波の続き 横波と縦波
『波』って奥が深いね
一回の投稿だけで
サラッと書き上げる
つもりでいたんだけど
これだけ表面的なことしか
書いていないのに
まだ終わらないんだよな
ということで 今回も『波』の続き
波っていうのには
二種類あるそうだ
波の進行方向に対して
垂直に揺れる波のことを
『横波』と言うらしい
ロープを握って
手を上下に振ると
ロープがくねくねと波打って
波が伝わっていくじゃない
あんな感じなんだろうね
池に石を放り込んだ時に
出来る波は って言われると
少し困るんだけど
その形は『横波』に
限りなく近いんだそうだ
（池の波は『水面波』って呼ばれるけど
そこまで書くと
どんどん深くなっちゃうからね）
そうしてもう一つあるのが
『縦波』
これって あまり目に見えるところで
おきないかもしれないけど
もし 長めのスプリングを持っていたら
見えるかもしれないね
スプリングの端を押してやると
押されて凹んだ状態が
スプリングを順番に
伝わっていく様子が
わかるんだけどな
『縦波』を一番感じるとすれば
『音』だろうね
スピーカーって
中の紙
（コーン祇っていうみたいだね）
みたいなものが
前後に振動して
音がでているんだよ
縦波と横波はどう違うのか？
じつはいろいろ調べてみても
よくわからなかったんだ
ただ 横波は
固体にしか発生しなくて
縦波は固体・液体・気体でも
発生するってことが
書いてあった
だから勝手な思いすごし
かもしれないんだけど
地震の波で考えると
イメージできるかもしれないって
思っちゃったんだよね
縦波・横波
地震っていうのは
地面が震えるって書くぐらいだから
当然波だよね
地球の内部のどこかで
歪んだり動いたりの力が
地球を伝わってやってくる
地球は一応固体(?)なんだから
そこには縦波と横波が
あるってことになるらしいんだ
力が加わって地球内部が
伸び縮みが伝わっていく縦波
地球内部がねじれる状態が
伝わっていく横波
（もうひとつ表面波ってのも
あるそうだけど）
そう考えると
ねじれを伝えるのが横波
ってことになるのかな
だとすると
気体や液体では
ねじれは伝わらないのかもしれないね
（だから池の波は
分類すれば表面波に近い
ってことにいなるらしいんだ）
余談だけど 地震だと
圧縮される縦波の復元力のほうが
ねじれに対する横波の復元力より
大きいから
縦波のほうが早く進むんだそうだ
縦波が来て横波が来る
そして平面波が来るって順番だね
だから地震速報が
出せるってこと
音（音波）は
音を出すという力が
空気なんかを押すよね
押された空気は縮んじゃう
縮んだ空気は
元の状態に戻ろうとするから
その先の空気が縮んで……
ってことが
音を伝えるってことみたい
空気（液体でも伝わるけど）が
疎になったり密になって伝わるから
縦波なんだそうだ
（『疎密波』とも言われるそうだよ）
縦波の代表格は
やはり音だね
それ以外だとスプリングを
前後にゆすった感じかな
横波の代表格は
やはり光だろうね
それ以外だとロープを
上下に振った時の
ロープの動きかな
どちらにしても
波っていうのは
ぼくたちが視覚で確認するのが
難しいものみたい
見えているのは
波によって変形させられた
『媒質』であって
波本体じゃないんだから
波は『状態』であって
単体の物質じゃないから
仕方がないんだよね
波と言ってすぐに思いつく
身近なものとして
海の波とか石を放り込んだ
池の波とかがあるけど
見えているのは
『水』の動きであって
波本体じゃないんだ
ついでに言うなら
あれは『横波』とか『縦波』
なんかの
スタンダードの波の仲間には
入れてもらっていないんだそうだよ
『水面波』という
仲間外れの名前がついている
特に石でできる波紋なんかは
波の発生原因の復元力が
地球の重力だから
重力波の仲間に
されているそうなんだ
結局 波ってものは
波そのものが動くんじゃなくて
媒質の動きが伝わっていく
『状態』を指す言葉
ってことだね
だから 光が真空中を走るってことが
長い間なぞとされていたんだ
平面波・球面波
ここまで来たら
もう少し波を調べてみようか
波の種類で次に出てくるのが
『球面波』と『平面波』って
言葉なんだけど
これまた一つ一つは
ぼんやりと理解できそうなんだけど
その違いとなったら
よくわからないんだよな
球面波はわかるような気がする
波を伝える媒質の
一点に力が加わると
例の復元力連鎖で
波が伝わっていくってことだね
じゃあ どの方向に伝わるのか？
と言えば
力が加わった場所から
球面状に広がっていくんだ
媒質が三次元に広がっているのなら
当たり前のことだよね
その球面を
力のかかった点（波の中心）を
とおる平面で切り取れば
それこそ池で見られる
円形の波ができあがるじゃない
わからないのは平面波
感覚としては
風呂場で長い板を
前後にゆすると
できそうな感じだけど
自然界でそんな長い板が
揺れるって状態っていうのが
あるんだろうか？
もしあっても
無限遠の板じゃないと
板の端は球面波に
なりそうなんだけどな
太陽の光は球面波
だけど地球で観測すると
球面状の波が
平面のように観測されちゃう
っていうのはわかるんだ
地球は丸いけど
ぼくが生活している地面は
平のように感じるのと
一緒だもんね
はじめは平面波っていうのは
球面波が遥か遠方で観測されたもの
だって思っていたんだけど
どうやらそうでもないみたい
でもその違いをはっきりと
書いてある文献には
出会わないんだよな
ただ ホイヘンスさんが
波がなぜ伝わるのかってことの解釈で
（ホイヘンスの原理）
波っていうのは
波面のそれぞれの点から
球面状の二次波が出ているから
伝わっていくんだよ として
現在のところそれが
通説になっているらしいんだよね
それから考えると平面波は
それこそぼくたちのいる地球という
狭い世界でのはなしで
『波』の本質は球面波という
ぼくの無茶な解釈も
あながち間違っていない
のかもしれないね。
