言う波はすべてエネルギーが造り出しているのである。過去の波に関する記事を拾い上げておこう。三味線と縦波　糸電話ー力学的解剖ー　津波(tsunami)を解剖する　専門用語『振動数』の解剖　など。

『エネルギーに論及してこそ物理』光の屈折もエネルギーの縦波としての解釈が必要。

道草問答（５）津波と真空破壊力

理科教育、自然科学、地球物理、水力学、、、

自然観の表明は自分の感性を信じる冒険のように思う。数式の前に感性がある。

真空破壊力

津波の原因を海底の岩盤崩落と解釈する。日常生活で経験できない自然現象である。地球の凄まじい破壊力である。地殻変動は我々が寝返りを打つ位の事に匹敵する、地球にとっては普通の現象である。その海底で起きる地殻変動の岩盤の亀裂や陥没は瞬時で真空空間を作り出すことになる。地上で瞬時に真空空間を造り出す事など人間には出来ない。しかし地球には当たり前の活動である。その破壊力を図案に示した。水深H[km] の海底に、真空空間を想定する。単位体積空間 1[㎥] の持つ真空エネルギー密度を p[J/㎥] と解釈する。

真空破壊力　勝手に作った用語だから、分かり難いかもしれない。もともと『真空』にエネルギーを重ねて解釈することは余りない。真空とは何も無いものと理解している。しかし、その真空が海底に突然生まれたら、どんな事が起こるだろうか。その時の海の状況がどの様になるかは、津波現象の正体を理解するに極めて重要な事である。地震、津波の専門家の解釈と根本的に異なる解釈である。あんな大災害を生む『津波』が海底の岩盤の跳ね上がりで、ひき起こされる筈が無い。海底亀裂の真空空間が地球の地殻変動の結果として突然生まれる。そのエネルギーの意味を考えた。突然生じる『真空空間』の体積 V とその海底の圧力 p とすると、その真空空間のエネルギー量は　E= pV [J] 　と解釈できよう。気体のボイルの法則と同じものである。エネルギーは保有するものとして理解するが、真空の場合は、逆にゼロ以下の不足分（マイナス分）として解釈すべきものと成ろう。だからその欠落エネルギーを埋める為に周辺からエネルギーが流れ込む。水深が圧力pで効き、亀裂の大きさが体積V でエネルギー量が決まる。しかしその衝撃力は時間的体積微分に比例しよう。所謂『衝撃波』の波頭値で、その強度が決まると解釈できよう。『光量子』の波頭値も、「雷」の波頭値もその強度は波頭値によると解釈できる。その様子を、図の枠で囲んだ部分に示した。真空空間に周辺から流れ込む水流は、波として遠くまで届く。太平洋の対岸まで『引き波』としてその影響が及ぼう。水流の規模は発生源の水深Hがエネルギー量を決めるが、海の表面でそのエネルギー量がどの様な配分の水流になるかは分からない。その引き波が発生源に集中して集まる事で、途轍もない高さの波を生むであろう。同じ意味で、大津波の発生源因を探るにも書いた。

水　その実相

(2012/04/26) 追記。一通り『津波現象』に対する自分なりの解釈の結論に達したと思う。4月8日に、津波(tsunami)を解剖する　の冒頭に『津波速度』の概要を載せた。

(2012/03/26) 追記。（下の(2012/03/24)付けの追記が）大変な勘違いで、誤解を生み、御迷惑をかけました事お詫びします。改めて水圧とエネルギーの関係を纏めました。貯水槽、ダムの水位と水圧の関係をグラフとして示した。しかしまだ海岸線での津波エネルギー変換の解釈には到達していません。水圧のエネルギー伝播が浅瀬でどう変換するかの問題です。

(2012/03/24) 追記。当ブログ記事の末尾に｢水圧とエネルギー｣のファイルを載せた。自分の水力学理論の常識と考えていた『流速度』V=√2gh [m/s] について、　V=√gh [m/s] が正しくて、√2 が不要の間違いと出た。大変申し訳ありませんでした。私の勘違い（バルブ内の水圧と平均水圧を混同した）があるようで、もう一度再検討する。

