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親不知海岸の陥没と柏崎刈羽原発の危険性

原子力発電所が全国に設置されてしまった。この地震地帯の日本列島に。世界最大の原子力発電所が新潟県柏崎刈羽にある。専門家の活断層調査をテレビ映像で見ると、僅かな深さの地表の状態を調べているだけであるようだ。ボウリング調査しても、活断層の様子は調べられない。津波の上陸地点はボウリングに因ってもある程度推定はできるが、海底の活断層の調査は出来ない。海底陥没が巨大津波の原因であるという基本認識が地震災害・防災の専門家には無い。こんな危険な科学認識の下で、地震列島での原子力発電等恐ろしい限りである。

原子力防災ガイドブック(長岡市) 原子力防災ガイド・今年2月発行の原子力防災に関する冊子を見て、この記事を書く切っ掛けに成った。この冊子を作り、全戸に配布した訳だが、その意味を理解できない。この冊子が何の役に立つのかが理解できない。

親不知海岸の陥没現象 急峻な絶壁の海岸線は親不知が有名である。福井県の東尋坊も有名な柱状節理の断崖である。柱状節理、板状節理と不思議な陸地が何故発生したかも解けていなかろう。岩石が巨木の化石であると考えるが、その証明は難しい。石の囁き聞こえますか 。東尋坊の断崖で気掛かりな事がある。福井県は恐竜の化石が発見される点で中国・韓国との陸続きであったのではないかと。そこまで太古の地形を思い描けば、日本海での大陸の分断は何が原因かと思い巡らせれば、陸の陥没を思う。その断崖が、いつの時代にどのような状況を原因として出来たかは分からないのであろう。断崖によってその発生形態も様々ではあろうが、急峻な断崖は地層の断裂に因る陥没が原因と想定する。それは断裂に因る陥没以外は考えられない。特に大陸との繋がりが想定される事を考えれば、何故日本列島が分断されたかと、その地球的変動要因を考察する必要がある。何万年、何千万年の地球の地殻変動を検証して示すことなど出来ない。

海底陥没に因る津波 原子力発電所の安全性は、地質学的な断層診断から、その震度に対する耐震性を基本に設計される。しかし、津波に対する対策は防波堤の高さを高くする以外ない。ところが、津波の発生原因を防災の専門家は認識していない。気象庁の解釈さえ海底陥没の力学的津波計算が出来ないのである。例えば、海底4000mに1㎥の真空空間が時間0.1秒間に発生したら、どんなパワーが生じるか?その上部の海水面に対して、どんなエネルギーの影響を及ぼすか?そんな現象を解析しているだろうか。地震がもたらす地表での形状変化は、やはり山崩れや道路・地表面の陥没にその特徴が現れる。それは亀裂として裂け目が発生する。その亀裂の空間体積分は何故生じるのか。どこに行くのか。地球の地下に陥没するからである。そんな単純な現象も、専門家の学説によれば、地殻の滑り込みによる断層での何か摩擦のひずみが蓄積されて、その歪みの開放現象である地震を捉えている。だからその歪み解放として、上部の地殻の跳ね上がりが起きると。その海底の場合の跳ね上がりが津波の原因だという。こんな嘘が専門家の常識的学説なのである。頭で学説を唱えるからこのような噓が罷り通るのだ。水力学の基礎計算が出来ないのじゃないかと疑いたくなる。トリチェリの真空やボイルの法則は知っていても、実際の水の中での感覚が身についていないから、何の役にも立たない学説で生活の糧を得ているように見える。よく水流に実験設備で、波を作る様子をテレビで見せるが、あんな溝の中で波を作っても水力学の実験にお決まりの様子しか見えない。水の底を伝わる圧力エネルギー考えてはいなかろう。水面の現象を見て考えるのは「横波」の間違った理論から来るのである。日本海側の断崖海岸の発生原因が誰もが理解できるような科学的認識を示さない限り、その近辺の原子力発電所の安全性など政府が唱える事は出来ない筈だ。

