Механизм трения

Механизм трения

Механизм трения, что включает турбулентность, весьма сложен как для теоретического изучения, так и для наблюдений, и о нем известно страно мало. Поверхностный поток направлен мало вправо по отношению к ветру. Элементарные расчеты говорят о том, что его направление должно различаться от направления ветра на 45°, но эта теория, конечно, неприменима в подробностях. Исследовались и более сложные теоретические модели, но потому, что о природе турбулентности вблизи свободной поверхности практически ничего не известно, то эти модели слабо обоснованы. Интуиция, подкрепленная относительно малонадежными наблюдениями, разрешает предполагать, что угол отклонения значительно меньше — быть может, ближе к 10°. Достаточно определенно только то, что средний поток в экмановском слое должен быть направлен под прямым углом к ветру и что направления течений на различных глубинах должны образовать спираль. Мы также полагаем, что нижняя граница экмановского слоя находится на глубине около 100 м, с вероятным отклонением в несколько раз. О подробностях строения спирали и о механизме турбулентности, определяющий ее природу, мы знаем вправду мало.

Этот «экмановский поток» ведет к некоторым ответственным эффектам, конкретно замечаемым в некоторых районах Мирового океана. К примеру, на протяжении берегов Калифорнии и Перу наличие прибрежных гор ведет к отклонению ветров в нижних слоях воздуха так, что они дуют параллельно берегу. В каждом случае они дуют по направлению к экватору, и, так, средний экмановский поток направлен вправо по отношению к ветру у берегов Калифорнии и влево у берегов Перу, другими словами и в том и другом случае от берега. По мере того как поверхностная вода уносится от берега, на ее место поднимается вода из более глубоких слоев. Поднимающаяся вода заметно холоднее, чем прогретые солнцем поверхностные воды, что приводит к неудовольствию купающихся (а потому, что она, помимо этого, более насыщена органическими веществами, то доставляет наслаждение птицам и рыбакам).
Неспециализированный перенос в конкретно движимом экмановском слое редко превышает 2 т/сек через любой 1 м2 поверхности. Это большой поток воды, но он значительно меньше, чем перенос в главных океанских течениях. Эти течения приводятся в перемещение иным образом, тоже ветром, но косвенно. Чтобы видеть, как это происходит, взглянуть на Северную Атлантику. Не смотря на то, что ветры над этой частью океана существенно изменяются со временем, они имеют следующие самые устойчивые характеристики: около 45° с.ш. наблюдаются сильные западные ветры и около 15° с. ш. дуют северо-восточные пассаты с заметной компонентой, направленной с востока на запад. Возбуждаемый экмановский поток направлен в каждом случае вправо, так что и в том и другом случае вода переносится по направлению к району, именуемому Саргассовым морем с центром у 30° с. ш. Это скопление воды ведет не столько к поднятию уровня (он лишь приблизительно на один метр выше в центре района, чем по краям), какое количество к опусканию воды вглубь.
Если бы не континентальные границы, нагон вод имел бы большее значение. Потому, что вода постоянно стремится занять уровенное положение, нагонные воды, находящиеся выше широты 30°, переместились бы к северу, а воды, находящиеся ниже, — к югу. Движущая сила, подобно любой силе в Северном полушарии, подобающа отклонять поток вправо, так что в северной части океана развился бы сильный восточный поток, а в южной части — сильный поток на запад. Но на Земле в ее современном виде эти восточно-западные потоки блокируются континентами; лишь в Южном океане около Антарктиды существует до некоей степени вольный поток. При отсутствии континентов в океане, как и в воздухе, должен был бы преобладать восточно-западный перенос. В конечном итоге вероятна только часть такого перемещения, и опускание воды воображает более значительное явление, чем ее нагон.
Опускающиеся поверхностные воды давят на подстилающие слои воды. Для практических целей воду можно считать несжимаемой, так что поступление ее с поверхности вынуждает воды нижних слоев растекаться в стороны. направляться не забывать, что эта масса нижележащих вод вращается вместе с Почвой. По мере того как она выжимается в стороны, ее радиус вращения и, следовательно, момент инерции возрастают, и исходя из этого скорость ее вращения подобающа уменьшаться. Но, когда скорость уменьшается, вращение воды больше не «соответствует» вращению самой Почвы. Тут вероятны два следствия: или вращение воды должно соответствовать вращению Почвы, или вода подобающа переместиться к тем широтам, где ее новая завихренность будет соответствовать вращению Почвы. В природе в большинстве случаев происходит последнее. Следовательно, масса воды, вращение которой замедляется в следствии сдавливания по вертикали, подобающа двигаться по направлению к экватору, где вертикальная компонента вращения Почвы меньше; иначе, масса воды, вращение которой ускорилось за счет «растяжения» по вертикали, которое компенсирует сгон воды с поверхности, подобающа двигаться по направлению к полюсам.
В полосе шириной порядка двух тысяч миль на протяжении широты 30° этот косвенно возбуждаемый ветром поток переносит воду по направлению к экватору. Конечно, наряду с этим в районах океана, расположенных ближе к полюсам, количество воды не уменьшается, поскольку где-то обязан существовать обратный поток.

Добавить комментарий