横波と縦波の違いは何か

横波の代表例が水面波と考えられているようです。
水面波を観れば確かに上下に水面が揺れて見えます。その波が円周上に広がって遠くに伝わって行きます。しかしそれは表面的な見方で、伝わる波の本質は何でしょうか。エネルギーの縦波ではないでしょうか。

質問者からの補足コメント

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  ご回答有難うございました。
  流体の支配方程式と言う用語を初めて知りました。その意味も理解していませんので近似的に横波と扱う云々理解できず済みません。水の波は水中を伝播する圧力波は圧縮、膨張の縦波で、津波のエネルギー伝播の基本原理と解釈すべきと考えています。勝手な解釈で、常識とは異なる筈ですがご指導有難うございました。

  No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/08/16 11:29

No.1 ベストアンサー 回答者： spring135 回答日時： 2015/08/15 12:49

媒質の運動方向と波の伝搬方向が同じものを縦波といい、垂直なものを横波といいます。

その代表例は固体中の弾性波のＳ波(地震のＳ波です)及び電磁波が挙げられます。水面波は媒質の境界を伝搬する波で見た目はいかにも横波のイメージですが、流体の支配方程式（ナビェ・ストークスの方程式の持つ非線形性のため近似的に横波と扱うことはできても、厳密な意味では横浪ではありません。水や空気のような流体は固体力学でいう、せん断力が働かないため、力学的な横波は存在しません。圧縮、膨張の繰り返しに伴う縦波だけです。

No.2 回答者： puyo3155 回答日時： 2015/08/16 00:14

伝わる並みの本質って難しいですが、横波のイメージを捉えるには、

①　直線上に、バネがぶら下がっている。
②　そのバネ同士が、バネで連結されている。

ことを想像してください。こうすると、ある場所で①の振動が起こると、その振動が連結バネを伝わって隣に伝わり、隣の①のバネも遅れて振動します。
この一連の現象が波ですね。バネに相当する、振動する実態があれば、同様の現象が起こります。電磁波なら電磁場、水の並なら、水の上下動になります。
伝わる本質は？というと、いろいろな答えがありますが、あえていうなら、伝わっているのは、エネルギーということになります。

このように、波は媒質の振動が伝播する現象ですが、例示した横波の他に、並みの進行方向に対して平行である縦波もあります。空気の場合、①に見立てるバネがなく、空気が横に力が加わっても、元にもどるバネのような力がないため、横波にはなりません。その変わり、進行方向の密度差が伝搬する縦波になります。これも、伝わっているのは、エネルギーになります。

媒質の種類により、縦波か横波か、その両方かが決まります。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
少しバネは難しいかと。バネの曲率の微小部分を取上げると、捩り歪みと看做せましょう。その応力が順次伝わる訳でしょう。結局バネ全体を観るとその歪みのエネルギーがバネの縦波振動となっていると解釈できましょう。
ありがとうございました。

お礼日時：2015/08/16 11:14