原子力発電所は民間企業活動事業か その運転の安全性や避難計画を政府が法律で規定するという意味をどのように民間企業活動と認識すれば良いかが理解しにくい。上に挙げた「原子力防災ガイドブック」を各地方行政で作り、原発事故時の住民の安全対策の責任負うとは奇妙な法体制だ。安全を守るのが絶対に保障されなければ、そんな技術は住民の近くに在ってはならないのだ。安全であれば、ガイドブックなど作る誤魔化し行政は不要だ。安全でないなら,住民が避難する様な住む、食べる、活動する全ての自由を奪う科学技術が許される訳はない。福島原発事故が住民の住居を奪う、基本的人権を侵害している事実は、日本国憲法が保障する基本的人権の侵害でなくて何なのか。自然災害の津波による事象とは異なる事犯なのである。人為的な基本的人権侵害なのである。化学工場が爆発する事に因る、住民避難とは異なる事象である。しかも核燃料の廃棄処理にも見通しも無く、その方策も政府が設計し、莫大な政府予算が充てられる。そんな企業活動は民間ではない。全部政府が責任もって取り仕切るか、全く手を引くかでなければならない。原子力村の狢組織の予算分捕りを喜ばせるだけに成っている。基本的に原子力発電は決して安全ではなく、生命を奪う可能性のある危険な科学技術である。どんなに体裁を繕おうと安全性は保障されない。今福島県の避難住民は日本国憲法の保障する基本的人権を侵害されている事実を政府は認識しているのか?誰がその大きな責任を負うのか。新潟県で、ヨウ素剤の未配布問題があるが、何故そんな予算を行政で採らなければならないのか。原発が危険でないなら不要の筈だ。電力会社が全ての安全対策をすべきだ。自然災害とは異なるのだ。

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道草問答(5)津波と真空破壊力

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。

エネルギーで見る世界ー津波ー

水が示す様相は誠に不思議に満ちている。その恐ろしい姿は『東日本大震災』で悲惨な悲しみを残した。それが津波(TSUNAMI)である。津波は波であるが、波動方程式に乗せて解析できない波だと思う。特にコンピュータで解析する範囲は限られているように思う。陸上に流れ込む津波の水流まで波動方程式で表現できるのだろうか。津波は陸に上がる水の威力が問題であるから。その点で、波の本質をどのように捉えるかが極めて重要と思う。物理学理論に於いて、『エネルギーの本質』の捉え方が大変あやふやであるから、この機会に『エネルギー』の具体的な事例として、『津波』を取り上げようと考える。上の図は2007年8月に出した「詩心乗せて・・」物理学解剖論『波の本質』に乗せた図である。津波は階段波である。水に乗った『エネルギー』の流れである。ITの検索に拠ると、津波の速度が水深 h [m]に拠ると出ている。津波の伝播速度  v はv=√gh [m/s] と計算されると出ている。ただし、 g は地表の重力加速度で、g=9.8[m/s^2^(m/(sの2乗の表記法))]である。それによれば、太平洋の水深h=4000mでの津波速度は時速720km、秒速では200[m/s]と大変な高速波動と成るようだ。この速度式は、実際の観測に照らしているから正しかろう。

