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ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

津波つなみは、ふつうの なみと なにが ちがうの?

津波は、ふつうの波と何がちがうのか ── 海底の動きで海水全体が動くとき

津波はどうして起こり、なぜ沖ほど速く岸で高くなるのか ── 海水全体の変動と水深

分野:自然

津波つなみは、うみの みずが、そこから うえまで ぜんぶ いっしょに うごく なみです。おきでは、ジェットきと おなじくらい はやく すすむ ことも あります。

ふつうの なみは、うみの おもての ほうだけが ゆれます。どうして 津波つなみだけ、みずが ぜんぶ うごくのでしょう。そして、きしに ちかづくと どうなるのでしょう。この きじを よむと、その わけが わかります。

津波は、海底から海面までの水を動かし、深い沖ではジェット機に並ぶ速さで進みます。

海のおもてを風がゆらす波とは、どこがちがうのでしょうか。なぜ沖では速く、岸では高くなるのでしょうか。読み進めると、津波が生まれるしくみと、地震のない津波があることが分かります。

津波は、海底から海面までの海水全体が短い時間に変動し、周囲に広がる現象である[2]。気象庁は、沖合ではジェット機に匹敵する速さで伝わるとしている[1]。風が海面付近に起こす波とは、動いている水の量がまるでちがう。

なぜ水全体が動くのか。なぜ深い海ほど速く、岸に近づくと高くなるのか。地震が起きない津波はあるのか。この記事を読むと、海底の動きから水深と速さの関係、地震以外の原因、「津波」という語の由来までが分かる。

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1. うみの そこが うごくと、うみは どうなる?

1. 海の底が動くと、海はどうなるのか

1. 海底の隆起・沈降が、海面を動かす

津波つなみの はじまりは、たいてい うみの そこです。うみの そこの したで、おおきな 地震じしんが おきると、そこの じめんが もちあがったり、さがったり します[1]。

そこが もちあがると、その うえに ある みずも いっしょに もちあがります。もちあがった みずが、まわりに ひろがって いきます。これが 津波つなみです。

たとえば、ぬれた タオルの したに てを いれて、ぐっと もちあげて みて ください。タオルの うえの みずも、ぜんぶ もちあがります。津波つなみの はじまりは、これを とても おおきく した ようなものです。ただし ほんとうの うみでは、もちあげる のは タオルでは なく、じめんです。

津波の多くは、海の底で始まります。海底の下で大きな地震が起きると、断層が動いて、海底がもち上がったり沈んだりします[1]。

海底が動けば、その上にある海水も動きます。もち上がった海水は、四方八方に広がる大きな波になります。これが津波です。

どれくらいの水が動くのでしょうか。2011年の東北地方太平洋沖地震では、海底の隆起で持ち上げられた海水が、最大で約8メートルの高さになったと推定されています。2メートル以上持ち上げられた範囲は、約400キロメートル×100キロメートルと広大でした[5]。400×100は4万平方キロメートルですから、この数字は広さがとても大きいことを示します。

津波の発生の典型は、海底下で大きな地震が起こり、断層運動で海底が隆起または沈降して、海面が変動する場合である[1]。海底が動けば、その上の水柱が丸ごと動かされる。変動した海面は重力で元に戻ろうとして、四方に伝わる波になる。

動く水の量は桁ちがいに大きい。東北地方太平洋沖地震の解析では、海底の隆起によって持ち上げられた海水の高さは最大で約8m、約400km×100kmの範囲で2m以上と推定された[5]。単純に掛けると約4万km²の広さの海面が、同時に2m以上持ち上げられたことになる(これは範囲の外形による計算で、実際の分布は一様ではない)。風が起こす波との差は、ここにある。

2. ふつうの なみと、どこが ちがうの?

