Qualsiasi teoria dei flussi si basa su sistemi di equazioni idrodinamiche per le componenti del vettore velocità, che in ciascun caso specifico sono semplificate in base al problema. W. Ekman ha utilizzato due equazioni per le componenti del vettore velocità tu E v- proiezioni di flusso sull'asse X E A, tenendo conto di due sole forze che si bilanciano: la forza di attrito causata dal vento in superficie e la forza di Coriolis.
Il problema fu posto da F. Nansen, il quale, durante una spedizione sul Fram (1893 - 1896), notò una deviazione della deriva del ghiaccio verso destra rispetto al vento, lo spiegò con l'influenza della forza di Coriolis e chiese di verificare con una soluzione matematica. La prima soluzione fu adottata da W. Ekman nel 1902 e corrispondeva alle condizioni più semplici e allo stesso tempo generali: l'oceano è uniforme per livello, densità e viscosità, infinitamente profondo, vasto e soggetto all'azione di un vento costante ( presa lungo l'asse y). Anche il vento è illimitato e costante, il movimento è costante (stazionario). In queste condizioni, la soluzione sembrava:
Dove V o - velocità attuale sulla superficie dell'oceano; µ - coefficiente di viscosità dinamica; Con- densità dell'acqua; sch- velocità angolare di rotazione terrestre; ts- latitudine, asse z diretto verso il basso.
Le equazioni mostrano che la corrente superficiale devia dalla direzione del vento di 45° verso destra nell'emisfero settentrionale e verso sinistra nell'emisfero meridionale. Sotto la superficie la corrente diminuisce con la profondità in valore assoluto secondo una legge esponenziale e continua a deviare verso destra nell'emisfero settentrionale, e verso sinistra nell'emisfero meridionale. La proiezione sulla superficie dell'oceano di una curva spaziale che passa attraverso le estremità dei vettori di velocità (inviluppo) sarà espressa da una spirale logaritmica - una spirale di Ekman (Fig. 1).
Riso. 1.
All'orizzonte, la corrente ha una direzione opposta a quella di superficie, e la velocità è uguale (circa il 4%) a quella di superficie, cioè la velocità praticamente diminuisce (bisogna ricordare lo stesso andamento durante le onde). Questo orizzonte, chiamato profondità di attrito, è stato definito da Ekman utilizzando la formula
e viene chiamato l'intero livello Ekmaniano, O strato di attrito.
La profondità dell'attrito dipende quindi dalla latitudine del luogo. Questa profondità varia da un valore minimo al polo ad un massimo (infinito) all'equatore, dove il seno di latitudine è zero. Ciò significa che, secondo la teoria, la corrente del vento all'equatore dovrebbe estendersi fino al fondale, cosa che in natura non avviene. Lo spessore dello strato di corrente eolica è praticamente limitato a diverse decine di metri.
Resta da determinare dove viene trasferita l'acqua dell'intero strato se le correnti su orizzonti diversi hanno direzioni diverse. La risposta può essere trovata integrando le componenti verticali della velocità attuale. Si è scoperto che il trasferimento dell'acqua nella corrente del vento, secondo Ekman, avviene non lungo il vento, ma perpendicolarmente ad esso, lungo l'asse x dell'ascissa. Questo è facile da capire, poiché la teoria si basa sul presupposto dell'equilibrio tra la forza di attrito (è diretta lungo l'asse delle ordinate in direzione positiva) e la forza di Coriolis. Ciò significa che quest'ultimo deve essere diretto lungo l'asse delle ordinate verso valori negativi, e per questo il trasferimento di massa deve essere diretto lungo l'asse delle ascisse in direzione positiva (per l'emisfero settentrionale a destra).
La teoria di Ekman permette anche di ottenere una formula per la relazione tra le velocità del vento W e correnti superficiali V 0:
Nella formula (3), il coefficiente di proporzionalità alla velocità del vento W(0,0127) viene chiamato coefficiente del vento.
Poi Ekman (1905) applicò la sua teoria ad un mare di profondità finita. Si è scoperto che la soluzione dipende dall'argomento principale: il rapporto tra la profondità del luogo e la profondità dell'attrito. Da questo dipendono la velocità della corrente del vento, l'angolo di deviazione della corrente dal vento e la forma della curva che avvolge i vettori della corrente. Quando l'angolo di deviazione del flusso sulla superficie è 21,5°, quando l'angolo è inferiore a 5°, la direzione cambia leggermente in profondità dalla superficie e quando la direzione del flusso è la stessa in tutto lo strato. Il valore della velocità in basso diventa zero.
