Молекулярные движения

Молекулярные движения

Второй знакомый нам процесс вертикального переноса обусловливается скорее молекулярным перемещением, чем сдвигом скоростей метрового масштаба, вызываемым внутренними волнами. Молекулярные перемещения появляются потому, что тепло диффундирует от точки к точке значительно стремительнее, чем соль, в следствии чего соседние слои воды могут в определенных условиях скоро выйти из равновесия. В двухслойной совокупности с участием тепла и соли возможно было бы ожидать, что состояние будет являться устойчивым в любой момент, когда плотность верхнего слоя меньше плотности нижнего слоя. Но в зависимости от настоящего распределения тепла и соли могут появиться три разных обстановки: внутренне положение и неустойчивое положение, при котором сохраняются раздельные слои, в каждом из которых происходит конвективное размешивание.

В следствии лабораторных опытов, совершённых сотрудником Кембриджского университета Дж. С. Тернером и сотрудником Вудсхолского океанографического университета Генри Стоммелом, было обнаружено, что внутренне устойчивая совокупность образуется в том случае, если верхний слой есть в один момент более теплым и менее соленым, чем нижний слой; оба указанных компонента совместно содействуют формированию устойчивого перепада плотности на поверхности раздела. Внутренне неустойчивая совокупность образуется в том случае, когда верхний слой имеет более солёность и высокую температуру, чем нижний слой, при условии, что нижний слой первоначально есть более тяжелым из-за его более низкой температуры. Третья совокупность, характеризуемая конвективным размешиванием каждого слоя в отдельности, формируется, в случае если верхний слой имеет меньшую солёность и меньшую температуру, чем нижний слой, при условии, что в этом случае нижний слой первоначально имеет громадную плотность благодаря собственной солености.
В случае если создать экспериментально две последние совокупности, придав им резкие поверхности раздела, то перепад температур сгладится в следствии диффузии за пару минут, в то время как перепад солености останется практически неизменным. Причина этого заключается в том, что тепло диффундирует примерно в сто раз стремительнее, чем соль. В первом случае, когда теплая, более соленая вода залегает сверху, стремительная теплопотеря через поверхность раздела ведет к тому, что вода, расположенная конкретно над поверхностью раздела, становится тяжелее, чем менее соленая вода, находящаяся под этой поверхностью; менее соленая вода в один момент поглощает тепло и становится более легкой. В следствии образуется конвекционная совокупность, напоминающая доску, разлинованную на небольшие клеточки, представленные чередующимися ячейками соленой и менее соленой воды: первые опускаются, вторые поднимаются вверх; такое явление известно как конвекция в виде «солевых пальцев». Во втором случае (в то время как теплая соленая вода находится внизу) устойчивость совокупности на поверхности раздела возрастает потому, что происходит стремительная диффузия тепла вверх, но наряду с этим происходит сильное конвективное перемешивание в пределах каждого слоя.
Процесс конвекции в виде «солевых пальцев» поддерживается лишь в ограниченных пределах глубин под поверхностью раздела. В определенный момент отрицательный поток плавучести, обусловленный опусканием соленой воды, ведет к образованию толстого слоя, в котором происходит не сильный опрокидывающее турбулентное перемещение; так, появляется слой отлично перемешанной воды, где солёность и температура характеризуются средними размерами довольно первичных слоев. В опускающемся до громадной глубины столбе воды под
начальной поверхностью раздела может появиться последовательность чередующихся маломощных территорий «солевых пальцев» и замечательных слоев отлично смешанной воды, обусловливающий образование ступенчатых профилей с уменьшающимися солёностью и температурой. Подобным же образом над слоем теплой соленой воды появляется самоограничивающееся конвекционное перемещение. В этом случае над первичной поверхностью раздела формируется понемногу семейство ступеней. На вертикальном профиле таковой совокупности наблюдается солёности и ступенчатое возрастание температуры с повышением глубины. Представляется, что в зависимости от той либо другой резкости поверхности раздела может развиваться серия последовательных ступеней, в случае если солёности и градиенты температуры имеют подобное направление, разумеется, потому, что незначительные флуктуации скорости разрушают начальные градиенты, образуя территории с повышенной диффузией тепла.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *