海の中に、高さ100メートルをこえる波があるって本当？
― 水面はほとんど揺れないまま、海の中で巨大な波がうねっています

本当です。海の中には、水面ではなく「軽い水と重い水の境目」を伝わる波があります。南シナ海では、高さ170メートルに達するものが観測されています。それほど大きいのに、船の上からはほとんど見えません。カギは、上と下の水の重さが「ほんの少ししか違わない」ことにあります。

海の中の波が巨大になる理由は、2つだけ

1つ目は「同じ力でどれだけ揺れるか」、2つ目は「その力がどこから来るか」の話です。順番に見ていきましょう。

理由1：重さの差がわずかだと、同じ力で20倍以上揺れる

海面の波を考えてみます。水の上にあるのは空気です。空気は水の約800分の1しか重さがありません。だから海面をもち上げると、水はすぐに重みで落ちてきます。海面の波が、せいぜい数メートルにとどまるのはこのためです。

海の中の境目では、事情がまったく違います。上にあるのも水だからです。上の水と下の水の重さの差は、1リットルあたり2グラムほどしかないとされます。境目をもち上げても、下の水は「まわりより少しだけ重い」だけです。落ちようとする力は、海面の数百分の1になります。

引き戻す力が弱いと、波は同じエネルギーで大きく揺れます。計算すると、海面で高さ1メートルの波と同じエネルギーで、境目は約23メートルも揺れます。図1のつまみで、重さの差を変えてみてください。差が小さいほど、境目の揺れは大きくなります。

もう1つ、海の中の波は「とてもゆっくり」進みます。引き戻す力が弱いので、揺れが隣へ伝わるのにも時間がかかるからです。海面の長い波が秒速30メートルで進む場面でも、境目の波は秒速1〜3メートルほどとされます。人が歩く速さに近い大波が、海の中を何日もかけて渡っていくのです。

理由2：潮の満ち引きが、海底の山で波を生む

では、その大波を起こす力はどこから来るのでしょうか。主な源は、潮の満ち引きです。満ち潮と引き潮のたびに、海の水は大きく行き来します。

この流れが海底の山脈にぶつかると、山の斜面にそって境目がぐっと押し上げられます。流れが向きを変えると、もち上がった境目は波になって外へ広がっていきます。台湾とフィリピンのあいだのルソン海峡は、その代表的な場所です。ここの海底には2列の山脈があり、そこで生まれた波が南シナ海を西へ渡ります。観測では、高さが最大170メートルに達したと報告されています。

海面の様子はどうでしょうか。境目が100メートル以上動いても、海面の高さの変化はごくわずかとされます。ただし、波の上では水の流れが集まる帯と、離れていく帯ができます。そのため、海面には「さざ波の立つ帯」と「なめらかな帯」が縞になって並びます。人工衛星の写真には、この縞が何十キロメートルも続く様子が写っています。

まとめ

海の水は、上が軽く下が重い「二階建て」になっています。その境目では、重さの差がわずかなため、引き戻す力がとても弱くなります。だから同じエネルギーで海面の20倍以上も揺れ、ゆっくりと進みます。そこへ潮の流れが海底の山を越えると、高さ100メートルをこえる波が生まれます。

波の大きさを決めるのは、水の量ではなく「重さの差」。
差がわずかな境目ほど、波は大きく、静かに、ゆっくりうねります。

海面の波がどこまで高くなれるかは「海の波は、どこまで高くなれるの？」で、形を変えずに進む波については「形を変えずにどこまでも進む波は、なぜくずれないの？」で解説しています。海の中の大波の多くも、この「くずれない波」の仲間です。

※本記事は一般向けの科学解説です。掲載した数値は、しくみを理解するための目安・概算です。実際の海は密度がなめらかに変わるため、二層の計算は大きさの見当をつけるためのものです。