In prossimità della costa la struttura della corrente eolica diventa più complessa. Nel caso ideale, quando la riva è una parete verticale con una profondità superiore a 2 D e il fondo si avvicina perpendicolarmente a questo muro, si forma un sistema di correnti a tre strati. Profondità dello strato superiore D ha una struttura normalmente sviluppata della spirale di Ekman; al di sotto si trova uno strato con una velocità di flusso verticalmente costante diretta lungo la riva - questo flusso gradiente. In uno strato situato verso l'alto dal basso ad una distanza D (strato di attrito inferiore), la velocità del flusso diminuisce e cambia direzione lungo la stessa spirale dal valore di velocità dello strato intermedio a zero in fondo. Un diagramma di tale struttura della corrente costiera è mostrato in Fig. 2. Esso illustra la circolazione costiera dell'acqua durante un vento impetuoso, quando il flusso d'acqua risultante è diretto lontano dalla costa. Il vento è diretto in modo che la costa si trovi sul lato sinistro (il diagramma è riportato per l'emisfero settentrionale). Con un vento opposto, si ottiene uno schema simile nel caso di un'ondata, e un vento perpendicolare alla riva non produrrà né un'ondata né un'ondata. Questo è un vento neutro. Questo schema non si verifica nella sua forma pura, anche se vicino a coste profonde (ad esempio, vicino alle coste caucasiche e di Crimea del Mar Nero) si può osservare una situazione simile, che porta, in caso di impennata, alla risalita (vedi 10.5.2). .
Riso. 2. Schema della struttura della corrente in prossimità della riva profonda nella sezione ( UN) e pianificare ( B) (secondo Ekman)
Sulle coste poco profonde, dove il maggiore effetto di ondata è creato dai venti in direzione perpendicolare alla costa (ad esempio, nel Golfo di Finlandia e Taganrog), e la sua direzione parallela alla costa sarà neutrale.
Basandosi sulla teoria di Ekman, la ricerca sulle correnti eoliche si è sviluppata e continua a svilupparsi. Ad esempio, sono state sviluppate teorie sulla corrente del vento mare poco profondo varie forme. È stato determinato il ruolo dei cambiamenti del livello del vento nella formazione dello schema delle correnti d'acqua negli oceani mondiali. Si è scoperto che sotto l'influenza del vento irregolare compaiono pendenze della superficie dell'acqua, che inizialmente cambiano poco il campo di densità. Se il vento soffia a lungo, il campo di densità viene riorganizzato. L'acqua meno densa negli strati superiori, sotto l'influenza della forza di Coriolis e del vento, scorre verso un livello elevato (il lato destro della corrente nell'emisfero settentrionale), e l'acqua più densa in profondità scorre verso un livello e una pressione inferiori ( il lato sinistro della corrente).
CORRENTE DEL VENTO - una corrente oceanica causata dal vento sulla superficie dell'acqua, specialmente in quelle parti dell'Oceano Mondiale dove il regime del vento è abbastanza stabile, ad esempio alle medie latitudini dell'emisfero meridionale.
Dizionario dei venti. - Leningrado: Gidrometeoizdat. L.Z. Merda. 1983.
Scopri cos'è "CORRENTE DEL VENTO" in altri dizionari:
corrente del vento- corrente di deriva Una corrente superficiale che si verifica a seguito del trasferimento di energia dal vento alle acque oceaniche superficiali. A volte chiamata deriva di Ekman o deriva del vento, la vera risposta delle acque superficiali è di breve durata... ... Guida del traduttore tecnico
corrente del vento- Corrente marina causata dalla pressione del vento sullo strato superficiale dell'acqua. Sin.: corrente d'onda... Dizionario di geografia
Parabrezza- Parabrezza panoramico di una Edsel Corsair del 1959. Il parabrezza, o parabrezza, è uno scudo trasparente installato davanti all'abitacolo di un'auto (o altro veicolo) per proteggere il conducente e i passeggeri dai veicoli in arrivo... ... Wikipedia
corrente d'onda- Corrente marina causata dalla pressione del vento sullo strato superficiale dell'acqua. Sin.: corrente del vento... Dizionario di geografia
corrente monsonica- Corrente eolica superficiale (fino a una profondità di circa 200 m) negli oceani e nei mari con cambiamenti stagionali di direzione causati dai monsoni... Dizionario di geografia
Vento (deriva) Corrente oceanica a sud di 65° S. sh., derivante sotto l'influenza dei venti orientali dominanti. Larghezza del P.a. t. circa 250 miglia. Copre l'Antartide in un anello quasi continuo... Dizionario dei venti
LAGO- uno specchio d'acqua circondato da terra. Le dimensioni dei laghi variano da quelli molto grandi, come il Mar Caspio e i Grandi Laghi del Nord America, a minuscoli specchi d'acqua che misurano poche centinaia di metri quadrati o anche più piccoli. L'acqua al loro interno può essere fresca,... ... Enciclopedia di Collier
lago- uno specchio d'acqua naturale situato in una depressione della superficie terrestre (bacino lacustre). I laghi sono alimentati da atm. precipitazioni, deflusso superficiale e sotterraneo. In base al loro bilancio idrico, i laghi si dividono in laghi correnti (quelli da cui scaturiscono uno o più fiumi) e laghi drenanti (senza... Enciclopedia geografica
correnti marine- movimenti di traslazione delle acque dell'Oceano Mondiale causati dal vento e dalla differenza delle loro pressioni sugli stessi orizzonti. Le correnti sono il principale tipo di movimento dell'acqua e hanno un enorme impatto sulla distribuzione della temperatura, della salinità e... ... Libro di consultazione enciclopedica marina
controcorrente inferiore- Corrente negli strati inferiori dell'acqua, che compensa la corrente del vento superficiale... Dizionario di geografia
Correnti del vento correnti delle acque superficiali degli oceani e dei mari derivanti dall'azione del vento sulla superficie dell'acqua. Lo sviluppo del flusso del vento avviene sotto l'influenza combinata di forze di attrito, viscosità turbolenta, gradiente di pressione, forza di deviazione della rotazione terrestre, ecc. La componente vento di queste correnti, senza tener conto del gradiente di pressione, è chiamata corrente di deriva. In condizioni di venti stabili nella direzione, si sviluppano potenti correnti di vento, come gli alisei settentrionali e meridionali, la corrente dei venti occidentali, ecc. La teoria del flusso del vento è stata sviluppata dallo svedese V. Ekman, il Scienziati russi V. B. Shtokman e N. S. Lineikin, americano G. Stoml.