津波を解剖する　の記事を書きながら、津波の速度の意味で、その実態を納得するだけの心境に至れなかった。特に水深の深さと波の速度の関係で、専門的な解釈を素直に受け入れられない。気象庁のホームページでも、水深の深さ5000m では時速800km 、100m では時速100km などと示されている。その物理的な根拠が示されていれば、考える手がかりを得る事も出来る。しかし、ただそうだと示されても、理解できないのである。自然科学はもう少し論理的に導出過程が示されないと、専門家、専門機関としての責任を果たしていると言えるだろうかと心配になる。

そこで自分なりに、基礎から考え直してみたいと思う。『水』とは何かと考えて見ると、それはとても不思議な物に見える。水のこころ、変幻自在と言う意味で、筆にしてみた。水変幻自在泥流の文字が滲んで埋もれてしまった。水は化学的にはH2Oで、水素と酸素の結合分子と言うが、そんな化学的意味で、津波の脅威や水の持つ力と結び付けることができないのである。余りにも多様な姿を我々の前に現わす。原子力発電や火力発電で利用される水の力は「水蒸気」の力である。D51と言う蒸気機関車もその水の蒸気の力である。発電所のあの大きな蒸気タービンを駆動する蒸気は普段の生活で理解できない程の魅力を秘めている。水の蒸気には臨界点と言う状態がある。臨界点の圧力は225気圧、温度は摂氏374度である。そんな状態の蒸気(臨界圧の蒸気が利用されている訳ではないので、誤解を招く不適切な表現である。2012/11/07/　追記）がタービンを回しているのである。その臨界圧の蒸気の密度は水の密度と同じ値である。利用すればとんでもない技術の動力源となる。火力発電所の水の熱サイクルについては風とは何かー水と温度ーに示した。同じ水でも津波の恐ろしさも、その水の持つ力の一つの姿である。

水が持つ姿の多様性を踏まえて波のエネルギーの実態を捉えて見ようと思う。私は信濃川の岸辺で水を日々感じながら生活した。先日、葛飾北斎の浮世絵、富嶽３６景「神奈川沖浪裏」のテレビ映像を見入った。あの迫力と波の姿の動きには水の持つエネルギーを理解するヒントがあると思った。以前その波の意味の一端を考えた事がある。『波乗りの推進力』である。波の解釈の一つの具体例として、

波乗り（2）

その記事を少し纏めて見た。波の意味を基本から考えると、ただ津波だけに限ると十分波の本質に迫れないと思う。信濃川で水に戯れて、眺めた風景から少し考えた。川は水の流れである。海も海流の流れがある。日本列島付近には黒潮、親潮として海の流れがある。その干満が瀬戸内海に渦潮も作る。

慣性流体と流速水の流れを川で眺めて見よう。夏になると、深い小淵と言う川の壺のような深みで毎日泳いだ。その断崖の淵に流れる水の様子は淵の底までは及ばない。表面程流速が速い。その流線が水の流れる速度になる。川の浅瀬は水流が底の石につられて、波を打つ。アユが石の表面の苔を削り取った紋様が付いているのが見れる。そんな水の流れに心任せで、ぼんやりしている情景は昔の話に消えて仕舞ったかもしれない。③の流速と近接作用。水の流線どうしに働く力は隣同士の繋がりが水流の流れの分布を構成する。隣同士の作用の繋がりで生まれる力の現象を『近接作用力』という。『遠隔作用力』の代表例が「万有引力」になろう。離れた物同士で力を及ぼし合うと言う「物理学的概念」である。しかし私はこの遠隔作用力を信じない。さて、元の水の話に戻る。勝手な事ばかり書いて誠に気掛かりではあるが、③の図の空気と水の境界面の話をしたい。図の標題が慣性流体と流速である。慣性流体と言う意味は水のように一塊として常に動作の現象に作用すると考えられるような流体を指して表現した。その意味で考えれば、常識的にあるいは理学的な分類からすれば『空気』は流体と言えるか疑問は残る。しかし空気も踏み込んでみれば、その表情は台風や竜巻となる意味には一塊の繋がりで現れる現象と見る事も出来る。その面では、空気も気体であるが、流体と言えるかもしれない。水との接面で互いに流体としての近接作用力が働いている。③の石の面の水は動かない。以上川の水の流れに思いを寄せて見た。こんな詰まらない事を考えた訳は、海の海底に及ぼすエネルギーの伝播現象をどのように解釈すれば良いかの参考になるかと考えたからである。

