QAで知る「波」特集!「波はどうやって起きる?」「波でエネルギー確保は可能?」

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はじめに

7月3日は波の日。

サーフィンの愛好家などが、「な(7)み(3)」の語呂合わせで、この日を記念日としました。ちなみにサーフィンの起源はハワイやタヒチに住んでいた古代ポリネシアの人々で、西暦400年ごろにはすでに行われていたそうです。OKWAVEでの「波」に関するQAをまとめました。

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波はどうやって起きる?

海の波はなぜおきるのか?

風によって起こると習ったように記憶しています。
 風によって海水面に波が起こり、それが伝播して砕波すると一つの波としては終わります。
 海洋調査のときなどで、海面の状態を記録する場合、段階わけみたいなのがあります。穏やかとか荒れているとか。
 その段階を判定する基準の中に、風が無く穏やかな時、海面を「鏡のよう」と表現したりしていますので、風がないと波は起こらないのだと思います。(大海原では)

 波打ち際のことを特に言っているとすると、海底の地形などもかかわってきます。波と波が重なって大きくなったりもします。潮汐の関係もあるでしょう。でも、もともとの発生源としては風になると思います。
 4年ぐらい前に習った事なのであいまいですが。
 海洋学や海岸工学の本に詳しく出ていると思いますよ。

いろいろな海の自然エネルギーは実用化できますか?

洋上風力発電?海力エネルギー?波力エネルギー?

波力エネルギーもですが、どっちとも開発自体できなくはないのでしょうか?


総工費や隣国の干渉などは、勘案しないものとすればできるのでしょうか?

イギリスでは、北海を使った壮大なエネルギーネットワークを考えているそうです。

http://www.youtube.com/watch?v=ovFR8zb4m-g

ここでは洋上風力発電でのみで、原発を凌ぐパワーを引き起こし、風力発電だけにとどまらずにフィンランドにある水力発電にもつなげて相乗効果で利用して発電をするというビッグプロジェクトを推進中だということです。

日本海は荒いですので、海の中を使ってこういったエネルギーを作り出し、波の力まで活用できれば大きなエネルギーが得られまして、日本の技術と少しの韓国、中国の技術を結集してなんとかできないものでしょうか?

波力やソーラー、風力はエネルギー密度が小さく、コストが
かかるのに対し、地熱発電は原子力や火力と同じ、高温の
熱源であり、発電施設のタービンをそのまま流用できます。

地熱発電は、日本に有利なエネルギー源であり、燃料を
輸入する必要がなくなります。
おまけにCO2も有害な廃棄物も出ない、環境にやさしい
技術です。

以前は、温泉源が必要で、温泉が枯れたり、自然破壊の
可能性が指摘されましたが、今は温泉源に依存せず、
揮発しやすい液体を用いて熱交換する「バイナリー方式」
が開発されており、地球上どこでも深く掘れば高まる地熱を
活用できるようになりました。

実はこの技術では日本企業は世界のトップなのですが、
よりによって三菱重工や日立など原発メーカーと同一なので、
国内では推進しようとしないのです。
しかし、この技術を高め、世界に輸出(&援助)すれば、
石油メジャーに支配されない、平和な国際社会の樹立に
貢献するはずです。

まだ、商用を前提とした実証実験が済んでいませんね。

コンピューターシミュレーションは、あくまで机上の計算であり、実際に動かして見なければ、稼働率やメンテナンスの費用などがわからないのです。

洋上風力発電の計画自体は、まあまあかなと思います。
あとは、実際に物を作って動かして、どれだけの電力を安定供給し、それが価格いくらになるのか。
そこまで数字を出さなければ、政策の是非を問う議論には乗せられません。
別質問でも返答しましたが、数字が出てくるのは事業検証が終わる3年後です。具体的な議論はそれから。

ちなみに、韓国や中国の技術は不要です。
実際、韓国・中国が、日本の最先端の発電技術に対して何が提供できるのか、私は質問者さんに教えて欲しいくらいです。(笑)

日本の場合、ヨーロッパと違うのは、「台風が来ても壊れないものを作らないといけない」と、「急に海が深くなる」いうのがハードルとしてあるようです。

日本だと地熱が物理的には一番手っ取り早いのでしょうが、観光・環境とくに観光との折り合いがなかなかつきません。
(日本の地熱発電プラントは、世界中で稼働中でありトップの実績があります。)

女性兵士はウェーブ?