Grande Enciclopedia Sovietica. - M.: Enciclopedia sovietica. 1969-1978 .
- Erosione eolica
- Turbina eolica
Scopri cosa sono le "correnti del vento" in altri dizionari:
CORRENTI DERIVATIVE- correnti di vento nell'oceano causate da venti persistenti e di lunga durata. Si distinguono per la costanza delle caratteristiche annuali con una notevole differenza in quelle stagionali (Corrente del Golfo, Kuroshio, correnti di deriva degli alisei, ecc.). Enciclopedico ecologico... ... Dizionario ecologico
correnti marine- movimenti di traslazione delle acque dell'Oceano Mondiale causati dal vento e dalla differenza delle loro pressioni sugli stessi orizzonti. Le correnti sono il principale tipo di movimento dell'acqua e hanno un enorme impatto sulla distribuzione della temperatura, della salinità e... ... Libro di consultazione enciclopedica marina
Correnti oceaniche mondiali- movimenti in avanti delle masse d'acqua negli oceani e nei mari, parte del ciclo generale dell'acqua dell'Oceano Mondiale. Sono causati dalla forza di attrito tra acqua e aria, dai gradienti di pressione che si formano nell’acqua e dalle forze di marea della Luna e del Sole. Su... ... Dizionario marino
Correnti derivate- correnti nei bacini artificiali causate dall'azione del vento. Vedi Correnti del vento...
CORRENTI DERIVATIVE- correnti di vento, temporanee, periodiche o permanenti, che si formano sulla superficie dell'acqua sotto l'influenza del vento. Si discostano dalla direzione del vento nell'emisfero settentrionale verso destra con un angolo di 30-45°. Nei bacini con acque poco profonde l'angolo è molto più piccolo, e su... ... Dizionario dei venti
Correnti marine- ...Wikipedia
Correnti oceaniche
Correnti oceaniche- Mappa delle correnti oceaniche mondiali 1943 Le correnti marine sono flussi costanti o periodici nello spessore degli oceani e dei mari del mondo. Esistono flussi costanti, periodici e irregolari; correnti superficiali e subacquee, calde e fredde. In... ...Wikipedia
correnti marine- (correnti oceaniche), movimenti di traslazione delle masse d'acqua nei mari e negli oceani, causati da varie forze (azione di attrito tra acqua e aria, gradienti di pressione che si formano nell'acqua, forze di marea della Luna e del Sole). Sul… … Dizionario enciclopedico
Correnti di densità- correnti di gradiente, correnti nei mari e negli oceani, eccitate da gradienti di pressione orizzontali, causati da una distribuzione non uniforme della densità acqua di mare. Insieme alle correnti del vento (Vedi Correnti del vento) P costante.... ... Grande Enciclopedia Sovietica
Le correnti del vento portano ad un flusso d'acqua dal lato sottovento del bacino e ad un'impennata sul lato sopravvento. Il risultante gradiente di pressione orizzontale, diretto nella direzione opposta al vento, provoca uno dei tipi di correnti di compensazione profonde. [...]
Le correnti del vento nei bacini artificiali, nei laghi, nelle baie e negli estuari interagiscono quasi sempre con le correnti catabatiche o di sessa. Allo stesso tempo, modificano la distribuzione verticale della velocità delle correnti di deflusso o di sessa, e in alcuni casi creano addirittura sistemi di circolazione dell'acqua unici in qualsiasi area o addirittura nell'intero bacino.[...]
La corrente del vento si osserva negli strati superficiali con una profondità media di 0,4 profondità del serbatoio (H); ha la stessa direzione del vento e la sua velocità varia da r0 in superficie a zero alla profondità di 0,4 N. Al di sotto si trova uno strato di flusso compensativo, che ha direzione opposta al vento. . Quando si scaricano le acque reflue vicino alla riva (cosa che di solito avviene), le condizioni peggiori si creano nel serbatoio con il vento lungo la riva, in direzione della presa d'acqua più vicina5 Questo caso è considerato ulteriormente.[...]
