電磁波が横波な理由

光、電波、X線…すべて電磁波の仲間。でも物理の授業などでよく出てくるこのフレーズ──
「電磁波は横波である」

…って、いったいどういう意味なんでしょう？そして、なんで“横波”なのか、ちょっと気になりませんか？

そこには、電気と磁気が直角にふるえるという、電磁波特有の美しい構造が関係してるんです。

このページでは、「電磁波が横波になる理由」を、わかりやすくかみ砕いて解説していきます！

まず「横波」ってどういうこと？

電磁波の横波構造（電場Eと磁場Bが進行方向に直交）
電場Eと磁場Bが互いに直角で、波の進行方向にも直交して振動する。
「横波」として空間を伝わる基本形を模式的に示した図。
出典：『Electromagnetic wave EN』-Photo by Piotr Fita / Wikimedia Commons CC0 1.0

まず押さえておきたいのは、波には性質の違いがあるという点です。
ひと口に「波」と言っても、揺れ方にはちゃんと分類があります。

基本になるのが、次の2種類。

• 縦波（たてなみ）：波の進む向きと、振動の向きが同じ（例：音波）
• 横波（よこなみ）：波の進む向きと、振動の向きが垂直（例：水面の波）

音の波を思い浮かべるとわかりやすいですね。
空気が前後に押される動きが、そのまま波として伝わっていく。
これが縦波。

一方で、水面の波。
波自体は前に進むのに、水は上下に揺れるだけ。
進行方向と振動方向が直角。
これが横波です。

では、電磁波の場合はどうなるのか。

たとえば、電磁波が右方向へ進んでいるとします。

このとき内部では、 電場（電気のふるえ）は上下方向に、 磁場（磁気のふるえ）は前後方向に揺れています。

つまり──

• 進行方向
• 電気のふるえ
• 磁気のふるえ

この3つすべてが互いに直角（90度）。 進む向きに対して、振動が横方向にしか起こらない──これが「横波」の正体です。

だから電磁波は、迷いなく横波に分類されるわけですね。

電磁波は「電場と磁場の連携プレー」

電磁波の本質は、とてもきれいな連鎖構造にあります。

それが、 変化する電場が磁場を生み、変化する磁場がまた電場を生む
という循環。

このとき空間では、次のような役割分担が起こっています。

• 電場は、ある方向にふるえる（たとえば上下）
• その変化によって、直角方向の磁場が生まれる（たとえば左右）
• このセットが連続して、前方へと伝わっていく

どちらか一方が主役というわけではありません。
電気と磁気が、互いを生み出しながら進んでいく。
まさに息ぴったりの連携です。

その結果どうなるかというと、電磁波では進行方向に沿った振動が許されない構造になります。

電場も磁場も、進行方向に対して横にしか揺れられない──だから電磁波は横波になるのです。

偶然そうなっているわけではなく、この配置こそが、電磁波として成立するための必然。
ここを押さえると、「横波」という言葉がぐっと腑に落ちてきます。

横波だからできることもある！

ここまで見てきたとおり、電磁波が横波であるという性質は、単なる分類ではありません。
実はこの特徴、私たちの身の回りの技術にしっかり活かされています。

代表的なのが、次の2つ。

• 偏光：電場のふるえる方向がそろった光だけを通す（サングラスなど）
• アンテナの向き：電波の電場の向きに合わせて設計されている

どちらも共通しているのは、「電磁波が横方向にふるえる」という前提があること。
ここからは、それぞれをもう少しだけ詳しく見ていきましょう。

偏光：光の「ふるえ方」を選別できる

PexelsによるPixabayからの画像

光は電磁波です。
つまり、その正体は電場のふるえ。

ふつうの光では、電場はさまざまな向きにバラバラに揺れています。
でも偏光フィルターを通すと、 特定の方向にふるえている成分だけを選び出すことができます。

サングラスで反射光のギラつきが抑えられるのは、 まぶしさの原因になりやすい向きの電場をカットしているから。
横波であるがゆえに、「どの向きの光を通すか」をコントロールできるわけです。

アンテナの向き：電波は向きを合わせて受信する

地上波テレビ用UHF八木アンテナ（素子の向き＝偏波の向き）
電磁波は横波なので「振動の向き（偏波）」があり、受信アンテナはそれに合わせて向きを揃える。
写真のように素子（横方向にずらっと並ぶ細い金属棒）を縦向きにすると、垂直偏波の電波を受けやすくなる。
出典：『Three UHF Yagi television antennas』-Photo by Serge Nueffer／Wikimedia Commons Public domain

電波を受信するアンテナも、実はかなり向きに敏感です。

アンテナは、 電波の電場がふるえる向きに合わせて設計されています。
そのため、電場の向きとアンテナの向きがズレると、信号をうまく拾えなくなってしまいます。

テレビのアンテナを縦にしたり横にしたりするのも、見た目の問題ではありません。 電波の電場の向きに合わせて、受信効率を高めているからなんです。

電磁波が横波だからこそ、「向き」を意識した受信や制御が可能になります。