ウェーブ?

劇場版ガンダム第三作でミライなど女性兵士をウェーブと呼ぶシーンがあったと思うのですが、どういう意味でしょうか 何かの聞き違いでしょうか

「海軍婦人予備隊:WAVES(Women Accepted for Volunteer Emergency Service)」のことです。
 ちなみに、ウェーブという単語は、ガンダム関係だと小説版の「機動戦士ガンダム」は初出のはずです。

津波は海だけ?湖では起きない?

津波は海だけ?

津波というのは海にだけ起こる現象なんでしょうか?例えば琵琶湖みたいに大きい湖で地震がおきても規模は別として津波は発生しないのでしょうか?

海で発生する津波は1000m以上の深い海で地震時に海底が隆起や陥没するときに発生します。例えば10cm海底が隆起したと仮定しその上にある海面が10cm上昇したと仮定します。たかが10cmと思われるかも知れませんね!海岸に近い場所の10cmと同じに思われるかもしれませんが、当然水深が違うことが分かります。海底が隆起した場所の海水全体が10cm上昇すると隆起していない場所の海水との境には上下方向の摩擦(海水の回転運動)が発生します。これが津波のエネルギーの元なのです。速度は√(9.8×水深)m/sなので高速で沿岸部に近づきます。皆さんも湖などで石を投げると波紋が発生しどこまでも伝わるのを見られた事があると思います。これは波は減衰することなく遠くへ伝わる事を示しています。つまり、震源地で発生したエネルギーはあまり減る事もなく高速で遠くへ伝わります。この波がえんがん部に近づき水深が浅くなると急激にブレーキが掛かるため速度エネルギーが高さエネルギーに変わるため大きな津波となります。琵琶湖は平均水深は約41m、最深部でも103.58mなので元になるエネルギーが小さいのと水深差が少ないため津波が発生してもあまり問題ないと思われます。(海底が50mも隆起すれば別ですが)それより湖などの面積が小さく深い場合にはコップを揺らすように地盤の揺れが直接湖水を揺らす可能性が高く縦揺れより横揺れの影響が大きいと考えられます。琵琶湖は浅く広いため、どちらの影響も少ないのではないのでしょうか?

まず海で津波が起こる原理を説明しましょう。

いくら大きな地震でも海底の形に変化が無い場合は津波は起こりません。お風呂に文房具の下敷きを持って入ったことを想像してください。その下敷きを水面に平行に持ってお風呂の中層で水平に揺らしてみてください。腕の動きによる細かい波は起こると思いますが、下敷き自体の動きによる水面への影響はほとんど無いに等しいと思います。

今度はその下敷きをやはり水面に平行にしてお風呂も中層から水面に向けてすばやく持ち上げてみましょう。一瞬水面が持ち上がる感じがあって、そこからお風呂のふちに向かって大きな波が生じると思います。また逆に水面下の浅いところ中層に向かって下敷きを動かした場合は、下敷きの動きに吸い込まれるように水面の一部が一瞬下がった後に今度は周りの水がそこに流れ込むように動いてやはり大きな波が発生すると思います。

これが津波の原理です。つまり中層の下敷きを水平方向にどれだけ大きく動かしても水面にはさほど影響がないように、どれだけ地震が大きくても海底が水平に揺れている限り大きな波は起こりません。ところが地震で海底の形が大きく変わり、一部が隆起したり、逆に陥没することによって、その部分の水圧に大きな変化が出た場合のみに津波が発生するのです。

この原理は大きな海だけに限らず、実験でも見られたようにお風呂場のような小さい場所でも起こりえます。つまり琵琶湖のような大きな湖はもちろんのこと、もっと小さな湖や、極端な話では池でも起こりうるのです。

結論として、津波は海だけのものではありません。

まとめ

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