Le correnti che si verificano con la partecipazione delle forze di attrito sono correnti di vento causate da venti temporanei e di breve durata e correnti di deriva causate da venti consolidati che agiscono a lungo. Le correnti del vento non creano un'inclinazione livellata, ma le correnti di deriva portano ad un'inclinazione livellata e alla comparsa di un gradiente di pressione, che determinano la presenza di una corrente di gradiente profondo nelle zone costiere. [...]
CORRENTE DEL VENTO - movimento dell'acqua sotto l'influenza del vento.[...]
Durante i temporali intensi, in coincidenza con le maree primaverili, si verificano velocità massime di trasporto di sedimenti, poiché le correnti sono intensificate dalla mareggiata e/o dalle correnti eoliche (Fig. 9.50, B). Nelle zone prossimali, l'erosione produce canali poco profondi, superfici piane di erosione e depositi residui di ciottoli. Nelle zone a valle si verifica una rapida migrazione delle forme del fondo, inclusa la formazione di dune a mezzaluna con deposizione distale di strati di sabbia tempestosa più sottili. La copertura sedimentaria risultante ha maggiori possibilità di preservarsi.[...]
Oltre alle correnti eoliche, anche altri due fenomeni possono svolgere un ruolo importante nel quadro idrodinamico dei corpi idrici interni. Sotto l'influenza del vento, le superfici isobariche si inclinano, il che a sua volta provoca un cambiamento nell'angolo di inclinazione del termoclino e nel livello della superficie. Con la cessazione del vento compaiono nell'invaso oscillazioni di lungo periodo, dette sesse (Fig. 4.17).[...]
Poiché le correnti del vento dipendono dal regime del vento in una o nell'altra zona, i parametri sopra indicati sono accettati per la parte europea. URSS secondo le stazioni meteorologiche e tenendo conto di un aumento della velocità del vento di circa il 20%. Tutti i calcoli sono stati effettuati per correnti di vento con una velocità media del vento di 5,5 m/sec. Si è così ottenuta la formula 10.21 per un caso particolare con i parametri sopra indicati.[...]
Si stima che la velocità delle correnti del vento negli strati superiori e inferiori del Mar Caspio vicino a Baku sia pari al 2,0-2,5% della velocità del vento. Per le altre coste marittime questo valore raggiunge il 3-5%.[...]
Le correnti di vento unidirezionali sono state studiate, come notato sopra, in un impianto la cui progettazione predeterminava la formazione di una circolazione dell'acqua su un piano orizzontale sotto l'influenza del vento.[...]
In un flusso di vento unidirezionale, è stato chiaramente rilevato un cambiamento nella distribuzione verticale di OG con un cambiamento nel rapporto H/k. A H/k 1.0, i valori di sn diminuivano dalla superficie dell'acqua, dove erano maggiori, fino all'orizzonte (0.2... 0.4)R, e poi diminuivano in modo molto graduale o praticamente non cambiavano fino al fondo. (vedi Fig. 3.7). I valori a H/k 1.0 diminuivano dolcemente dalla superficie all'orizzonte (0.5...0.8)R, e poi aumentavano dolcemente verso il basso, così che in superficie e sul fondo risultavano essere vicini e addirittura pari. Un'ulteriore diminuzione di N/c a 0,4-0,6 ha portato ad un livellamento della distribuzione di st„ verticalmente. [...]
I materiali provenienti dallo studio delle correnti in condizioni naturali e in installazioni di laboratorio mostrano che il grado di influenza della corrente del vento sulla corrente catabatica aumenta, a parità di altre condizioni, con un aumento della velocità del vento e con una diminuzione della velocità della corrente catabatica o corrente di seiche.[...]
In condizioni naturali, le correnti del vento sono spesso disturbate da correnti sismiche, di deflusso o residue. A questo proposito, dai dati di misurazione è raramente possibile ottenere diagrammi con una variazione verticale graduale della velocità e una direzione del flusso stabile nel tempo a diversi orizzonti. Solo nei casi in cui le correnti sulle singole verticali vengono misurate per un lungo periodo e queste misurazioni sono accompagnate dalla registrazione del vento, del livello dell'acqua e delle onde, da molti diagrammi è possibile selezionare quelli che soddisfano le condizioni delle correnti del vento quasi stazionarie. Misurazioni di questo tipo sono state effettuate da gruppi di spedizione dell'Istituto idrologico statale sui bacini idrici Kairakkum, Kakhovsky e Kremenchug e su diversi piccoli laghi. Diversi diagrammi ottenuti da queste misurazioni sono mostrati in Fig. 4.16. I maggiori gradienti di velocità verticale nella maggior parte di questi diagrammi sono confinati agli strati superficiali e inferiori, mentre i più piccoli alla parte centrale del flusso.[...]
In un flusso di vento multidirezionale si formano più spesso formazioni di vortici con asse di rotazione verticale o inclinato che in un flusso di vento unidirezionale. Sono espressi più chiaramente e si verificano più spesso nell'area di influenza del flusso compensatorio. Le più grandi formazioni di vortici con asse di rotazione verticale penetrano nell'intero spessore della zona d'azione della corrente di compensazione (Fig. 2.5) e penetrano anche parzialmente nella zona d'azione della corrente di deriva.[...]
