波のソースを表示

{{Otheruses|水面の高低運動|物理学用語で、変化が周囲に次々と伝わっていく現象|波動|その他}}
[[ファイル:Gentle waves come in at a sandy beach.JPG|thumb|250px|[[砂浜]]へ寄せる波]]
[[ファイル:Wind wave 2.ogv|250px|thumb|砂浜に打ち寄せるやや荒れ気味の波([[瀬戸内海]]にて)]]
[[ファイル:golven.jpg|thumb|比較的小さな風浪]]
[[ファイル:Waves lajolla.jpg|thumb|打ち寄せて水煙を上げるうねり]]
[[ファイル:Mavericks Surf Contest 2010b.jpg|thumb|Mavericks Surf Contest 2010での巨大な波とサーファー。[[アメリカ合衆国西海岸|米国西海岸]]、カリフォルニア州の[[:en:Mavericks, California|Mavericks]]というサーフィン向きの海岸（[[:en:El Granada, California|El Granada]]の近く）で開かれるサーフィン大会での光景。（2010年2月13日）]]
[[File:Bow wave 1.jpg|thumb|航行する船によって引き起こされた[[引き波]]]]
[[ファイル:The_Great_Wave_off_Kanagawa.jpg|thumb|[[葛飾北斎]]が描いた波『[[富嶽三十六景]] [[神奈川沖浪裏]]』。]]
{{読み仮名|'''波'''|なみ}}とは、[[水面]]の高低[[運動 (物理学)|運動]]である<ref name="kohjien">『[[広辞苑]]』第六版「なみ【波、浪、濤】」</ref>。<!--あるいは　{{要出典範囲|それが伝わってゆく現象のことである。|date=2011-9}}-->'''浪'''、'''濤'''とも書き、{{読み仮名|'''波浪'''|はろう}}とも言う<ref name="kohjien" />。

== 波の分類 ==
;原因による分類
波は、起きる原因によって分類することも可能である。[[風]]によって起きる波を{{読み仮名|'''風浪'''|ふうろう}}と呼ぶ。[[船舶]]などが航行することによって後方に生じる波は[[航跡波]]や[[引き波]]と呼ばれる。これらを含めて人工的に波を造り出すことは{{読み仮名|'''造波'''|ぞうは}}という。[[地震]]などによって起きる波は'''[[津波]]'''と呼ばれる。このように波ができる原因はいくつもあるが、最も一般的な原因は風である<ref name="kazenami102">『風と波を知る101のコツ』p.102</ref>。

多方向からの波が合成されてできる[[ピラミッド]]状の波を'''[[三角波]]'''と言う。

;大きさによる分類
特に、確率的に発生する相対的に波高がかなり大きな波や、あるいは絶対的な観点から波高が巨大な波を、'''[[巨大波]]'''と呼び分類する。海洋遭難防止の観点から、この名称でこのような波を分類し、研究が進められている。

== 波浪（風浪とうねり） ==
波浪とは風によって起こる波のことである。波浪には{{読み仮名|'''風浪'''|ふうろう}}と'''うねり'''の2種類がある。（→[[#風浪]]）

=== 風浪 ===
その場で吹いている風によって引き起こされた波は風浪あるいは{{読み仮名|'''風波'''|ふうは|かざなみ}}と呼ばれる。風が海面に当たると、風と海水の摩擦で海面が波立つ<ref name="kazenami102" />。風浪は波の上部が尖った三角形に近い形をしている<ref name="kazenami102" />。

風が強くなるほど風浪の高さは大きくなる傾向があり見た目の形状も変化する。無風で波の無い状態の時は{{読み仮名|[[凪]]|なぎ}}と呼ばれ、海面の質感はほぼ平坦になる。このような状態は「[[鏡]]のような海面」とも表現される。風がかすかに吹くと小さな波（さざ波）が立つ。風速が数メートル程度になると{{読み仮名|波頭|なみがしら|波の頂上部分}}の水が風に飛ばされ、視野を広く見ると海面全体に白い部分がチラチラ、ピョコピョコと動いているように見える。日本では地域によってはこの状態を「[[ウサギ|兎]]が跳ぶ」と表現する。このような風と風浪の形状の関係を利用して、風浪から風速をおおよそ推定できる。