津波、その現象をエネルギーから捉えて解釈するのが目的である。津波の「津」と言う文字の意味は海と陸との境目の事であろう。その沿岸での波の現象を如何に解釈するかの問題と思う。津波の本質を的確に捉えるには、震源地と地震の規模その形態などに基づく海域全体としての水圧のエネルギー流の捉え方であろう。その水圧という特質を理解するに、「トリチェリの真空」という現象を理解することに意義があると思う。誰もが理解している事であろう。ここで改めて、トリチェリの真空と水圧という観点から考えて見た。トリチェリの真空（１）トリチェリの真空（２）　海の津波現象の伝播は、海水の一体的な全体を通した圧力波の伝播現象である。それは海水面上に高波があれば、海底までその水圧が影響する訳である。その圧力の波頭面が水面から海底までの一連の波面として、水面に垂直なエネルギー波が伝わると解釈する。ここで圧力エネルギーとその伝播速度について結論をまとめた。圧力エネルギーと伝播速度１

圧力エネルギーと伝播速度２ここで、一つ蛇足かも知れないが、念を押しておきたい。検索などで、津波に速度を水の速度と勘違いしている様子が見受けられるので、波動の伝播速度と水の速度とは異なる事を図で示しておきたい。

波の速度と水の動き

表面的には波を見れば如何にも高い衝撃波が水の流れであるが如くに見えよう。しかし水面を衝撃状の水その物が移動する訳ではない。波動の前面ではむしろ水は波動の進行方向と逆向きに流れる。それは波動の圧力エネルギーが進行するにつれ、その圧力エネルギーを保持するには、水がその条件を満たすべく、自動的に衝撃波の高さを保つように次々と水が上昇の移動を余儀なくされれて、エネルギー伝播の形態を作る事になる。その水の逆流とも見える動きによって、波動の伝播を継続している。だから、波動は水を運ぶのではない。水はエネルギーの伝播を託されて、波動の形としてその伝播を水が手助けしていると見た方が正確であろう。しかし、そのエネルギー波が海岸に到達した時にはまた状況が異なるのである。ここで、圧力エネルギーについて基礎的な事を問題にして、例題を示そう。

水圧とエネルギー①

水圧とエネルギー②

 

エネルギーと水頭③以上で水圧に関する考察は終わる。津波と言う海の現象に対して、水圧を考えると、大気圧が海水面に水頭10.13[m] の重さを掛けている事になる。海底で大気に解放されていない事を考えると、その意味をどう解釈するかの疑問が起きる。　『津波と大気圧』の関係？　陸との境界に到達すると、所謂「津」の波の特性を表す。そこでは、そのエネルギーを保存したまま上陸することになる。そのエネルギーが水深の浅瀬で圧力波としての形態を保持できなくなり、水の速度エネルギーに形態を変換することになる。波のエネルギー（沿岸）