Per il pieno sviluppo della corrente eolica, a differenza delle onde, è necessario che l'intera massa d'acqua del bacino inizi a muoversi in base all'apporto di energia eolica e alle perdite di energia: attrito nella colonna d'acqua. Pertanto, a parità di velocità, di vento e di altre parità di condizioni, la durata di sviluppo della corrente eolica sarà più lunga nel bacino in cui più profondità e il tempo di salita delle onde in questi bacini sarà approssimativamente lo stesso. Questa circostanza può essere confermata con un esempio. La durata dello sviluppo delle correnti eoliche, ad esempio, in un lago. Baikal (Yasr = 730 m) con una velocità del vento di 10,5 m/s, secondo i calcoli sopra menzionati, è di 60-110 ore, e la durata dello sviluppo delle onde per la sezione centrale, secondo il lavoro, è di circa 18 ore [...]
Sebbene le correnti di marea siano bidirezionali, lineari o circolari, effettuano un trasporto prevalentemente unidirezionale di sedimenti a causa del fatto che 1) le correnti di flusso e riflusso solitamente non sono uguali in termini di forza massima e durata (Fig. 7.39, e); 2) le correnti di flusso e riflusso possono seguire vie di trasporto reciprocamente esclusive; 3) l'effetto ritardante associato alla marea circolare ritarda l'apporto di sedimenti; 4) una corrente di marea unidirezionale può essere potenziata da altre correnti, ad esempio una corrente di vento alla deriva. L'interazione di questi processi è ben dimostrata dall'esempio dei mari più studiati al mondo, ovvero i mari dell'Europa nord-occidentale, il cui regime idrodinamico è in parziale equilibrio con le forme della superficie del fondale e le direzioni dei sedimenti trasporto.[...]
Sarkisyan A. S. Calcolo delle correnti di vento stazionarie nell'oceano // Izv. Accademia delle Scienze dell'URSS.[...]
Quando si studia la struttura verticale delle correnti del vento, la massima attenzione deve essere prestata alle formazioni di vortici più grandi, poiché hanno la maggiore energia di movimento e determinano, ad esempio, processi come il mescolamento verticale dell'acqua.[...]
I tipi considerati di strutture a vortice delle correnti eoliche, sebbene siano tipici, non esauriscono l'intera possibile varietà di processi di movimento delle particelle anche per le condizioni di vento e onde specificate.[...]
Come è noto (vedi § 73), con la profondità la velocità della corrente diminuisce e la sua direzione cambia. Ad una certa profondità la corrente può avere verso opposto a quello di superficie. Un'inversione della direzione del flusso non è sempre il risultato dell'effetto geostrofico. Nei bacini di dimensioni limitate ciò è spesso dovuto alla formazione di una corrente di compensazione. In prossimità della costa le correnti eoliche provocano fenomeni di deriva o di surge. Appare un'ulteriore pendenza della superficie dell'acqua, diretta contro il vento. Di conseguenza, sotto l'influenza della gravità, si sviluppa una controcorrente a gradiente profondo (corrente di compensazione), che aiuta a mantenere l'equilibrio dell'acqua nel lago. In questo modo si forma un flusso misto.[...]
Per le correnti di vento unidirezionali quasi costanti, la durata dell'esistenza di grandi formazioni di vortici si è rivelata vicina ai valori medi sopra indicati, ma questa informazione è approssimativamente approssimativa, poiché è stata ottenuta contando il numero di fotogrammi di ripresa con ascendenti e traiettorie discendenti delle particelle. [...]
Sono stati fatti alcuni progressi nel calcolo del campo di flusso dal campo del vento, dalle correnti superficiali e profonde, tenendo conto dei cambiamenti nel campo di densità. Tuttavia, l'insufficiente conoscenza dei parametri reali (ad esempio il coefficiente di viscosità) non consente di considerare risolto il problema delle correnti eoliche. Pertanto, insieme ai calcoli teorici del campo di moto, fino a tempi recenti sono stati ampiamente utilizzati metodi semi-empirici per risolvere problemi applicati.[...]
Nelle baie strette predominano le correnti di sessa e di gradiente, che si formano quando ci sono dislivelli tra il bacino e la baia e agiscono prevalentemente lungo l'asse longitudinale della baia. Il ruolo delle correnti eoliche in tali condizioni è insignificante, soprattutto in presenza di sponde alte.[...]
Molte informazioni sui cambiamenti nella velocità superficiale delle correnti del vento nelle zone costiere di acque poco profonde sono state ottenute presso l'Istituto Idrologico Statale principalmente da misurazioni aeree, e informazioni sui cambiamenti nella velocità media sulle verticali sono state ottenute da misurazioni effettuate da galleggianti profondi da barche . Analisi precedenti hanno mostrato che la maggior parte delle misurazioni indica un cambiamento insignificante nella velocità delle correnti del vento attraverso la larghezza della zona. Tuttavia, con un esame differenziato dei dati di misurazione precedentemente ottenuti e di quelli nuovi, è stato possibile identificare differenze nelle tendenze dei cambiamenti di velocità lungo la larghezza della zona costiera di acque poco profonde a direzioni diverse vento rispetto alla costa.[...]