2. 風の波は海のおもて、津波は水全体

2. 風波と津波 ── 動く水の深さと波長のちがい

うみの なみの ほとんどは、かぜが おこします。かぜは、うみの おもての ほうを ゆらします。だから ふつうの なみは、おもに おもての ほうが ゆれる なみです。

津波つなみは ちがいます。うみの そこから おもてまで、みずが ぜんぶ うごきます[2]。

なみの ながさも ちがいます。ふつうの なみは、やまから やままで、すうメートルから すうひゃくメートルくらいです。津波つなみは、すうキロメートルから すうひゃくキロメートルも あります[3]。

ながい なみは、おきでは ゆっくりした もりあがりに 見えます。だから、ふねの うえから、なかなか きづきにくい のかも しれません。

海の波の多くは、風が海面付近に起こします。動いているのは、おもに海面に近い水です。

津波はちがいます。海底が上下に動き、それが海底から海面までの海水全体を動かして、海面も上下します[2]。

波の長さにも大きな差があります。山から山までの長さ(波長)は、風でできる波が数メートルから数百メートル程度なのに対し、津波は数キロから数百キロメートルと非常に長いものです[3]。

これほど長い波は、岸から見ると波というより、海全体がゆっくり盛り上がってくるように見えるのだろうと想像できます。

風波は風のエネルギーが海面付近に与えられて生じるが、津波では海底面の上下変化が海底から海面までの海水全体を動かし、海面の変動として現れる[2]。風波は主に海面付近の水、津波は海底から海面までの水が動くという範囲のちがいが、両者の大きな差である。

波長もけたちがいになる。気象庁の説明では、波浪の波長が数m〜数百m程度であるのに対し、津波は数kmから数百kmと非常に長い[3]。静岡県の資料では約10kmという記述も見られ、波長は波源の大きさで幅がある。

波長が水深に比べて非常に長いと、水は海底近くでも海面と同じように前後に動く。この性質が、次の章の速さの式につながる。

3. どうして おきでは、ジェットきのように はやいの?

3. 沖ではジェット機並み ── 海が深いほど速い

3. 津波の速さは水深で変わる ── √(g×水深)

津波つなみの はやさは、うみの ふかさで きまります。ふかい うみほど はやく、あさい うみほど おそく なります[4]。

きしょうちょうは、津波つなみは おきでは ジェットきに ならぶ はやさで つたわる、と せつめいして います[1]。

ふかさが 2000メートルの うみで、1じかんに およそ 500キロメートル。200メートルで、およそ 160キロメートル。10メートルで、およそ 36キロメートルです[4]。

36キロメートルは、じてんしゃより はやい くらいの はやさです。津波つなみは、きしの ちかくで おそく なっても、ひとが はしって にげきれる ほど おそく ありません[1]。

津波の速さは、海の深さで決まります。気象庁は、津波は海が深いほど速く伝わり、沖合ではジェット機に匹敵する速さになると説明しています[1]。

速さは、重力加速度(9.8)に水深をかけて、平方根を取った値(メートル毎秒)です[4]。水深2000メートルなら約500キロメートル毎時、200メートルなら約160キロメートル毎時、10メートルなら約36キロメートル毎時になります。

この式で水深5000メートルを計算すると、約800キロメートル毎時です。これは式から出した計算値で、実際の海は場所によって深さがちがいます。

岸の近くで遅くなっても、人が走って逃げ切れるほど遅くはありません[1]。

津波は波長が水深より十分に長いため、速さは水深だけで決まる。速さ(m/s)は √(重力加速度×水深) で、重力加速度を9.8 m/s²とする[4]。波の高さや周期には依存しない。

水深2000mで約500 km/h、200mで約160 km/h、10mで約36 km/hとされる[4]。検算すると、2000mでは√(9.8×2000)≒140 m/s≒504 km/hである。同じ式に5000mを入れると√(9.8×5000)≒221 m/s≒約800 km/hとなり、旅客機に近い。これは式による計算値であり、実測値ではない。

気象庁は、沖合ではジェット機に匹敵する速さで伝わるとし、浅くなると遅くなるが、人が走って逃げ切れるほど遅くはないとしている[1]。深さの変化が、次の章の波高の変化を生む。

4. きしに ちかづくと、どうして たかく なるの?

