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身近で体感!「波」を知りたければ「野球場」と「釣り堀」に行こう!

波の不思議に迫る、集中連載第1回!
絶賛発売中のブルーバックス『いやでも物理が面白くなる〈新版〉』(志村史夫・著)。
光や電気、力など、「物理学の基礎」とよべる項目をわかりやすくお伝えするこの本ですが、じつはページ数の都合で惜しくも紙の本では収録できなかった項目がありました。

その項目とは、「波」。

3週連続でお届けする本連載では、同書の電子版だけに収録された「波」の項目から、選り抜きの内容を特別に公開しちゃいます!
第1回の今回は、水が巻き起こす文字どおりの「波」についてご紹介!

「波」って何なの? どう生まれるの?

池やプールの中に小石を投げ込むと、その小石の落下点を中心にして、同心円状の波紋が拡がっていく。石が水面に落ちたときに跳ねて飛んだ水滴が、それぞれ新たな同心円状の波紋をつくるようすも見てとれる。

同心円状に広がる波紋 Photo by gettyimages

誰もが経験的に知っている現象だが、波がどのようにして発生するのか、あらためて考えたことはないのではないか。私たちは(特に、「おとな」は)「当たり前のこと」を深く考えたりしないものである。

誰でも、小さい頃にロープの端を持って手を動かし、地面の上で波や輪をつくって遊んだ思い出があるだろう。図1のようにロープの端を持ち、手を上下にひと振りすると、その上下運動がロープに伝わって一つの波が生じ、それが前方(図では右方向)に進行していく。

図1 ロープを振ってできる波

手の上下運動を規則正しく続ければ、山と谷の起伏が規則正しく繰り返された連続的な波が生じ、前方へ伝わっていく(図2)。

図2 連続してロープを振ったときの波

波とはある場所の状態の変化が次々に隣の場所に伝わっていく現象のことであり、波は「何か」の振動によって発生する。つまり、波は振動が伝わる現象である。そして、その「何か」を媒質という。

釣りの「浮き」から見る波のヒミツ

さて、読者の中には釣りが好きな人も少なくないだろう。私自身、かなり長いあいだヘラブナ釣りに熱中していた。

釣りには浮きを使うものと使わないものがあるが、浮きを使う釣り、特にヘラブナ釣りのような場合には、浮きの微妙な動きを読み取ることが重要である。

浮きが作る波紋 Photo by iStock

水面の浮きのことを思い浮かべてみよう。浮きは、どのような動きをするだろうか?