중복파

유체동역학에서 중복파(Clapotis)란 방파제, 방조제, 절벽과 같이 해안선이 수직인 곳에서 진행하는 표면파와 해안선에서 반사된 반사파가 서로 만나 합쳐저서 발생하는 정상파를 의미한다.^[1][2][3][4] 이렇게 만들어진 중복파는 수평이동이 없으나 고정된 마디와 반마디가 존재한다.^[5][6] 이런 정상파는 해안선 끄트머리의 벽을 침식시키며^[7] 해안 구조물에 심각한 손상을 줄 수 있다.^[8] 중복파라는 용어는 1877년 프랑스의 수학자이자 물리학자인 조제프 발랑탱 부시에스크가 처음으로 마치 파도가 '래핑'하는 듯이 보인다고 하여 프랑스어인 'le clapotis'로 이름붙였다.^[9][10]

벽에 반사되어 나오는 파동(빨강)과 벽으로 오는 파동(파랑)이 합쳐져서 만들어지는 중복파인 검정 파동.

들어오는 순수 단조 파동이 단단한 수직벽에 완전히 정상으로 반사되어 나가는 이상적인 중복파에서는^[11][12] 정상파의 파고는 벽에서 반파장 거리에서 들어오는 파동의 파고의 2배이다.^[13] 이 경우 심해파의 물 입자의 원운동이 반마디에서 수직속도만, 마디에서 수평속도만 남으며 직선형으로 바뀌게 된다.^[14] 정상파의 경우 운동 에너지가 위치 에너지로, 다시 위치 에너지가 운동 에너지로 바뀌며 서로 번갈아가며 거울처럼 위로 올라갔다 내려간다.^[15]

관련 현상

실제 세계에선 물의 깊이나 해안의 침전물 때문에 이상적인 상황과는 달라 순수한 중복파는 거의 보기 힘들다.^[15] 보다 현실적으로 들어오는 에너지 일부가 해안선에서 흡수되거나 흩어져^[16] 입사파의 100%가 온전히 반사되지 못하는^[11] 부분적인 중복파의 경우 물입자가 타원형을 그리며 움직이는 유사 정상파가 형성된다.^[17] 또한 바다에서 서로 반대 방향으로 움직이는 거의 같은 파장을 가진 파동이 서로 만나면서 유사중복파가 만들어질 수 있으나 진폭이 일정하지 않다.^[18] 유사중복파의 경우 마디 자체가 약간 수직운동을 하는 경우도 있다.^[18]

입사파가 벽에 수직으로 오지 않고 비스듬한 각도로 부딪힐 경우, 반사파는 입사파의 보각으로 반사되며 이 경우 격자형 중복파(clapotis gaufré)라는 십자 해칭 모양 간섭 패턴이 만들어진다.^[8] 이 경우 파동의 각각의 최고점은 입사파와 반사파의 교차점에서 만들어지며 구조물과 평행하게 움직인다.^[8]

같이 보기

• 거대파 (Rouge wave)
• 세이시