水波是横波还是纵波？

水波是横波还是纵波？

水波到底是一个什么样的存在？它到底是横波还是纵波？

不能PIV，我们就来仿真看看：

虽然水波非常常见，但是就像生活中的很多平常的事物一样，我们却很难抓住它们。但还是能想办法搞出一个清晰的水波：

再放一个慢速版的：

可见，一个小小的水波，经历了产生、传播、反射、合并等多个过程，不可谓不命途多舛。

上图的仿真结果告诉我们，水波大概有产生、传播、反射、合并等过程。我们分开看看这几个过程的特点：

水波的产生是由于板子搅动水面引起的。由于水从板子底下钻过去需要时间，这就造成了板子右侧水面被抬高、左侧被抽低，也就是水波的初形态。请看：

水波产生之后并不会马上消失，而是会继续周围运动，在板子运动到右边极限位置时，板底的回流非常明显，这个时候板的左侧已经先于板子形成波峰了：

右侧的波峰继续向前运动，直到碰到壁面反射，注意，这个时候后浪已经开始从身后涌来：

二者发生碰撞合并，原地消失：

这便是水波可能会有的一些遭遇。生于不安，一路前行，碰壁，直到遇到一个和他狭路相逢的对手，就此GG。

我们知道，不管什么形式的运动，它总会受到各种各样的力，而这个力便是促使它发生某种运动的原因。关于水波传播的动力学，我们最喜欢讨论的便是它受到的重力和表面张力，但在展示上却不甚直观。所以判断水是纵波还是横波，直接观察其运动学特征即可。

我们在下面这些图中间的位置蹲点，看看水波过去的时候这里会发生什么（江湖人称欧拉法）。图中的颜色表示水压的大小，箭头表示某处水运动速度的大小和方向。

所以，当一个水波的波峰经过观察区的时候，我们看到的实际上是一个宏观的流动现象。而该流动在水平和垂直方向都近似于正弦运动，并且水平速度相对垂直速度有一定的滞后：

也就是说，水波既有横波也有纵波，其整体的运动是二者的叠加。

再放一个视频版的水波运动图，方便仔细观察（善用暂停）：

参考：使用水平集、相场和动网格的自由表面建模：比较