何故波には進む方向があるのですか？
波には速度、すなわち向きが存在しますが、何故向きが存在するのか？ということが、
こんがらがって全然分からなくなってしまいました。
水のある1点に石を落としたとすると、石の落下点を中心に波が円状に広がっていきますよね。
この現象は、石が落とされた点に生じた水の変位が周りに伝わっていくことで起きる現象で、
周りに対照に作用しますから、結果として円形に広がっていくんですよね。
ここで、石を落としてからある時間が経過したことを考えると、
波の円がある程度の大きさになっています。
円周上の1点を考えると、円に対して外向きに、速度を持っています。
ここが、疑問です。
時間を止めて考えてみれば、円になった波の円周上のある1点は、周りの水位とは違います。
つまり、変位を持っています。
そうすれば、その点から再び、円状に変位が伝わっていくはずです。
なのに、何故円に一度広がった波は、外側にしか広がらないのでしょうか？
よく考えると、この原理はいつだか習ったホイヘンスの原理そのものです。
ホイヘンスの原理は、ある瞬間の波から、次の瞬間の波の形状を決めるため、
素元波というものを考えますよね。
自分が考えたものは、その素元波と同じものということになりそうです。
ネット上より画像を拝借しますが、素元波で検索してみるとこんなイラストが見つかりました。
http://www.cybernet.co.jp/codev/lecture/hitorigoto/image/p_07b_01.gif
このイラストでは、円状の素元波が描かれていますが、波の進行方向のみ、半円だけが描かれています。
進行方向後ろ側の、残りの半分の疎密波はどうして無いのでしょうか？
仮に後ろ半分の素元波を考えてしまうと、波は後ろにも進み始めます。
後ろに進んだ波は、さらにまた後ろの素元波によって後ろに進みだし・・・
もはや、どんな形状の波になるか分かりません。
運動量を持った物体が進んでいるなら、慣性があるから進行方向が決まるのだ。
という話は分からなくもないのですが、
水の波の例で言えば、水はその場で上下動しているだけで、波の進行方向に対して運動量は持っていないというか、
波の進行方向を区別するような仕組みが無いように思えてしまいます。
分かりにくい文章ですが、何となく伝わりますでしょうか。
あれこれ考えてみたのですがドツボにハマるばかりで・・・
数式的にではなく直感的に理解できるような回答を頂ければ幸いです。
お礼
◎回答いただき有難う御座いました。 小生…英語に弱く、まったく分かりませんが拝見しているだけで楽しんでいます。 有難うございました(^J^)