=== うねり ===
他の海域で風によって起こされた波が伝わってきた波はうねりと呼ばれる。[[日本]]の[[気象庁]]では、うねりについて「遠くの台風などにより作られた波が伝わってきたもので、滑らかな波面を持ち、波長の長い規則的な波。」と定義している<ref name=":1">{{Cite web|和書|title=気象庁｜予報用語　波浪、潮位|url=https://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/yougo_hp/nami.html|website=www.jma.go.jp|accessdate=2021-12-30}}</ref>。遠地の[[台風]]や[[低気圧]]などによって発生している高波が、減衰しながら時間をかけて長距離を伝播していくものであり、例えば[[日本]]近海で発生したうねりは[[ハワイ州|ハワイ]]にまで到達することがある。うねりの波長は100m以上、周期は8秒以上であることが多い<ref name=":1" />。うねりの代表例としては、 暴風の余波で起こる波や[[土用波]]などがある。うねりは、[[風浪]]に比べて周期も[[波長]]も長く、波頭は丸みを帯びるため、水深が浅い海岸などでは海底の影響で波高が高くなりやすい。このため、しばしば海の事故を誘発したり船舶に影響を与えたりする。気象庁は、風浪やうねりによって災害が引き起こされると予測される場合は、[[波浪警報|警報]]や[[波浪注意報|注意報]]を発表して注意を促している。

=== 波浪の地形などへの影響 ===
波浪は、[[海岸]]の[[地形]]に大きな影響を及ぼしている。[[砂浜]]の形状は波浪の影響を受けて絶えず変化している。岩壁に絶え間なく打ち寄せつづける波浪は岩壁を侵食してゆく。また、波浪は、海岸の[[生物]]、[[生態系]]にも大きな影響を与えている。波が打ち寄せる場所を[[波打ち際]]と言う。

== 波高と確率 ==
通常「波の高さ」と言えば有義波高（100波のうち高い33波の平均値）をいい、天気予報などでの「波の高さ」もこの値の予報値である。有義波高は100波のうち高い33波の平均値であるから、最大ではこの2倍程度の波が押し寄せることもありうる。→[[#有義波高]]

===有義波高===
[[天気予報]]で波の高さが「波の高さは2mになるでしょう」などと伝えることがあるが、天気予報で伝えられる波の高さは「[[有義波高]]」という特別な方法で数値をはじいたものである<ref name="kazenami109">『風と波を知る101のコツ』p.109</ref>。

通常、波は大小が入り混じっていて、その大きさをひとつの数字で言い表すことはできない。しかし最大波高や最小波高を用いると、人間の実感ともかけはなれる<ref name="kazenami109" />。平均波高を使っても、平均波高より高い波が数多く打ち寄せるので<!--（その場合、波は高さが2倍になるとパワーが4倍になる）--><!--有義波高を使う理由になっていない-->、平均波高を用いるのも防災上よろしくない<ref name="kazenami109" />。そうした配慮から考え出されたのが「有義波高」であり、平均波高を集めてそれらを高いほうから並べ、上位1/3の平均値を「有義波高」としている<ref name="kazenami109" />。この「有義波高」は人間が波を目視した実感にかなり近く、実用的である<ref name="kazenami109" />。

しかしながら、この便利な「有義波高」でも、それより大きい波や小さい波は発生する<ref name="kazenami109" />。例えば、10波に1波は有義波高の1.3倍、100波に1波は有義波高の1.6倍、1000波に1波は有義波高の2倍となるので注意を要する<ref name="kazenami109" />。このように、全体から見て割合としては小さいものの確率的には発生する波高の高い波を{{読み仮名|[[高波]]|たかなみ}}と呼ぶ。「昨日 [[埠頭]]で（[[桟橋]]で）釣りをしていた人が、高波にさらわれ死亡しました」といったていのニュースは頻繁に流れている。[[海釣り]]をする時などは、そうした数万回に1回来る高くて強い波のことも心の片隅に置いて注意しなければならない。けれども、逆に言えば[[サーフィン]]をしている時は波が小さいと感じられても、諦めずに根気強く待ち続ければ半日に1回くらいは大きな波に出会える可能性がある<ref name="kazenami109" />。

