지구과학 · 해파와 분산

수심이 바꾸는 해파의 속력

수심과 파장을 바꾸고, 심해파와 천해파의 파봉 속력·에너지 전달 속력을 비교해 보세요.

수심이 바꾸는 해파의 속력 개념 그림

시뮬레이션은 브라우저에서 실행됩니다. 실험 조건을 바꾸기 전에 학습 목표와 탐구 질문을 살펴보세요.

이 실험에서 알아볼 내용

깊고 얕음을 수심과 파장의 비로 판단하고, 물 입자의 진동·파봉의 전파·파군의 에너지 전달을 구별하세요.

교과와 단원

2022 개정 과학 계열 · 고급 지구과학 · 대기와 해양. 심해파와 천해파의 특성 중 수심·파장에 따른 전파 속력을 탐구합니다. 파군의 속력 비교는 심화 내용이며 지진 해일 발생 과정은 별도 범위입니다.

연계 성취기준: 12고지02-07

탐구 질문과 해설

1. 바다가 깊으면 모든 파도가 심해파일까요?

수심 h와 파장 λ의 비로 판단합니다. 같은 바다에서도 매우 긴 파장은 바닥의 영향을 받습니다. 보통 h/λ≥1/2이면 심해파, h/λ≤1/20이면 천해파 근사를 적용합니다.

2. 파봉이 지나가는 속도로 물과 에너지가 모두 이동할까요?

아닙니다. 선형 모형에서 물 입자는 제자리 부근에서 주기적으로 움직입니다. 파봉은 위상속력 c로, 좁은 파장 대역의 파군과 에너지는 군속력 cg로 이동합니다. 심해에서는 cg≈c/2, 천해에서는 cg≈c입니다.

모형의 가정과 실제 현상과의 차이

일정한 수심 h, 작은 진폭 0.1 m의 선형 표면 중력파입니다. k=2π/λ, ω²=gk tanh(kh), c=ω/k, cg=(c/2)[1+2kh/sinh(2kh)]를 사용합니다. 심해 근사 c≈√(gλ/2π), 천해 근사 c≈√(gh)를 비교합니다. 점은 해당 위치의 물 입자, 점선 타원은 선형 궤적입니다. 입자 운동은 깊어질수록 약해지며 해저에서는 연직 성분이 0입니다. 수면 높이와 입자 변위를 확대하고, 각 조건에서 입자들의 공통 확대율을 바꿉니다. 수심과 변위의 그림 축척은 다릅니다. 재생 10초에 모형의 3주기를 보여 주므로 화면 재생 시간은 실제 경과 시간이 아닙니다. 아래 화살표는 속력 비이며 파군 자체를 그린 것은 아닙니다. 쇄파·바람·해류·마찰·표면장력·비선형 표류·해안에 접근하는 천수 변형은 생략합니다. 고정 주파수 파도가 얕은 곳으로 이동하는 실험이 아니라 균일 수심 조건들을 비교합니다.

참고 자료

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블루랩은 조건을 직접 바꾸며 과학 개념을 탐구하는 가상 실험실이에요.

  1. 01

    궁금한 실험을 찾아요

    실험 이름, 개념, 단원으로 검색하거나 과학 분야를 선택해 보세요.

  2. 02

    한 번에 한 조건씩 바꿔요

    결과를 먼저 예상한 뒤 슬라이더를 움직여요. 현재 값과 단위를 함께 살펴보세요.

  3. 03

    관찰하고 다시 실험해요

    화면, 수치, 그래프를 비교해 보세요. 초기화를 누르면 처음 조건으로 돌아갑니다.

선생님을 위한 작은 팁

학생에게 결과를 예상하게 한 뒤, 한 가지 변수만 바꾸어 비교하도록 안내해 주세요. 각 실험 아래에서 모형의 가정과 참고 자료를 확인할 수 있습니다.

사이트 안에서는 별도 계정을 만들지 않아요. 실험 조건과 결과는 브라우저에서 계산합니다. 데이터 처리에 관한 자세한 내용은 개인정보 안내에서 확인할 수 있어요. 키보드의 Tab 키로 이동하고 방향키로 슬라이더를 조절할 수 있어요.