È stato sopra dimostrato che nelle fasi finali dello sviluppo di una corrente di vento unidirezionale in profondità nella colonna d'acqua, si verifica la formazione di vortici ellittici, che possono coprire l'intero spessore del flusso, e nella direzione longitudinale superano la profondità di 8-10 volte. Insieme a queste formazioni strutturali più grandi, nel flusso si formano vortici più piccoli con asse orizzontale, che riempiono lo spazio all'interno di vortici grandi e lungo il loro contorno, nonché vortici di diverse dimensioni con assi di rotazione verticali o inclinati. Per lo più le stesse caratteristiche strutturali prevalgono nelle correnti di vento unidirezionali e nella fase quasi stazionaria dello sviluppo del processo.[...]
Nelle baie spalancate che comunicano liberamente con un bacino idrico, i processi di trasporto delle masse d'acqua sono solitamente determinati dalle correnti del vento. Sotto l'influenza del vento, delle onde e delle correnti del bacino, in tali baie si formano sistemi di macrocircolazione dell'acqua davvero unici.[...]
Sulla base della considerazione dei metodi proposti per stabilire le relazioni tra i criteri, è chiaro che la modellazione fisica delle correnti eoliche è un compito molto laborioso in relazione sia alla tecnica sperimentale che al ricalcolo dei dati di modellazione rispetto alle condizioni naturali. Tuttavia, esperimenti precedenti mostrano che i costi di manodopera e denaro sono spesso ripagati dal grande valore dei materiali risultanti.[...]
Come esempio in Fig. 4.3, la linea spessa indica il corso del centro, e la linea tratteggiata mostra la posizione limite del limite inferiore della corrente di deriva nel campo di rilevamento, le cui dimensioni lungo il piano assiale del canale erano approssimativamente uguali al totale profondità del flusso. Le fluttuazioni nel limite inferiore della corrente di deriva aumentavano nei casi in cui aumentava la dimensione delle formazioni di vortici e quando la corrente del vento in via di sviluppo si sovrapponeva alla corrente residua.[...]
Gli studi hanno dimostrato che quando le acque reflue contenenti contaminanti entrano e vengono disperse utilizzando speciali dispositivi tecnici o correnti, i composti chimici vengono trasformati. Gli inquinanti dalla forma disciolta passano alla fase solida, accumulandosi nei sedimenti del fondo, oppure entrano in quegli organismi marini che, se non utilizzati dall'uomo, costituiscono cibo per i pesci. In questo caso è necessario tenere conto dell'influenza dei composti chimici sulla riva del mare, nonché dell'atmosfera quando le correnti del vento portano via la schiuma sotto forma di aerosol. Quest’ultimo fattore è stato scarsamente studiato, per cui attualmente è difficile valutarne l’impatto. Le emissioni di gas e polveri, come le acque reflue, attraversano fasi simili e, infine, come risultato dell'interazione nell'interfaccia acqua-aria, si verifica la dissoluzione attiva dei singoli composti.[...]
La validità di questa opinione può essere vista se si considerano i cronogrammi (Fig. 3.2) per tre diversi laghi: Ladoga, Beloye e Balkhash. Nei primi due laghi durante il periodo di registrazione, le correnti di vento hanno prevalso in direzioni relativamente stabili (Fig. 3.2a, b), mentre sul terzo lago hanno prevalso le correnti di sessa con un periodo variabile da 3 a 12 ore (Fig. 3.2). Tutti i cronogrammi mostrano chiaramente fluttuazioni nella velocità e nella direzione della corrente, nonostante il fatto che la prima di queste caratteristiche sia stata mediata su 176 s. I cronogrammi presentati ci permettono di concludere che le velocità istantanee in condizioni naturali variano entro limiti ancora più ampi rispetto a quelli mostrati in Fig. 3.2. Tuttavia, ottenere valori istantanei della velocità e della direzione del flusso in condizioni naturali, soprattutto nella zona dei movimenti oscillatori delle onde, è molto difficile.[...]
Di particolare interesse è il fatto che il diagramma generalizzato di Fig. 6.4 differisce in modo abbastanza significativo dai diagrammi ottenuti dalle misurazioni nel lago. Balkhash in condizioni di predominanza delle correnti di sessa, ma è vicino ai diagrammi ottenuti da misurazioni sotto l'influenza delle correnti del vento in serbatoi con profondità limitata.[...]
Utilizzando questa tecnica è facile verificare che la larghezza della zona coperta da una corrente di vento multidirezionale in profondità è solitamente 4-6 volte maggiore della larghezza della zona coperta, ad esempio, in prossimità della costa sopravvento da una corrente di vento unidirezionale in profondità. L'area della sezione trasversale coperta dal flusso gradiente in tali condizioni risulta essere 2,0-2,5 volte maggiore dell'area della sezione trasversale coperta dal flusso derivato. Le ragioni di queste differenze sono le differenze nel grado di turbolizzazione della corrente, significativamente maggiore nella zona d'azione di una corrente multidirezionale in profondità rispetto alla zona d'azione di una corrente unidirezionale.