4. 岸に近づくと、なぜ波は高くなるのか

4. 浅海での減速と波高の増大 ── 地形による集中

うみが あさく なると、津波つなみは おそく なります。まえの なみが おそく なると、うしろの なみが おいついて きます[1]。

たとえば、こうそくどうろで くるまが じゅうたいに なる ばめんを おもいうかべて ください。さきの くるまが おそく なると、うしろの くるまが つぎつぎに おいついて、くるまが ぎゅっと つまります。

この つまる かんじで、なみが たかく なります。ただし ほんとうの なみは、くるまと ちがって、ぶつかっても ぶつかった まま では ありません。

みさきの さきや、Vのじの わんの おくでは、なみが あつまりやすく、いっそう たかく なる ことが あります[1]。さいしょの なみが いちばん おおきいとは かぎりません。

沖を速く進んできた津波が、岸に近づいて水深が浅くなると、速さが落ちます。すると、後ろから来る波が前の波に追いついて、波の高さが高くなります[1]。

高速道路で、先頭の車が遅くなると後ろの車が詰まってくる様子に似ています。ただし、車と波はちがい、波は詰まっても形を保ったまま進みます。

地形も影響します。岬の先端やV字の湾の奥では、波が集まりやすく、高くなります。陸地で反射した波や、いくつかの波が重なって、高くなることもあります。

そのため、最初の波が最大とは限りません[1]。津波は1回では終わらず、波が何度も来るものと考えておく必要があります。

速さが水深で決まるなら、岸に近づくほど波の前面が先に遅くなる。後ろの波は深い側にいてまだ速いので、追いつき、波の間隔は縮み、波高は増す[1]。気象庁は、これを水深が浅くなって前の波の速度が落ちるため後続の波が追いつく現象として説明している。

岬の先端やV字湾の奥には波が集まりやすい。陸地や地形で反射した波が重なり、高くなることもある[1]。このため、最初の波が最大とは限らず、第2波以降のほうが高い場合も想定しなければならない。

ここまでの話は、津波の高さを一つの数字で言えない理由でもある。同じ津波でも、湾の形や海底地形で、場所ごとの高さは大きく変わる。

5. つなみの まえには、かならず しおが ひくの?

5. 津波の前に、潮は必ず引くのか

5. 「引き波から始まる」は一般化できない

「津波つなみの まえには、うみの みずが ひく」と きいた ことが あるかも しれません。でも、いつも そうとは かぎりません[1]。

じめんの うごきかたや、しんげんと うみべの いちに よっては、さいしょに うみの みずが もりあがる ことも あります。

だから、うみの みずが ひくのを まって から にげる のでは なく、ゆれたり、けいほうが でたり したら、たかい ところへ いくことが たいせつです。

「津波の前には潮が引く」という話を聞いたことがあるかもしれません。しかし気象庁は、津波は引き波で始まるとは限らないと説明しています[1]。

断層の傾きや向き、震源と海岸の位置によっては、最初に海面が上がる押し波で始まります。

ですから、潮が引いたかどうかで判断せず、大きな揺れや警報を合図に、高い所へ向かうことが大切です。

津波は引き波で始まるとは限らない、と気象庁は明記している[1]。海底の変動の向き(隆起か沈降か)、断層の傾きと向き、震源と観測点の位置関係で、最初に海面が上がる押し波で到達することがある。

「前には必ず潮が引く」という言い伝えは、一部の例が一般化されたものと考えられる。避難の判断は、潮の様子ではなく、揺れ・警報によるべきである。

6. 地震じしんが なくても、津波つなみは おきるの?

