BingAIと波のお話

さて今回は波の話です。

　巷ではやりのBingAIを相手に、砕波を中心に波の談義をおこないました。対話型のAIについては、プロンプトエンジニアリングが必要だとか、AIを活用したビジネスを承りますとか、いろいろビジネスに活用しようという動きが活発化してきています。

　確かにビジネス面でも影響が大きそうですが、これからの時代を背負ってゆく若い人達には、何よりも自分自身の想像力を高める相棒としてAIと話し合うことを始めてほしいです。

　それでは、２１世紀の最新AIと、昭和生まれの真空管世代のすーぱー勘ピュータとの対談をお楽しみください。

Q勘；一言で海の波と言っても、いろいろな形態がありますよね？

AI；はい、海の波にはいろいろな形態があります。波は、起きる原因や特徴によって分類することができます。例えば、風によって起きる波を風浪と呼び、遠くの海で起きた波が伝わってくる波をうねりと呼びます。また、海底の影響を受けて高くなったり砕けたりする波を磯波と呼びます。これらを含めて、海の波全体を波浪と呼びます。海の波には他にも、船舶や地震などが原因で起きる波があります。

Q勘；沖合で上下動をする波、海岸付近で岸に向かって迫って来るな波、海岸で波形が壊れて水流となる波をそれぞれ何と言いますか？

AI；沖合で上下動をする波はうねりと呼ばれます。海岸付近で岸に向かって迫って来る波は風波と呼ばれます。海岸で波形が壊れて水流となる波は砕波と呼ばれます。これらの波は、それぞれ異なる原因や特徴を持っています。

Q勘；風波とはサーフのことですか？

AI；サーフという言葉にはいくつかの意味がありますが、ここではサーフィンのことを指していると思います。サーフィンは、波に乗って横に滑る水上スポーツです。風波は、風によって起こる波のことで、サーフィンに適した波の一種です。風波は、波のピークからショルダーにかけて、キレイにブレイクする波です。

Q勘；BingChatではサーフ(surf)を波のことと定義して、そこから生まれたスポーツをサーフィンと言っていましたが？

（話がそれそうでイラつく昭和の真空管）

AI；BingChatではサーフ(surf)を波のことと定義しているわけではありません。サーフという言葉は、英語で波のことを指す場合もありますが、他にも様々な意味があります。例えば、インターネットで情報を探すことをサーフィンすると言ったり、トヨタの車の名前にハイラックスサーフというものがあります。サーフィンというスポーツは、サーフ(surf)という言葉から派生したものですが、必ずしもサーフ(surf)が波のことを指すわけではありま

せん。

（トヨタ車の名前を出して御機嫌取りをする最新AI）

Q勘；それでは、陸に向かって迫って来る風波はなぜ、一塊となって周期的に押し寄せて来るのですか？

AI；風波は、風によって海面に発生する波のことです。風波は、風の強さや持続時間、吹き渡す距離（フェッチ）などによって波高や周期が変化します。風波は、発生した場所から離れると、うねりというより長い周期の波に変化します。うねりは、風波よりも一定の方向に進みやすく、陸に向かって迫ってきます。うねりは、海底の形や水深の変化によって、波高が増したり減ったりします。うねりが一塊となって周期的に押し寄せてくるのは、海底の形や水深が一定の場所であれば、うねりの周期も一定になるからです。

Q勘；砕波の原因は海岸にまで到達したうねりということですか？

AI；砕波の原因は、海岸にまで到達したうねりだけではありません。砕波は、水深が波高に近づくと、波の形が不安定になって崩れる現象です。砕波は、うねりだけでなく、風波や津波などの波浪でも起こります。砕波は、逆風や砕波自体によって波浪の減衰も引き起こします。

Q勘；それでは砕波はあらゆる波の寄せ集めですか？

AI；砕波の起こる原因となる波は、あらゆる波の寄せ集めではありません。砕波は、水深が波高の1/7以下になると起こりやすくなります。したがって、波高の大きい波や周期の長い波は、水深の浅い海域で砕波になりやすいです。風波やうねりは、それぞれ波高や周期が異なるので、砕波になる場所も異なります。津波は、周期が非常に長いので、海岸付近で急激に砕波になります。

Q勘；海岸付近でモッコリと盛り上がり、ざぶーんと岸辺に打ち寄せる波のことを何と呼びますか？　日本語に無いのなら英語でも構いません。

AI；海岸付近でモッコリと盛り上がり、ざぶーんと岸辺に打ち寄せる波のことを、日本語では砕波と呼びます。英語では、breaking waveやsurfと呼びます。surfは、海岸に押し寄せる波やその波の先端の部分を指して使われます。

Q勘；砕波はどのように発生しますか？

AI；砕波は、沖合いから浅海域に波が進入すると、水深が波高に近づいた時点で、前方へとくずれる現象です。波がくずれるときには、水飛沫や乱流が発生します。砕波の形は海底の傾斜によって決まります。

Q勘；砕波の持つエネルギーの公式を教えてください。

AI；砕波の持つエネルギーは、波のエネルギー方程式で表されます。この方程式は、波のエネルギーの連続の式から導かれます2。砕波帯における波のエネルギー方程式は、次のようになります。

ここで、Eは波のエネルギー密度、Uは水平位相平均流速、ϕdは砕波の乱れによるエネルギー逸散、ϕbは底面摩擦によるエネルギー逸散、ϕwは風によるエネルギー供給を表します。

Q勘；１９７０年代から知られているE＝の式で表すとどうなりますか？

AI；E＝で始まり波の高さｈと波長λを含む式というと、光のエネルギーと波長の関係を表すプランクの法則が思い浮かびます。この法則は、次のようになります。

E=hν=hc/λ

ここで、Eは光のエネルギー、hはプランク定数（6.626×10−34 J・s）、νは光の振動数、cは光速（3×108 m/s）、λは光の波長を表します。この式からわかるように、光のエネルギーと波長は反比例の関係にあります。つまり、波長が短いほどエネルギーが大きくなります。

Q勘；それは私もよく知っています。ここでは砕波のエネルギーに関する式についての質問です。

（話が光の方にそれてイラつく昭和の真空管）

AI；砕波のエネルギーに関する式というと、砕波帯における波のエネルギー方程式があります。この方程式は、次のようになります.

ここで、Eは波のエネルギー密度、uは水平位相平均流速、ρは水の密度、τは粘性応力テンソル、pは圧力、Dはエネルギー散逸項を表します1。この方程式は、砕波帯における波のエネルギーの時間変化と空間分布を記述することができます。

Q勘；ますます高等な式になって来ましたね。砕波の持つエネルギーを表す式としてＥ＝0.5＊ρ＊ｇ＊Ｈ＾２＊Ｌという式はもう使われませんか？

AI；E＝0.5＊ρ＊ｇ＊Ｈ＾２＊Ｌという式は、波のエネルギー密度を表す単純な式です1。ここで、Eは波のエネルギー密度、ρは水の密度、gは重力加速度、Hは波高、Lは波長を表します。この式は、ベルヌーイの定理や比重量と関係しています。この式は、砕波前の波動エネルギーを見積もるのに便利ですが、砕波後の波動エネルギーの変化や散逸を考慮するには不十分です。そのため、砕波帯における波のエネルギー方程式のようなより高度な式が必要になります。

Q勘；それでは適当な数値を代用してもらって、高さ１ｍ、波長１０ｍ、周期２５秒の波が海岸に押し寄せているときの、砕波が持つエネルギーの値はどれくらいになりますか？