===波高に影響する要因===
主に[[風力]]に[[正比例]]して波が大きくなるが、[[地球の大気]]との[[摩擦]]面である水面に「油、[[流氷]]、流木、[[海藻]]など」が浮いてたり、水中の[[摩擦力]]が高くなる要素である「[[氷塊]]・[[浮遊生物]]など」があったりする場合、さらに豪雨・豪雪が水面に衝突する場合は波高が抑えられる<ref>丸川久俊『海洋学』[[昭和]]七年十月十四日発行 p.149（[https://play.google.com/store/books/details?id=FoYMLFGXvjYC&rdid=book-FoYMLFGXvjYC&rdot=1 Googlebook]）</ref>。

[[京都大学防災研究所]]教授の森信人らによる研究では、[[地球温暖化]]は[[海面上昇]]だけでなく大気の[[対流]]を促して風による波のエネルギーを増大させ、砂浜など海岸の地形や[[生態系]]に大きな影響を与えると警鐘を鳴らしている<ref>[https://mainichi.jp/articles/20210727/ddm/013/040/012000c 「温暖化で波の高さ強さ増大」]『[[毎日新聞]]』朝刊2021年7月27日くらしナビ面（2021年8月7日閲覧）</ref>。

== 津波 ==
[[ファイル:Tsunami_comic_book_style_jp.png|thumb|津波の発生原理を示す図]]
{{main|津波}}
[[津波]]は、[[地震]]によって引き起こされる波のことである。長波の性質を持ち、その進行速度は重力の加速度と、水深の積の平方根となる。気象庁では、地震が起こると直ちに震源地、震源の深さ、地震の強さなどを計算し、津波が予測される場合は、津波の程度により、大津波警報、津波警報、津波注意報を出す。

==高波==
台風や季節風などにより発生したうねりが遠くまで伝わり、干満差の影響も加わると沿岸部が高波に襲われ大きな被害を受けることがある。
===高波の主な被害===
*[[1934年]][[9月21日]] - [[室戸台風]]に伴う高波が[[大阪湾]]沿岸部を襲い、大阪市街地の大部分が水没<ref>{{Cite web|和書|author= 谷端 郷|date= 2014|url=http://r-cube.ritsumei.ac.jp/repo/repository/rcube/5659/DMUCH8_tanibata.pdf |title= 大阪市における1934年室戸台風による 被災社寺の分布とその特|format=PDF |publisher=『歴史都市防災論文集』Vol. 8（2014年7月）|accessdate=2018-10-29}} </ref>。死者2702名、全壊家屋3万8771戸、流水家屋4277戸の被害（高波以外の被害も含む）<ref>{{Cite web|和書|date= |url= https://www.kkr.mlit.go.jp/yodogawa/know/history/flood_record/flood_1934.html|title= 昭和9年(1934年)室戸台風|publisher=国土交通省淀川河川事務所 |accessdate=2018-10-29}}</ref>。
*[[1966年]][[9月24日]]、25日 - [[昭和41年台風第24・26号]]の接近により、[[静岡県]][[富士市]]吉原海岸に防波堤を越える波浪が押し寄せ、死者13人、負傷者64人の被害<ref>「あと4ｍ高ければ 吉原防波堤の高波災害」『朝日新聞』昭和423年7月26日夕刊3版11面</ref><ref>{{Cite web|和書|date= |url=https://www.mlit.go.jp/river/shinngikai_blog/saidai_takashio/02/pdf/s2.pdf |title=想定し得る最大規模の高潮等について |publisher=国土交通省|accessdate=2020-10-23}}</ref>。
*[[2004年]][[9月8日]] - [[平成16年台風第18号|台風第18号]]の接近による高波で[[北海道]][[神恵内村]]の[[国道229号]]大森大橋が大破。数年間にわたり通行止となる<ref>{{Cite web|和書|date= |url= https://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/ame_chuui/ame_chuui_p7.html|title= 高波による災害|publisher= 気象庁|accessdate=2018-10-29}}</ref>。
*[[2008年]][[2月24日]] - 強い冬型の気圧配置の中、[[富山湾]]で寄り回り波が発生、湾内一帯で死者1名、重軽傷者15名、住家全壊4棟、半壊7棟の被害<ref>{{Cite web|和書|date= 2008|url=http://library.jsce.or.jp/jsce/open/00008/2008/55-0151.pdf |title= 富山県東部海岸 における2008年2月高波による被害調査|format=PDF |publisher= 『海岸工学論文集』第55巻(20)|accessdate=2018-10-29}}</ref>。
*[[2018年]][[9月4日]] - [[平成30年台風第21号|台風第21号]]の接近による高波で、[[関西国際空港]]が水没する等、大阪湾一帯に被害<ref>{{Cite web|和書|date=2018-09-04 |url=https://mainichi.jp/graphs/20180904/hpj/00m/040/001000g/23 |title=台風21号 関西空港滑走路など浸水、最大風速58m |publisher=毎日新聞 |accessdate=2018-10-29 }}</ref>。