6. 地震がなくても津波は起きるのか ── 火山と地すべり

6. 地震以外の原因 ── 山体崩壊・海底噴火・気圧波・海底地すべり

おきます。津波つなみの げんいんは、地震じしんだけでは ありません[6]。

きしょうちょうは、地震じしんの ほかに、ひを ふく やまの くずれ、うみの そこの 噴火ふんか、うみの そこの じすべり、そして とおくの 噴火ふんかで つたわる くうきの なみ、を あげて います。

2022ねんには、とおい トンガの 噴火ふんかで、くうきの なみが つたわり、にほんでも うみの たかさが かわりました[6]。

この ような 津波つなみは、あらかじめ よそくするのが とても むずかしいと されて います[6]。

津波のほとんどは地震によるものですが、地震がなくても起こります。気象庁は、その例として、火山の山体崩壊や地形の変化、海底噴火、火山噴火による気圧波を挙げています[6]。海底地すべりでも起こります。事例として、1792年の雲仙岳眉山の崩壊、2021年の福徳岡ノ場の噴火、2022年のフンガ・トンガ-フンガ・ハアパイの噴火などが挙げられています。

気圧波とは、噴火の空気の押す力が、波のように遠くまで伝わるものです。この空気の波が海面を押すことで、海の水が動きます。2022年1月のトンガの噴火でも、日本の各地で潮位の変化がありました。

火山による津波は、発生前に予測するのが極めて難しく、原則として国内の潮位の観測値にもとづいて警報等が発表されます[6]。

気象庁は、地震以外の津波の例として、火山の山体崩壊や地形変化、海底噴火、火山噴火による気圧波を挙げる[6]。海底地すべりでも津波は起こる。事例には1792年の雲仙岳眉山の崩壊、2021年の福徳岡ノ場、2022年のフンガ・トンガ-フンガ・ハアパイ、1883年のクラカタウがある。

共通するのは、原因が何であれ、海面を短時間に大きく動かせば、水全体が動く津波になる点である。地震では海底が水を押し上げ、噴火では気圧波が海面を押す。地すべりや山体崩壊は、大量の土砂が水を押しのける。

火山現象による津波は発生前の予測が極めて難しく、原則として国内の潮位観測値に基づいて警報等が発表される[6]。地震による津波の予測とは仕組みが異なる。

7. 「津波つなみ」って、どうして こういう なまえ?

7. 「津波」という言葉と、「tidal wave」という呼び名

7. 語源「津+波」と英語の tidal wave の誤称

「津波つなみ」の 「つ」は、みなとの ことです。「なみ」と くっつけて、みなとの なみ、という ことばに なりました[7]。

ただし、津波つなみは みなとだけで おきる わけでは ありません。

むかし、えいごでは「しおの なみ」と よんで いました。でも、津波つなみは しおの みちひきとは かんけいが ありません。そこで、「津波つなみ」という にほんごが、せかいの ことばに なりました[8]。

「津波」は日本語から世界に広まった言葉です。「津」は港、「波」は波のことで、英語に直すとharbor wave(港の波)になります[7]。ただし津波は、港だけで起きるわけではありません。

英語ではもともと、tidal wave(潮の波)と呼ばれていました。しかし津波は潮の満ち引きによって起きる波ではないため、tidal waveは不正確な呼び名です[7]。

英語で「tsunami」が使われた早い例の一つとして、1896年6月15日の三陸沖の津波を報じたNational Geographic Magazineの記事があると、言語学者のBen Zimmer氏が指摘しています[8]。辞典によっては、初めての例を別の年の文献とするものもあります。

「津波」は日本語に由来し、津(港)と波の組み合わせである。英語訳はharbor waveだが、津波は港に限られた現象ではない[7]。

英語圏では長くtidal waveと呼ばれたが、津波は潮汐(月・太陽の引力による周期的な海面変動)によって起きる波ではなく、不正確な名称とされる[7]。地震以外の地すべりや隕石衝突でも津波は起こりうる[7]。

英語でtsunamiが使われた早い例として、1896年6月15日の三陸沖の津波を報じたNational Geographic Magazineの記事があるとBen Zimmer氏が指摘している[8]。初出の断定は避けるべきで、辞典では1897年のラフカディオ・ハーンの著作を初出とするものもある。