(1)津波速度は海岸で加速する(これは間違いである。2017/10/28 追記が正しい)  この項をどのように纏めるかで、困惑している。上に記したように、『津波の伝播速度』が v=√(gh) [m/s] で決まると言われている。gは重力の加速度で9.8[m/s2乗]の値、hは水深[m]を表すと言う。この式が本当なのか、どうかの判断が出来ずに前に進めなくなった。この式も、何故そのように成るかという理由が見当たらないのである。『波のエネルギー伝播』と言う認識で解釈するべきと考えるが、この式がその解釈と整合しないのである。私だけがその式の論理的根拠が理解できないのであれば、謝らなければならない。しかし、物理学理論には、これと同様に如何にも本質的で基本原則と言うにも拘らず、深く追究すると全くの無意味な物である事が分かる事例が多くある。従って、この式の真偽が論理的に考えて、結論が得られなければ暫くこのままに中断しておきたい。御免なさい。(2013/5/15追記)すでに津波の海洋での『伝播速度』はほぼ一定の200[m/s]と、海洋の深さに無関係であると解釈している。それは圧力エネルギーの縦波の伝播速度と解釈した。津波(tsunami)を解剖する後半に記した。(2016/10/12)追記。今読み返して少し補足したい。『速度』の意味であるが、海洋では水が速度を持つ訳ではない。津波の『圧力エネルギー』が速度を持つ訳で、水は殆ど流れない。海岸に上陸する『津波』は海洋の圧力エネルギーが水の運動速度エネルギーに変換されて、水の『速度』として水が上陸するのだ。(2017/10/28)追記。もう一言付け加えておく。「津波速度は海岸で加速する」は正しい表現でない。津波の海洋伝播速度は毎秒200メートルの高速である。しかしその速度は水の質量の運動速度ではない。水と言う質量媒体に乗った「圧力エネルギー」である。鉄棒の一端を叩けば、先端にまでその衝撃が伝播する。鉄棒の各部は僅かな縦振動をするだけで移動はしない。それと同じく水は移動しない。圧力エネルギーだけが伝播するのであり、水は海洋の津波の高さの上下運動の波を打つだけである。そのエネルギーは物理学での運動エネルギーでも位置エネルギーでもない。海岸ではその圧力エネルギーが浅瀬の為に、同じエネルギー(保存則の原理に因る)を伝播するには高さの増加に因るだけでなく、水の運動速度エネルギーに変換せざるを得なくなる。その水の移動に変換した運動エネルギーの速度は海洋圧力波伝播速度とは比較できない遅さである。海岸ではその地形で圧力エネルギーと水の移動の速度エネルギーとの割合が変化しながら、元の海洋圧力エネルギー波の『エネルギー量』を保存したままで津波の上陸となる。最近テレビで、南海地震の想定の映像での海岸線の波の映像を見て、何かピコ、ピコと跳ね上がる様な波の様子はちょっと津波の映像に相応しくないと感じた。海洋伝播の圧力エネルギーの意味を捉えていないからではないかと思う。物理学の『エネルギー』認識に問題があると。海岸線で津波による海面が競り上がる映像でなければ正しくはないと思っている。

(2)津波の高さとはどのような意味か 、以前から気掛かりであった。北海道の『奥尻島』の地震に伴う津波が高台まで届いて、多くの犠牲者が出た。その時専門家が言うに、「何でこんな高いところまで波が来るのか」と驚く解説をしていた。私は当たり前の事と思ったから、逆にその発言を訝った。この度の津波の高さがやはり問題視されている。そこでITで検索すると、解説が間違っている事に気付いた。(2013/04/30 追記)海上で見る津波の高さは海面に対しての高さを言う。しかしその波が海岸に到達したとき、どの高さまで上がるかという『高さ』はその海上の波の高さとは全く異なる『高さ』である。それは海岸に到達した海水の持つ『エネルギー量』で決まるのである。海岸に到来する波の『エネルギー』をどう解釈するかに係っている。その点の解釈を自分なりに纏めてみた。堤防面と津波