=== 記録 ===
有義波の高さでみると、世界の観測史上最高の波は以下のようになっている<ref>[https://wmo.asu.edu/content/world-meteorological-organization-global-weather-climate-extremes-archive World Meteorological Organization Global Weather & Climate Extremes Archive] 2021年12月13日閲覧</ref>。
*船舶による観測:[[2000年]][[2月8日]]22時14分（[[協定世界時]]）、[[北大西洋]]の{{coord|57|30|N|12|42|W}}（[[イギリス]]（[[スコットランド]]）・[[セント・キルダ]]島西方約250キロメートルの地点）の位置で観測された'''18.5メートル'''。
*ブイによる観測:[[2013年]][[2月4日]]6時（協定世界時）、北大西洋の{{coord|59|07|N|11|42|W}}（セント・キルダ島の北西約230キロメートルの地点）で観測された'''19.0メートル'''。

== 波と文化 ==
{{multiple image
| align    = right
| image1   = Dresden Altstadt Kongresszentrum C.Muench.jpg
| width1   = 220
| caption1 = [[ドレスデン]]の彫刻「Die Woge」
| image2   = Debussy - La Mer - The great wave of Kanaga from Hokusai.jpg
| width2   = 140
| caption2 = [[ドビュッシー]]作曲『[[海 (ドビュッシー)|海]]』の[[楽譜]]表紙
}}
{{言葉を濁さない|date=2017年7月|section=4}}
{{節スタブ}}
波は[[人間]]にとって、大切な[[遊び]]相手である。[[海水浴]]、[[サーフィン]]、[[ボディボード]]、[[ウィンドサーフィン]]などで、波を体感して楽しむ人々も多い。<!--なかでも[[サーファー]]の中には、波と恋愛をしていると言ってもいいような日々を過ごしている人たちがいる。-->
また波は形（[[視覚]]的要素）でも人々を魅了する。世界的に見れば波をテーマとして追求している[[画家]]や[[カメラマン]]たちが多数いる。大型書店には波の[[写真集]]が通常何種類も並んでいる。

また、波の[[音]]も人々を魅了する。波の音は[[波音]]（なみおと）という。波の音には適度な規則性と適度な不規則性「[[ゆらぎ]]」が含まれている。おだやかな波音を聞いていると、そうでない時よりもずっと熟睡できる、という人も多いため、近年では海から離れて都会で暮らしている人々のために、波音を録音した[[コンパクトディスク|CD]]も販売されている。

== 物理理論 ==
[[ファイル:Water waves at sea.jpg|thumb|波が[[円 (数学)|円]]状に広がっている]]
[[ファイル:Water diffraction.jpg|thumb|画面右から左へ進む波。防波堤を挟んで[[回折]]が起きている]]

一部の分野では水の波、そのなかでも波が砕け散ったりしないようなものを「水面波」という用語で呼ぶこともある。水面波は、[[物理学]]的に説明する場合、[[波動]]の一種という位置づけになる。水面波も他の波動と同様に[[屈折]]、[[回折]]、[[反射 (物理学)|反射]]、[[透過]]、[[減衰]]などの性質をもつ。

ここでは、主として海の波に関する理論を挙げる。

=== 波のパラメータ ===
* 波長 ''L''、周期 ''T''、波速 ''C'' (=''L''/''T'')
* 波高 ''H''、振幅 ''a'' (=''H''/2)
* 水深 ''h''
* 水面波形 ''η''

=== 波の分類 ===
波は、水深によって、
* 深海波 (沖波, {{en|deep water wave}})
* 浅海波 ({{en|wave in transitional depth}})
* 極浅海波 (長波, {{en|shallow water wave}}, {{en|long wave}})
に分類される。

水面変動の振幅が水深に対して十分小さい波のことを'''微小振幅波'''といい、その仮定における理論を微小振幅波理論という。それに対して、波高がそれほど小さくない場合、'''有限振幅波'''という。

=== 微小振幅波理論 ===
[[流体力学]]における[[連続の方程式]]である[[ラプラス方程式]]