だから、水その物が大量に陸上に突入することになるのである。その関係を考える為に上に絵図を示した。

地震とは何か

社会科学、科学教育、自然科学、地球物理、水力学、、、、、、

地震とは何か？　地球上で、いつどこで起きるか予測がつかない。地震現象の様子は誰でも知っている。『地震、雷、火事、おやじ』と昔から一番恐ろしい日常生活の極みに挙げられている。人間が故意に起こす、あるいは無知に因り起きる惨事の原子爆弾、原発崩壊等とは異なる。日常の生活に起きる避けられない自然現象が『地震』であろう。日本には「地震予知連絡会議」とやらの政府機関がある。『地震は予知出来る』ような誤った認識を発信する言葉遣いであると前から気掛かりであった。地震が起きる意味をどのように解釈するかはそれぞれ各人の自然観察に基づく経験的感覚が基になると思う。先日、朝日新聞に（１０月１０日付で）　海山引っかかり巨大地震？　防災科研　プレート境界に力蓄積　との見出しの記事が出ていた。図解で、プレート境界に海山が引っかかり、大きなエネルギーを云々と言う解釈が日本地震学会で発表されると言う記事である。前からプレート境界面での岩盤の沈み込みによるひずみの蓄積が限界に達すると、岩盤プレートの跳ね上がりが生じ、地震現象を引き起す、と言う地震の解釈が理解できなかった。今回は、巨大地震が更にプレートの沈み込む境界面に瘤(ｺﾌﾞ)状の山があり、そこに引っかかる様な解釈で捉えているようだ。それが巨大地震の原因との解釈。いろいろの解釈があるのは結構である。しかし、｢地震予知会議」の名称が当然として、異議も無い地震学会の専門家としての上のような瘤状海山の引っかかり解釈にはとても違和感を覚える。｢地震予知｣と言う用語が意義あるものならば、今回のような｢東日本大震災｣の地震が｢何月何日ごろ｣発生すると予報が出せるのが、専門家としての責任であろう。『地震予知』等と言う用語はまず廃止する事から専門性を発揮して欲しい。その姿勢が、『原発事故』の収拾し切れない未来への不安を撒き散らしている原因であると考えたい。

地震とは何か　確かにプレートが潜り込み、岩盤がその上に乗る事は当然の地殻変動として起きているだろう。では何故そのような現象が起きるのかと言う疑問が浮かぶ。地球上の地殻変動が地球の中心のマグマまでを含めて、地球全体が地殻回転運動によるエネルギーバランスの調和の上にあるものと解釈する。マグマの暗黒灼熱地獄は熱を放射し続けている事が地球が生きている原点であると。マグマへのエネルギーを供給するには、燃料の地殻変動による自己供給運動が必要と解釈する。太陽からの供給エネルギーをマグマの熱エネルギーの基にしていると解釈する。地震はプレートの潜り込みと言うだけの表面的な認識では、『地震予知』と言うような誤った用語を使う社会的危険性を市民の科学認識に植え付ける事になる。地震はとんでもない危険性を人間に及ぼす自然現象である。どんなに予防対策をとっても、人が海の自然の恵みを得る生き方を望む限りは、何時その地球の脅威が襲いかかるかは予測できないのである。津波がどんなに恐ろしかろうとも、その危険性を世代を超えて、如何に未来に伝え続けられるか。そして如何に犠牲を少なくするかに掛かっているものであろうと思う。地震は地球が生きる地球の生命の姿であろう。専門家に、素人が言うべき事でないとお叱りを受けよう。しかし納得できない事が多過ぎるから。

津波について再び。　今回の地震についての記事は、実はＮＨＫのスペシャル番組の再放送の津波観測データ映像を見て、書こうと思った。津波観測計のデータ(気象庁？)で大津波波形が観測されている。その番組の解説で、専門家の視点が大津波のピークに固執しているように思えた。私が一番気になる点は、波のピークより、その前に現れる海面の沈下現象である。その波形の概形を時間軸で書くと、右図の様である。ピーク点はｐで、その前に海面が先ず沈降するｄ点が現れる。この海面の沈降がどの様な意味を持つかは大変重要な『津波』解釈の要点になると考える。この沈降が地震震源地から海の全面に広がる。水は水面の高低差が強い波動として広大な範囲から地震震源点への水の流入を引き起す。その水の合成が大きな津波の山を産むのである。海岸点での地震時刻から遅れて生じる『引き波』の遅れ時間Ｔに対して、大津波が到達するのはほぼ２倍の２Ｔの時間後になるだろうと考える。厳密には少しいろいろの要因が含まれるであろうが。この引き波の、海面沈降現象の意味を如何に捉えるかが重要である。大津波の発生原因を探る　で述べたように、地震の怖さは震源が海底時の津波である。そこに示したスマトラ島沖地震時の海底写真を見ても、地盤の跳ね上がりと言う痕跡が見えない事である。地震時の陸上での現場写真を見ても、殆ど山が崩れて没落するとか、地割れでの地上の亀裂など、跳ね上がりよりほとんどが陥没現象を示している。今回の東日本震災の地震震源地点の海底写真が何故示されないのか極めて遺憾に思う。スマトラ沖地震の海底写真を撮ったのは海洋調査船「なつしま」とある。もう７ヶ月も経過してしまったが、貴重なデータが得られると思っている。【(2014/06/14追記)　実は、この記事を書いた時には、すでに『しんかい6500』で海底調査が済んで公開されていた。東日本大震災海底亀裂等で検索すると写真がある。海洋研究開発機構の調査結果である。調査結果は予想通りの海底亀裂を鮮明に捉えていた。その亀裂は地球が海底を引き裂くのである。空気の無いところで、しかも5000m以上の高水圧の中に真空空間を岩盤間を切り離して作るのである。そんなパワーは地球の無限の秘力がなす業である。】泥で埋まる前に｢海底亀裂｣の現場が残っているだろうと期待している。あくまでも素人の私が感じる疑問であり、自分流の解釈であるが、自然科学の専門性には、往々にして専門と言う市民の入り込めない｢遮蔽門｣が立ちはだかっているように思う。『学問』の『問』であって欲しい。