津波の高さとは? 上の図で私の解釈する『津波の高さ』と言う意味を説明したい。このたびの震災でも10メートルの堤防を津波が超えて、街が大災害を受ける結果になった。残念であるが、その堤防と津波の高さと言う意味には誤った認識が有る。何も海で津波の高さが高くなくても、街に到達した時のその『波の高さ』と言う、どの程度の高さまで到達するかと言う意味とは異なるのである。それを上の図に示した。(この図には表現内容に不十分な点がある。それは堤防を登る津波の水流の断面積に間違いがある。流れる水流を頂上まで一定とすれば、断面が減少する事はないから。その図表現は正しくないのですが、その点をお許しください。)海岸線が平坦で、その津波の高さがh_s_(下付き文字sの表記法とします)、津波の速度がV_s_で水深に無関係に同じ速度と仮定する。その津波が堤防を越えるのである。津波その物の高さが高いのではない。津波も一定の衝撃状の階段波であるから、普段の上下する様な『水面波』の形状はしていないのである。押し寄せる階段波が後ろから連続して来るから、その前の水の波は堤防の面に沿って押し上げられるのである。堤防の途中の、高さhの点の単位体積当たりの水が保有する『エネルギー』、それをE_h_[J/㎥] のエネルギー密度とすれば、

E_h_=ρgh+(1/2)ρV^2^[J/㎥]    (1)

と位置エネルギーと速度エネルギーの和として表現できる。ここで数式を直接記すには文字の表現に無理があるので、数式をファイルで示す。津波到達高さ(2017/09/09) 追記。津波と水力学の運動方程式との関係には難しい問題がある。用語で『速度』と言うと、一般的には質点の移動速度で解釈する。海洋を伝播して来る津波の速度は質点の速度ではない。水は運動しないから質点、質量の速度ではない。「津波の速度」とは「圧力エネルギー伝播速度」である。速度Vsとはエネルギーの速度の事である。海岸に到達した時、その津波の『エネルギー』は殆ど減衰しないと考えなければならない。海岸の浅瀬に到達した津波の『エネルギー』は海底の地形や海岸に入り江の形状などで、水の質点の運動エネルギーに変換し入り江が狭まれば、どこまでも高さと水の速度に元の海洋を伝播して来た圧力『エネルギー』がすべて等価的に変換される訳である。だから地上に到来する津波の高さとは海洋伝播の圧力『エネルギー』が損失無しに殆ど変換されると解釈しなければならない。『エネルギー』の等価変換により、障壁が有れば海岸全体の地形との関係で、エネルギー分布バランスが成り立つ高さまで何処までも乗り越えることになる。津波の上陸する『高さ』や『速度』と言う用語の意味は、すべて『エネルギー』の等価変換から割り出されるもので、幾らと決められるものではない。

一方、その水が丁度堤防の高さまで届くとしたら、そこで速度がゼロとなると考えれば良い。その堤防の高さがHメートルとする。その点における水のエネルギー密度は E_H_ [J/㎥]と成り、そのエネルギーは位置のエネルギーだけとなるから、

E_H_=ρgH             (2)

である。今(1)式で、津波を海岸の到来波で考えると、高さh_s_[m] 、速度V_s_[m/s]であるから、そのエネルギーは

E_s_=ρgh_s_+(1/2)ρ(V_s_)^2^ [J/㎥]     (3)

と成る。エネルギーの保存則が適用できる場合と言えるから、(1),(2)および(3)式が全て等号で結ばれる事に成る。(2)式=(3)式より、津波が到達する堤防の高さ H は 次式で求められる。

H=h_s_+(1/2g)(V_s_)^2^ [m]

以上で説明した事は、津波その物の高さ h_s_と到達高さ H とは異なると言う点である。例題を一つ挙げておきましょう。h_s_=7[m],V_s_=2o[m/s] としてみましょう。その時、H=7+(1/2)(1/9.8)20^2^=27.4[m]  の高さまで登る事に成ります。また堤防に面した部分は殆ど水が静止した状態となり、高い水圧がかかるものと解釈する。静水圧は堤防の最下面でH=27.4[m]の水深圧27[ton/㎡]にも成る。その力は津波が街を破壊する恐ろしさを秘めている事を示す。水には物を軽々と持ち上げる『浮力』と言う力がある。

