航跡波
航跡波（こうせきは）、または航走波（こうそうは）、引き波（ひきなみ）、曳き波（英: ship wave, sailing wave, wake）とは、流れの中で静止する物体、もしくは水面を航行する物体（船舶など）の下流側水面に生じる波のパターン。日本の船舶用語ではウェーキとも。
概要
水のような非圧縮性流体の表面を船舶が航行すると、船首が押しのけた流体が波（船首波）を生む。あらゆる波形がそうであるように船首波は波源から外に広がっていき、一般に摩擦や分散によってエネルギーが閾値以下となると消失する。多数の円形波が船舶の後方で重ね合わされることで、特有の形を持つ航跡波が作られる。
この過程はフルード数と呼ばれる無次元のパラメータによって特徴づけられる。
ケルヴィン波パターン
水鳥や船舶が水面を進むと、後方に一定のパターンの航跡波が生じる。これを最初に数学的に解明したのはケルヴィン卿であり、今日ではケルヴィン波（Kelvin wake pattern）と呼ばれている。
パターンの外観
このパターンは航跡の源が頂点となり、2本の航跡線がそこから伸びてVの字を作ったものである。パターンは2種類の波からなる（右図参照）。一つは稜線が船体からハの字型に広がる波（AB、AD）であり、多数が集まって航跡線を成す。もう一つは船の進行方向ACと直交する波（BCD）である。これらはそれぞれ「縦波」「横波」と呼ばれることがあるが、一般的な意味での縦波と横波とは異なる。縦波と横波が交わる頂点（B、D）はカスプと呼ばれる。カスプは波高が減衰しにくく、遠方まで伝わる特性がある。
航跡源の運動が十分遅ければ、進行方向とおよそ53°の角度をなす羽毛状の小波（縦波）が連なって航跡線となり、それぞれの航跡線は航跡源の経路からおよそ arcsin(1/3) = 19.47° だけ開く。合わせて39°開いたV字の内側には、曲線状の横波の連なりが作られる。それぞれの横波は航跡源の経路上に中心を持つ円弧で、横波から航跡源までの距離は円弧の半径に等しくなる。V字の外に波が出ることはない。広いパラメータ範囲にわたって、以上のようなパターンは航跡源の大きさや速さによらない。
これらの角度は媒質に固有の値ではない。粘性が低く、等エントロピーで非圧縮性の流体ならば常に同一の現象が起きる。またこの現象は乱流によるものではない。ここでの議論はすべて、理想流体に関する線形理論のみに基づいている。エアリー波を参照のこと。
パターンが変化するのは、速さが上昇して船体のフルード数がおよそ0.5以上となるときだけである。フルード数が増すにつれ、横波が減衰していくとともに、小波の中で振幅最大となる点が連なって、V字の内部に第二のV字を描く。その開き角は速さが増すとともに小さくなる。
その他の効果
ここまでに述べたのは、船の推進機が水に影響を与えない理想的な航跡である。一般に、現実の船が作るV字パターンの内側は、プロペラ後流と、角張っている船尾の背後に作られる船尾渦の影響を受けて不明瞭になる。また、船体が点波源ではなく大きさを持つこともパターンを変化させる。
水は静止している必要はなく、大きな川のように流れていても構わないが、その場合船体などの航跡源に対する水の相対速度を考えなければならない。
船尾もまた、船首波に似た波を作る。船首が水を押し退けて進むのに対して、船尾が進んだ後にできた空間には水が流れ込んでくるので、船尾波は船首波と逆位相となる。これらが強め合う干渉の条件を満たしていれば、振幅が大きい航跡波を生むことになる。このとき船は大きな造波抵抗を受ける。
規制と利用
マリーナなどでは、係留浮体に損害を与えたり、他の船舶の航行を妨げたりしないように、係留施設の周辺区域で航跡波を立てて航行することを禁止する場合がある。英国では動力付きのナロウボートが水路を航行する際、川岸を侵食する砕波となるほど大きな航跡波を立てることが禁じられている。この規則により、通常ナロウボートは4法定マイル毎時より低い速度で航行しなければならない。
航跡波はレクリエーションに利用されることがある。遊泳者や水上オートバイ、イルカのような水棲哺乳類は航跡波の波頭に乗ることができる。スポーツの一種ウェイクボードでは、航跡波はジャンプ台として用いられる。またウェイクサーフィンは航跡波に乗るサーフィンの一種である。水球では、クロールで泳ぎながら、腕が起こす航跡波によってボールを運ぶ技術をドリブルと呼ぶ。
53-61 (魚雷)に搭載された誘導装置は、目標の航跡波を追尾する『ウェーキホーミング（航跡追尾）方式』を採用している。