8. せんめんきの みずで、みずが ぜんぶ うごくのを 見て みよう

8. 洗面器の水で「水全体が動く」ようすを見る

8. 水槽で「水全体が動く」ようすを観察し、一次資料にあたる

いえで できること

せんめんきに、みずを いれます。ふちから すこし、ひくく なる ぐらいで だいじょうぶです。

まず、くちで ふっと いきを ふいて みましょう。おもての ほうが おもに ゆれます。かぜの なみに にて います。

つぎに、てのひらを、みずの そこの ちかくに いれて、ゆっくり よこに おして みましょう。みず ぜんたいが うごいて、むこうの ふちで みずが もりあがります。

ほんとうの 津波つなみは、これとは くらべものに ならない ほど おおきく、ながい なみです。せんめんきの みずは、おなじ ものでは ありません。

きしょうちょうの ページ

おとなの ひとと いっしょに、きしょうちょうの ホームページで 「津波つなみの しくみ」と さがして みましょう。

今日できること

洗面器に水を入れて、2通りに動かしてみます。口で息をふけば、水面だけが波立ちます。手のひらを水底の近くに入れて、ゆっくり横に押すと、水全体が動き、向こうのふちで水が盛り上がります。

津波そのものとは大きさも仕組みもちがいますが、水の上を動かす波と、底から水全体を動かす波のちがいを、手で感じることができます。

公式情報

気象庁の「津波発生のしくみ」と「地震や火山現象等に伴い発生する津波」を読むと、今日の記事の元の説明が分かります。お住まいの市区町村のサイトで「ハザードマップ」を探すと、津波の想定も見られます。

今日できること

洗面器または水槽の水で、息をふいた場合と、水底近くを手のひらで横に押した場合を比べる。水面だけの波と、水全体の動きのちがいを、手の感覚と水の盛り上がりの位置で確かめられる。実際の津波とは規模も条件もちがうため、あくまで動き方の比較である。

公式情報・資料

速さの式(√(g×水深))は、水深を自分で入れて計算して確かめられる。5000mなら約800km/hになるが、これは計算値であることを意識して読みたい。一次資料としては、気象庁「津波発生のしくみ」「地震や火山現象等に伴い発生する津波」、静岡県の資料が参考になる。

しらべた もとの じょうほう

参考にした情報源

参考にした情報源と、その使い方

津波の発生・伝わり方・地震以外の原因は気象庁の資料、速さの式は静岡県の資料、語の由来は大学・報道の解説による。東北地方太平洋沖地震の持ち上げられた水の規模は地震調査研究推進本部のコラムによる。

  1. 気象庁「津波発生のしくみ」 https://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/jishin/tsunami/generation.html (発生・速さ・波高・引き波)
  2. 気象庁 松江地方気象台「津波の基礎知識」 https://www.jma-net.go.jp/matsue/mission/earthquake/jishin/tsunami-basic.html (水全体が動くこと)
  3. 気象庁 FAQ https://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/faq/faq26.html (波長)
  4. 静岡県「津波の速さ・波長」 https://www.pref.shizuoka.jp/bosaikinkyu/sonae/1040807/1030065.html (速さの式と水深別の速さ)
  5. 地震調査研究推進本部 最先端コラム https://jishin.go.jp/resource/column/saisentan03_saisentan03/ (持ち上げられた海水の規模)
  6. 気象庁「地震や火山現象等に伴い発生する津波」 https://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/jishin/tsunami/various_causes.html (地震以外の原因・予測の難しさ)
  7. University of Washington「What does tsunami mean?」 https://earthweb.ess.washington.edu/tsunami/general/physics/meaning.html (語の由来・tidal wave)
  8. NPR / KUNC「History of Tsunami: The Word and the Wave」 https://www.kunc.org/npr-news/2011-03-17/history-of-tsunami-the-word-and-the-wave (英語での早い使用例)

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