津波の破壊力と液状化現象 この度の津波の破壊力の凄まじさに地球の生命の実相をまざまざと見せつけられた。堤防もコンクリートの建物も薙ぎ倒して破壊した。上昇水面テレビで、その様子が放映され、コメントが有った。引き波の威力が強調されていた。

(追記 2012/02/10)  これ以降の私の解釈について訂正しなければならないことがあります。今まで放置した事をお詫びします。それは以前NHKの解説映像を見た。それは津波の返し波で建物が海側へ倒壊している原因を探る実験映像であった。その時に訂正しなければと思いつつ放置して来た。上の図の『破壊力点』と示した点についての訂正です。その点は確かに水圧が最大と解釈出来ますが、あくまでも「静水圧」と考えるべきです。動的な破壊力としては堤防を越えた水流が陸側の堤防下端に落ち込む時の岩盤土砂の「えぐり取り」が堤防破壊の一因になっているだろうと解釈する。そこで、堤防を越えて流れる場合の様子だけ図に示したい。更に他の点についても改めて、別に論じさせて頂きます。

(2019/01/18)追記。この部分を削除し訂正する。津波が帰る引き波で堤防が海側に転倒するのは理屈に合うと思う。

『液状化現象』と言う問題がある。地震に伴い地表面の土壌が液状化する。土砂と水が液状に成る現象である。その泥水状態は途轍もない破壊力を持つのである。『アルキメデスの原理』は古典的物理の英知である。その原理によれば、水と土砂では流体の比重差が大きく、土砂の場合にはトンデモナイ浮力の破壊力となる。6年ほど前の『中越地震』で近所の殆どのマンホールが 1 mも高く飛び出したのである。異様な光景であったが、液状化した土砂はコンクリートなどいとも簡単に『浮力』で持ち上げてしまうのである。津波は汚泥状で押し寄せるから、建物の下面にその汚泥が入り込む僅かな隙間が有れば、忽ちにして強力なアルキメデスの浮力で浮き上がらせてしまうのである。『水の神通力』とも呼べる不思議な水の素顔が隠されているように思う。水には本当に『エネルギー保存則』と言う物理学上の大原則が成り立つのだろうかと言う『魔物の力』さえ感じる。浮力で持ち上げて物に水はエネルギーを消費せずに、それをエネルギーの上乗せとして、津波の威力を拡大しているように見える。防波堤がどんなに高かろうと、津波の力は液状化と支える岩盤との調和がとれた構造設計が無ければ、『建設費の無駄』に終わるのであろう。

(追記) 有り難い事にこの記事を見てくださる方が多い。確かに地震関係の専門家の解釈には、学説に忠実で、日常感覚からずれていると思う。今回の『東日本大震災』は地震時の津波現象の恐ろしさを如実に示した。関連で、「大津波の発生原因を探る」 にスマトラ島沖地震後の海底亀裂断層写真ー『朝日新聞、2005年3月30日付記事』-と、私の古い図解を再掲した。

(2013/05/01)追記。海底亀裂について、道草問答(5)津波と真空破壊力に述べた。震源地が近い場合は、海岸線で引き波があるか無いかで、その津波の大きさが推し量られると解釈する。引き波(津波到達前の)があれば、巨大津波に成るだろう。それは海底亀裂が原因となるからである。この解釈は、気象庁など、専門家は採らないようだ。近海での地震時に、津波警報が出る。放送で避難を呼びかけることに成る。しかし、50cm程度の津波で済むことが多い。50cm程度の時に、津波警報での避難と言うのも、本当の巨大津波が発生した時に対する警戒感を削ぐと心配である。海岸での引き波(津波前の)を監視する対策が欲しい。堤防を高くする津波対策は、引き波(津波前の)を捉え難くする。また、水の特性も中々捉えにくいと思う。そこで、水 その実相および津波(tsunami)を解剖するに少し自分なりの考えを纏めた。