I marinai hanno appreso della presenza delle correnti oceaniche non appena hanno iniziato a solcare le acque dell'Oceano Mondiale. È vero, il pubblico prestò loro attenzione solo quando, grazie al movimento delle acque oceaniche, furono realizzate molte grandi cose. scoperte geografiche, ad esempio, Cristoforo Colombo salpò per l'America grazie alla Corrente Nord Equatoriale. Successivamente, non solo i marinai, ma anche gli scienziati hanno iniziato a prestare molta attenzione alle correnti oceaniche e si sforzano di studiarle nel modo migliore e più approfondito possibile.
Già nella seconda metà del XVIII secolo. i marinai studiarono abbastanza bene la Corrente del Golfo e applicarono con successo nella pratica le conoscenze acquisite: dall'America alla Gran Bretagna camminarono con la corrente, e nella direzione opposta mantennero una certa distanza. Ciò ha permesso loro di rimanere due settimane davanti alle navi i cui capitani non avevano familiarità con la zona.
Oceanico o correnti marine chiamato movimenti su larga scala di masse d'acqua nell'Oceano Mondiale a velocità da 1 a 9 km/h. Questi corsi d'acqua non si muovono in modo caotico, ma secondo un certo canale e direzione, motivo principale per cui a volte vengono chiamati fiumi degli oceani: la larghezza delle correnti più grandi può raggiungere diverse centinaia di chilometri e la lunghezza può raggiungere diverse migliaia.
È stato accertato che i flussi d'acqua non si muovono in modo rettilineo, ma deviano leggermente lateralmente e sono soggetti alla forza di Coriolis. Nell’emisfero settentrionale si muovono quasi sempre in senso orario, nell’emisfero meridionale avviene il contrario.. Allo stesso tempo, le correnti situate alle latitudini tropicali (sono chiamate equatoriali o alisei) si muovono principalmente da est a ovest. Le correnti più forti si sono registrate lungo le coste orientali dei continenti.
I flussi d'acqua non circolano da soli, ma sono messi in moto da un numero sufficiente di fattori: il vento, la rotazione del pianeta attorno al suo asse, i campi gravitazionali della Terra e della Luna, la topografia del fondale, i contorni del continenti e isole, la differenza negli indicatori di temperatura dell'acqua, la sua densità, la profondità in diversi luoghi dell'oceano e persino la sua composizione fisica e chimica.
Di tutti i tipi di flussi d'acqua, i più pronunciati sono le correnti superficiali dell'Oceano Mondiale, la cui profondità è spesso di diverse centinaia di metri. La loro presenza è stata influenzata dagli alisei che si muovono costantemente nelle latitudini tropicali in direzione ovest-est. Questi alisei formano gli enormi flussi delle correnti equatoriali nord e sud vicino all'equatore. Una parte minore di questi flussi ritorna verso est formando una controcorrente (quando il movimento dell'acqua avviene in direzione opposta al movimento delle masse d'aria). La maggior parte di loro, quando entrano in collisione con continenti e isole, si rivolgono a nord o sud.
Correnti d'acqua calda e fredda
Va tenuto presente che i concetti di correnti “fredde” o “calde” sono definizioni condizionali. Quindi, nonostante il fatto che gli indicatori di temperatura dell'acqua scorrano della corrente del Benguela, che scorre lungo il promontorio Buona Speranza, sono 20°C, è considerato freddo. Ma la corrente di Capo Nord, che è uno dei rami della Corrente del Golfo, con temperature dai 4 ai 6°C, è calda.
Ciò accade perché le correnti fredde, calde e neutre hanno preso il nome dal confronto tra la temperatura dell’acqua e la temperatura dell’oceano circostante:
- Se gli indicatori di temperatura del flusso d'acqua coincidono con la temperatura delle acque circostanti, tale flusso è detto neutro;
- Se la temperatura delle correnti è inferiore a quella dell'acqua circostante, si dicono fredde. Solitamente scorrono da alte latitudini a basse latitudini (ad esempio, la Corrente del Labrador), o da aree dove, a causa delle elevate portate fluviali, l'acqua dell'oceano ha una ridotta salinità delle acque superficiali;
- Se la temperatura delle correnti è più calda dell'acqua circostante, vengono chiamate calde. Si spostano dalle latitudini tropicali a quelle subpolari, ad esempio la Corrente del Golfo.
Principali flussi d'acqua
Al momento, gli scienziati hanno registrato circa quindici grandi flussi d'acqua oceanica nel Pacifico, quattordici nell'Atlantico, sette nell'Indiano e quattro nell'Oceano Artico.
È interessante notare che tutte le correnti dell'Oceano Artico si muovono alla stessa velocità - 50 cm/s, tre di loro, vale a dire la Groenlandia occidentale, lo Spitsbergen occidentale e la Norvegese, sono calde, e solo la Groenlandia orientale è una corrente fredda.
