デッドウォーター

死水とは、塩分や温度、またはその両方が原因で垂直方向の密度成層が強い場合に発生する現象を指す航海用語です。これは、淡水または汽水の層が、より密度の高い塩水の上にあり、2 つの層が混ざらない場合によく発生します。^{[2]この現象は、}氷河の流出水が塩水にほとんど混ざることなく流れ込むフィヨルドで頻繁に見られますが、これに限定されるわけではありません。 ^{[3]この現象は、エネルギーによって}内部波が発生し、それが船舶に影響を及ぼす結果です。この影響は、表面下の層間の密度境界でも見られます。^[2]

よりよく知られている表面現象では、船が船の喫水とほぼ同じ深さの淡水層を航行すると、層の間に内部波を発生させ維持するためにエネルギーを消費します。船は操縦が困難になるか、ほとんど停止するまで減速して「動けなくなる」こともあります。速度を数ノット増加させることで、この影響を克服できます。^[4]実験では、深海でこのような層に遭遇した潜水艇の場合、この影響はさらに顕著になる可能性があることが示されています。^[2]

長い間船乗りの作り話と考えられていたこの現象を、科学的な観点から初めて記述したのは、ノルウェーの北極探検家フリチョフ・ナンセンでした。ナンセンは、1893 年 8 月にタイミル半島近くのノルデンショルド諸島で、フラム号の船上から次のように記しています。

フラム号は、死水に巻き込まれると、まるで不思議な力にでもかかっているかのように、舵を取られているように見え、舵を切っても反応しないこともありました。穏やかな天候で積荷が軽い場合、フラム号は6～7ノットの速度を出せました。^[5]死水に巻き込まれると、1.5ノットも出せませんでした。^[6]我々は進路をループさせ、時には方向転換し、あらゆる悪ふざけを試みましたが、ほとんど効果はありませんでした。^[7]

ナンセンは経験から物理学者で気象学者のヴィルヘルム・ビャークネスに科学的に研究するよう依頼した。ビャークネスは弟子のヴァグン・ウォルフリッド・エクマンに調査を依頼した。後にエクマン螺旋と名付けられたこの現象をエクマンは、内部波の効果が死水の原因であることを実証した。^[7]

ポワティエ大学のCNRSのInstitut PprimeとLaboratoire de Mathématiques et Applicationsによる最近の研究では、この効果は船を前後に動かす内部波によるものであることが明らかになった。2つのタイプが発生する。1つ目はナンセンが観察したように、異常に遅い進行を継続的に引き起こす。2つ目はエクマン型で、速度の振動を引き起こす。エクマン型は一時的なもので、船が振動速度を引き起こす特定の状態から抜け出すとナンセン型になる可能性がある。興味深い歴史的な可能性として、この効果が紀元前31年のアクティウムの海戦でクレオパトラの船に困難と損失を引き起こしたというものがあり、伝説では損失は船体に付着したコバンザメによるものとされている。 ^[8]

参照

参考文献

^ Fourdrinoy, Johan; Dambrine, Julien; Petcu, Madalina; Pierre, Morgan; Rousseaux, Germain (2020-07-08). 「死水現象の二重性：ナンセン対エクマンの造波抵抗」。米国科学アカデミー紀要。117 ( 29): 16770–16775。Bibcode : 2020PNAS..11716770F。doi : 10.1073 / pnas.1922584117。ISSN 0027-8424。PMC 7382212。PMID 32641509。
^ abc Danieletto, Marco (2018年9月). 死水の不滅の科学: 潜水艦に対する内部波抵抗の影響(PDF) (論文). 海軍大学院、モントレー、カリフォルニア州。 2020年9月22日閲覧。
^ ハンブリング、デイビッド（2018年8月31日）。「ウェザーウォッチ：『死水』により船は水中で死んだように見える」ガーディアン。 2020年9月18日閲覧。
^ 『アメリカの実用航海士』ワシントン D.C.：国家地理空間情報局。2019年、598頁。
^ 6～7ノット（11.1～13.0 km/h、6.9～8.1 mph）
^ 1.5ノット（2.8 km/h; 1.7 mph）
^ ab Walker, JM (1991年6月). 「最北端、デッドウォーター、エクマンスパイラル」.天気. 46 (6): 158–164. doi :10.1002/j.1477-8696.1991.tb05733.x . 2020年9月22日閲覧。
^ 「科学者、船を止める謎の『死水』効果の手がかりを発見」ザ・ウィーク誌、2020年7月15日。 2020年9月18日閲覧。

外部リンク

モデルを使って現象を説明する短編映画
デッドウォーターの説明
デッドウォーターの説明
ニューサイエンティストの記事
「死水」ブリタニカ百科事典オンライン。2009年12月3日

[1] Fourdrinoy, Johan; Dambrine, Julien; Petcu, Madalina; Pierre, Morgan; Rousseaux, Germain (2020-07-08). 「死水現象の二重性：ナンセン対エクマンの造波抵抗」。米国科学アカデミー紀要。117 ( 29): 16770–16775。Bibcode : 2020PNAS..11716770F。doi : 10.1073 / pnas.1922584117。ISSN 0027-8424。PMC 7382212。PMID 32641509。

[NPG-2] Danieletto, Marco (2018年9月). 死水の不滅の科学: 潜水艦に対する内部波抵抗の影響(PDF) (論文). 海軍大学院、モントレー、カリフォルニア州。 2020年9月22日閲覧。

[3] ハンブリング、デイビッド（2018年8月31日）。「ウェザーウォッチ：『死水』により船は水中で死んだように見える」ガーディアン。 2020年9月18日閲覧。

[4] 『アメリカの実用航海士』ワシントン D.C.：国家地理空間情報局。2019年、598頁。

[5] 6～7ノット（11.1～13.0 km/h、6.9～8.1 mph）

[6] 1.5ノット（2.8 km/h; 1.7 mph）

[Walker-7] Walker, JM (1991年6月). 「最北端、デッドウォーター、エクマンスパイラル」.天気. 46 (6): 158–164. doi :10.1002/j.1477-8696.1991.tb05733.x . 2020年9月22日閲覧。

[8] 「科学者、船を止める謎の『死水』効果の手がかりを発見」ザ・ウィーク誌、2020年7月15日。 2020年9月18日閲覧。