低速・広領域での空気の圧縮に関する質問

流体力学の分野に属すると思いますが、空気が圧縮される現象は飛行機のように高速で移動する物体の前面とか水力発電の管の便が急激に閉鎖したとかある種の激しさを伴った現象によって生じるという印象はあります。一方で地震のように揺れそのものの速度はずっと小さいけれど広領域で一斉に生じた変動だと圧縮される可能性があるのでしょうか。例えば10km四方の領域の地面とか水面が一斉に10秒間に30cm上昇したとします（地震による変位のイメージ）。そういうような場合、その上に載っている空気は圧縮されて縦波（非可聴域でしょうが音波）を出すということになるでしょうか。地震だったら100km四方かもですが、側方、下方は空気は逃げられませんが、上側には逃げることができるわけですが。音声は高速に変位する声帯による圧縮空気の波ですね。低速だけど広領域ということなのですが。

No.2 回答者： masa2211 回答日時： 2022/02/05 11:27

質問文で与えられた条件は、まあ

ピストンの中の空気（ピストンは非常に長い）と同じです。
圧力が横に漏れない、という条件でしかないです。

で、
圧力変化により縦波が発生するか？
ですが、そりゃ、理論上は発生します。ただし、超低周波だしエネルギーはものすごく小さくて、周囲の雑音のほうがあまりに大きいため測定する方法がない。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。津波では1分間に数十センチのオーダーで地形が100km四方で一斉に変位するので圧力センサーでは計測できるってことが言われています（って言っている人がいます）。圧縮性流体のプログラムがあるので計算できるのですが、ひとまずこれが常識なのか、流体力学的にありうるのか知りたいと思いました。あまりにも微弱だと計算の精度（有効桁）の問題も障害になるかもと思ったのですが。

お礼日時：2022/02/11 10:34

No.1 回答者： 銀鱗 回答日時： 2022/02/03 18:44

先日のトンガの海底火山の爆発を思い出してください。

似たような状況ですよ。
ドンッ！
と空気を押しのけて、その勢いが音速で移動する。
低速ってのは風です。

この回答へのお礼

回答ありがとうございました。トンガの場合、広がりの範囲のレベルは火山の河口ですね。データはわかりませんが、数キロオーダーではないかと思います。カルデラ型ではないかということなので数十キロですかね。速度の方は爆発なので秒速数百メートルにはなるという試算がありました。

一方で百km四方のオーダーの領域で1分間とか10秒とかで30cmの変動が起こった場合、微気圧変動として計測できるような圧力動揺が計測されないかと思うのですが。超低速だが広領域の変動ということです。小さい領域だったらたちまち掻き消えてしまうような微気圧だと思いますが、広領域だったら状況が違うのではないかと思ったのですが。

実は津波で、それぐらいの変動が一気に起こったらその変動は微気圧として伝播するのではと思ったのですが。

お礼日時：2022/02/06 16:50