なんでだろう？
地震の波には、伝わり方の異なる2種類の波があります。P波と呼ばれる縦波と、S波と呼ばれる横波です。カラフルなプラスチックのバネを使って、2種類の波を模式的につくってみました。さて、ABのどちらが、縦波のP波を表したものでしょう?
そうなんだ！
一見、上下に変化するAが縦波のように思えますが、正解はBです。縦波は、波の進行方向に対して平行な振動が伝わります。バネを使った実験では、伸び縮みが伝わることで表されます。一方、横波は進行方向に垂直な振動が伝わる波です。左右でも上下でも、進行方向に垂直な振動ならどちらも横波なのです。地震の縦波（P波）は、横波（S波）より振動のエネルギーは小さいのですが、速いスピードで伝わるという性質があります。
1.プラスチックのバネのおもちゃ（レインボースプリング） 3個
2.ストロー（直径4mm） 1本
3.セロハンテープ
実験で使用した材料の詳細
・バネのおもちゃ：大創産業 レインボースプリング
・ストロー：大創産業 ミニストロー（直径約4mm）
[実験の注意]
・ＮＧＫサイエンスサイトで紹介する実験は、あくまでも家庭で手軽にできる科学実験を目的としたものであり、工作の完成品は市販品と同等、もしくは代用品となるものではないことを理解したうえで、個人の責任において実験を行ってください。
・必ず手順を読んでから工作・実験を行ってください。
・器具の取り扱いには十分注意し、けがをしないようにしましょう。
・小学生など低年齢の方が実験を行う場合は、必ず保護者と一緒に行ってください。
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1
3個のバネを短く切ったストローでつなぎます。
ストローにバネの端が少し重なるまで強く差し込んで固定します。※バネの端が入りにくい場合は、カッターナイフで角を少し削ってく
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2
つないだバネの両端をセロハンテープで巻いて補強します。
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3
椅子の脚などにバネの端をひっかけて固定し、4mくらいの長さにバネを伸ばします。別の人に端を持ってもらってもかまいません。
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4
バネを左右に素早く動かして「横に振動する横波」を起こします。
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5
バネを上下に素早く動かして「縦に振動する横波」を起こします。
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6
バネを前後に素早く動かして「縦波」を起こします。
実験を成功させるコツとヒント
・波を起こすときは、手首のフックを効かせて素早く動かし、1回ごとにしっかり止めてください。
・縦波を起こすときは、なるべく前後にまっすぐ動かしてください。左右にぶれると、横波の成分が混じるので縦波がわかりにくくなります。
・毛足の長いカーペットの上での実験は避けてください。摩擦で波が弱まりやすくなります。
縦波と横波の速度差が命や財産を守る緊急地震速報
地震のP波が地中を伝わる速度は秒速約7km、S波は秒速約4kmです。たとえば震源から300km離れた場所では、P波を30秒ほど早くキャッチできます。この時間差を利用して、気象庁では地震の規模をコンピューターで計算し、緊急地震速報をテレビやラジオで流します。ただし、震源が近い地震ではほとんど時間の余裕がない場合もあるので、緊急地震速報が発表されたら、すみやかに揺れに備えましょう。
水の波は横波、音は縦波。それでは光は?
身のまわりの波は縦波・横波のどちらでしょう? まず水面の波は、上下の変化が水平に伝わるので横波です。音は、振動が空気などの密度の変化として伝わるので縦波です。光や電波などの電磁波は、電気と磁気の変化（電場と磁場の振動）が直角に組み合わさった横波です。電場や磁場は真空でも存在するので、宇宙でも光は伝わります。
本当に波なの？ 光の性質は少し風変わり
18世紀初めに、アイザック・ニュートンが光は粒子であると唱えてから、光が波なのか粒子なのかは科学界の大きな問題でした。光には、波の性質があることも実験で確かめられたからです。しかし波なら、宇宙には光を伝える物質が必要になります。この問題に答を出したのは、ジェームズ・マクスウェルとアルバート・アインシュタインの二人の偉大な物理学者です。まずマクスウェルは、光が電気と磁気の作り出す電磁波の一種であると考えました。電磁波は、電気と磁気が力を及ぼし合う空間（場）をつくり、伝わっていく横波です。これなら宇宙が真空でも光が伝わります。アインシュタインは19世紀末に、光には粒子としての性質もあることを明らかにします。粒子といっても形はなく、光子と呼ぶエネルギーのかたまりです。光子の流れが波として伝わるのが光（電磁波）だったのです。この考え方によってニュートン以来の問題に決着がつき、その後の物理学の発展にも重要な役割を果たします。
NGKサイエンスサイトで紹介する実験は、あくまでも家庭で手軽にできる科学実験を目的としたものです。工作の完成品は市販品と同等ではなく、代用品にもならないことを理解したうえで、個人の責任において実験を行ってください。
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