为什么海啸的传播速度比声音慢?

Question

海啸，在深海，时速约800公里．

水下声速约为每小时5300公里。

这两种波都是压力波，在同一介质中工作。为什么一个比另一个快这么多?

Answer 1

海啸和声波是不同类型的波——一种是横波，另一种是纵波。让我们看看影响每一个速度的因素。

海啸-浅水中的横波

横波是我们每天都在思考的一种类型——振荡的方向与传播的方向垂直。横波的传播速度取决于不同的因素，取决于水的深度。为此，“浅水”通常定义为存在深度<波长/20的地方。海啸的波长非常大，达到数百公里的量级，因此对于海啸来说，世界上海洋的任何部分都可以算作“浅水”。

在浅水中，横波的速度可以用

$$V = \ root {gD}$$

在哪里五美元是波的速度，$ D $是深度，又是g美元加速度是由重力引起的吗(9.81米/秒²)．在深海发生海啸的情况下，如果我们假设深度为4公里，我们可以估计出198米/秒的速度，或713公里/小时。这是一个粗略的计算，但它与你在问题中引用的800公里/小时非常相似，我对此很满意。

声音-纵波

在纵波中，振荡的方向与传播的方向平行，也就是说，它是在纵波中振荡密度材料的。我们在日常生活中看到的不多，但一个很好的例子是，如果你把弹簧的两端相互拉向或远离，波就会沿着弹簧向下移动。

（图片来源）

在液体或气体中，声音是纵波的一个例子。纵波的速度取决于它所穿过的材料的刚度和密度，具体情况如下:

$$c = \sqrt{\frac{K}{\rho}}$$

在哪里美元加元是波的速度，K美元是流体的体积模量，和\ρ美元是它的密度。注意，这并不依赖于流体的深度(在这种情况下是海洋)——盐水游泳池表面以下一米的声音与海洋表面以下一米的声音的移动速度大致相同。

总结

声波和海啸波通过不同的机制传播，因此不同的因素会影响它们的传播速度。