(2014/06/24　追記)　東日本大震災から3年が過ぎた。何度も地震のことが気掛かりで、また地震発生の原因を地球中心核の熱源供給の地球の生命活動として書き記した。

大津波の発生原因を探る

物理学基礎理論、理科教育、社会科学、自然科学、地球物理、水力学、、、、、、、、

（海底沈没に関する計算式の追記。2013年2月7日）少し海底陥没に基づく津波エネルギーの強度計算をした。道草問答（5）津波と真空破壊力

（引き波に関する追記　７月８日）　大津波の主原因を、震源地の海底の地割れと解釈している。－７月６日２３：２３時の産経ニュースに、激しい引き波、海底露出、南三陸町の住民撮影ーと言う記事で海底露出の写真が載っていた。しかし気になる点が有る。３月１１日午後５時２３分（遠藤さん撮影）と言う時間について何故かと気になる。５時過ぎであれば、津波の襲来以降の引き波と言う事になる。それなら、津波の引く状況を海岸で撮影した事になる。津波の襲来に合わずに、津波の引き波を追っかけて来て、海岸線で撮影した事になる。もし、時間が１５時２３分ならば、私が指摘する、大津波の主原因の引き波と解釈できる。震源地での海底の地球の巨大な強力パワーによる真空地割れ空間が生じて、その真空空間吸水エネルギーが海水を猛烈に吸い込む事になり、それが海岸線まで波及すると見るのである。その現象が海岸線での海底露出の引き波である。もし今回の『産経ニュースの写真記事の時間が１５時２３分』ならば、津波主原因の引き波の証拠と観たい。

(2016/11/25)追記。震源域の深海底に亀裂　その海底亀裂が巨大津波の発生原因である。

(追記ー2011/05/24）この項は　エネルギーで見る世界ー津波ー 以後の地盤沈下を見ての解釈を書き記した。前に『奥尻島沖地震』から大津波の原因は地震地点での海溝の陥没か大きな地割れが主原因と観ていた。その後に、スマトラ島の大津波を見てその観を強く抱いた。しかし今回の日本の大津波については、沿岸部の陸地での地盤沈下が大きくテレビで報じられていた。だから地震地点の海溝の地割れは『津波の主原因』ではないのかも知れないと解釈した。しかし、その後のいろいろの報道から考えて、やはり今回の｢大津波の主原因｣は地震震源地の海底における『大陥没・地割れ』であろうと解釈する。それはその海底の調査しか明らかにする術は無い。大きな波高値の海面上昇は海底沈没に拠る、その地点の海底の水圧エネルギーの大きさを考えれば、その海底に地球の地殻変動力で1㎥の『真空空洞』が出来たとしたら、どれだけの『瞬時エネルギー』を発生したと考えれば良いでしょうか。『真空空洞』は人力で想像することだに無理な莫大なパワーなのである。それ以外あれだけの津波災害を引き起すパワーは世界に考えられない。自然の力は人間など及びも付かない世界を秘めている。

『詩心・・』第158号　水　その実相　に津波が海底陥没に拠ると言う記事を書いた(2005.1.20)。その図を再掲する。今回は、説明なしで図のみを示す。さらに、2004年12月26日の「スマトラ島沖地震（マグニチュード9.2）」の大津波の原因として、私の解釈を裏付けると考える新聞記事の写真を載せさせてもらう。それは『朝日新聞記事、2005年3月30日付』に載った記事である。