{{Indent|<math>\frac{\partial^2\varphi}{\partial x^2}+\frac{\partial^2\varphi}{\partial z^2}=0</math>}}

は、ある仮定および[[境界条件]]のもとで解くことができる。すなわち、波の振幅が微小であること、海水が[[完全流体]]（非圧縮・非粘性）であることなどの仮定、および、水底・水面における力学的・運動学的境界条件から[[速度ポテンシャル]] ''φ''(''x'', ''z'', ''t'') を求めると、
{{Indent|<math>\varphi=-\frac{Hg}{2\omega}\frac{\cosh k(h+z)}{\cosh kh}\sin (kx-\omega t)</math>}}
となる。''H'' は波高、''ω'' は角周波数 (=2''π''/''T'')、''k'' は波数 (=2''π''/''L'')、cosh は[[双曲線関数|双曲線余弦関数]]である。

[[ファイル:Waverp.gif|thumb|360px|水深が深い場所の波において、水面の粒子が見せる運動（赤い点の運動）]]
[[Image:Shallow water wave.gif|360px|thumb|水深が浅い場所の波で
、水面・水中・水底の各粒子が見せる運動の違い。（水色の点および線で描画）]]

速度ポテンシャルを[[微分]]すると[[速度]]が求められ、この式から、海水の水粒子は[[楕円軌道]]を描いて運動しており、深海波では円軌道に近くなることが分かる。

また、水粒子が水面から飛び出すことなく水面の動きに追随すること（水面における運動学的境界条件という）から、[[分散関係式]]

{{Indent|<math>\omega^2 = gk \tanh kh \,</math>}}

が得られる。tanh は[[双曲線関数|双曲線正接関数]]である。

=== 有限振幅波理論 ===
[[ファイル:2006-01-14 Surface waves.jpg|thumb|容器の振動によって起きている特殊な波]]

[[ストークス波]]、[[クノイド波]]、[[孤立波]]などの理論がある。

=== 浅水変形 ===
波は沖から岸に近付くにつれて形を変える。水深が小さくなるにしたがって、波高が大きくなり波長は短くなる。沖での波高を''H''<sub>0</sub>としたとき、''K<sub>s</sub>'' = ''H''/''H''<sub>0</sub> を浅水係数といい、波高の増減の具合を示す。

== 他の媒体での波 ==
[[File:Onde electromagnetique.svg|thumb|[[電磁波]]]]

{{Main|波動}}

水の波に類似した現象は自然界では広く見られる<ref name="sekai_pd">『[[世界大百科事典]]』第21巻 p.162【波】（執筆：[[寺本俊彦]]）</ref>。例えば、[[音]]、[[光]]、[[電磁波]]などが挙げられる<ref name="sekai_pd" />。

物理学などでは、[[音]]、[[光]]、[[電磁波]]などの波を「[[波動]]」という用語で表現している<ref name="sekai_pd" />。

たとえば、[[重力波 (相対論)|重力波]]<ref name="sekai_pd" />、[[地震波]]<ref name="sekai_pd" />、[[偏西風波動]]（[[大気循環]]で見られる現象）<ref name="sekai_pd" />などがある。

また海波によって発生した微小な波のことを[[脈動 (地震学)|脈動]]といい、[[地震計]]によって観測することができる。

== 比喩 ==
社会的、心的な要素も含めて、様々な変動を波と呼ぶ。

例：「時代の波」「感情の波」、[[アルビン・トフラー]]『第三の波』。

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
{{Reflist}}

== 関連項目 ==
{{commonscat|Waves|波}}
{{wiktionary|なみ|波|濤|涛|wave}}
* [[波飛沫]]
* [[引き波]]
* [[巨大波]]
* [[物理学]] - [[波動]] - [[重力波 (流体力学)]] - [[振動]] - [[:en:Oscillation]]
* [[海岸工学]] - [[津波]] - [[堤防]] - [[消波ブロック]]
* [[風浪階級]](Sea State)
* [[ダグラス海況階級]]
* [[ビューフォート風力階級]]
* [[東映#オープニング]]
*{{ill2|ストームオイル|en|Storm oil}} ‐ 古代から現代初期まで、嵐の際に船の周りに油を撒いて消波していた。

== 外部リンク ==
* {{Kotobank}}

{{Normdaten}}
{{DEFAULTSORT:なみ}}
[[Category:波|*]]
[[Category:振動と波動]]
[[Category:海]]