Ma quasi tutte le correnti oceaniche dell'Oceano Indiano sono calde o neutre, con la corrente monsonica, somala, australiana occidentale e Cape Agulhas (fredda) che si muove ad una velocità di 70 cm/sec, la velocità delle altre varia da 25 a 75 cm. /sec. I flussi d'acqua di questo oceano sono interessanti perché, insieme ai venti monsonici stagionali, che cambiano direzione due volte all'anno, anche i fiumi oceanici cambiano il loro corso: in inverno scorrono principalmente verso ovest, in estate - verso est (un fenomeno caratteristico solo dell'Oceano Indiano).
Poiché l'Oceano Atlantico si estende da nord a sud, anche le sue correnti hanno una direzione meridionale. I flussi d'acqua situati a nord si muovono in senso orario, a sud in senso antiorario.
Un esempio lampante del flusso dell'Oceano Atlantico è la Corrente del Golfo, che, partendo dal Mar dei Caraibi, trasporta acque calde verso nord, dividendosi lungo il percorso in diversi corsi d'acqua laterali. Quando le acque della Corrente del Golfo si trovano nel Mare di Barents, entrano nell'Oceano Artico, dove si raffreddano e girano a sud sotto forma della fredda Corrente della Groenlandia, dopodiché ad un certo punto deviano verso ovest e si uniscono nuovamente al Golfo Flusso, formando un circolo vizioso.
Le correnti dell'Oceano Pacifico sono principalmente latitudinali e formano due enormi cerchi: settentrionale e meridionale. Poiché l’Oceano Pacifico è estremamente vasto, non sorprende che i suoi flussi d’acqua abbiano un impatto significativo su gran parte del nostro pianeta.
Ad esempio, le correnti degli alisei trasportano acque calde dalle coste tropicali occidentali a quelle orientali, motivo per cui nella zona tropicale la parte occidentale dell'Oceano Pacifico è molto più calda rispetto al lato opposto. Ma alle latitudini temperate dell'Oceano Pacifico, al contrario, la temperatura è più alta a est.
Correnti profonde
Per molto tempo, gli scienziati lo hanno creduto in profondità acque oceaniche quasi immobile. Ma presto speciali veicoli sottomarini scoprirono corsi d'acqua sia lenti che veloci a grandi profondità.
Ad esempio, sotto la Corrente Equatoriale dell'Oceano Pacifico, ad una profondità di circa cento metri, gli scienziati hanno identificato la Corrente sottomarina di Cromwell, che si muove verso est ad una velocità di 112 km al giorno.
Gli scienziati sovietici hanno scoperto un movimento simile dei flussi d'acqua, ma nell'Oceano Atlantico: la larghezza della corrente di Lomonosov è di circa 322 km e la velocità massima di 90 km al giorno è stata registrata ad una profondità di circa cento metri. Successivamente è stato scoperto un altro flusso sottomarino Oceano Indiano, tuttavia, la sua velocità risultò essere molto più bassa: circa 45 km al giorno.
La scoperta di queste correnti nell'oceano ha dato origine a nuove teorie e misteri, il principale dei quali è la questione del perché sono comparsi, come si sono formati e se l'intera area dell'oceano è coperta da correnti o lì è un punto dove l'acqua è ferma.
L'influenza dell'oceano sulla vita del pianeta
Il ruolo delle correnti oceaniche nella vita del nostro pianeta difficilmente può essere sopravvalutato, poiché il movimento dei flussi d’acqua influisce direttamente sul clima, sul clima e sugli organismi marini del pianeta. Molti paragonano l’oceano a un enorme motore termico alimentato dall’energia solare. Questa macchina crea un costante scambio d'acqua tra la superficie e gli strati profondi dell'oceano, fornendogli l'ossigeno disciolto nell'acqua e influenzando la vita degli abitanti marini.
Questo processo può essere rintracciato, ad esempio, considerando la Corrente Peruviana, che si trova in l'oceano Pacifico. Grazie all'innalzamento delle acque profonde, che sollevano verso l'alto il fosforo e l'azoto, il plancton animale e vegetale si sviluppa con successo sulla superficie dell'oceano, determinando l'organizzazione di una catena alimentare. Il plancton viene mangiato dai piccoli pesci, che a loro volta diventano preda di pesci più grandi, uccelli e mammiferi marini che, data l'abbondanza di cibo, si stabiliscono qui, rendendo la regione una delle aree più produttive dell'Oceano Mondiale.
Succede anche che una corrente fredda diventi calda: la temperatura media dell'ambiente aumenta di diversi gradi, provocando la caduta sul suolo di caldi acquazzoni tropicali che, una volta nell'oceano, uccidono i pesci abituati al freddo. Il risultato è disastroso: un'enorme quantità di piccoli pesci morti finisce nell'oceano, i pesci di grandi dimensioni se ne vanno, la pesca si ferma, gli uccelli lasciano i loro luoghi di nidificazione. Di conseguenza, la popolazione locale è privata del pesce, i raccolti vengono distrutti dalle forti piogge e guadagna dalla vendita del guano (escrementi di uccelli) come fertilizzante. Spesso possono essere necessari diversi anni per ripristinare l’ecosistema precedente.
