В применении к океанографическим материалам последние две формулы дают числовые значения, мало отличающиеся между собой в каждой определенной исследуемой точке. Обе они показывают, что в поверхностных слоях (примерно до 50 м) водные массы океана часто оказываются в неустойчивом состоянии (Е 0, Е 0). Затем на глубине около 75 м наблюдается наибольшая устойчивость. Далее она падает и на больших глубинах стремится к нулю, оставаясь положительной. Значит, в придонных слоях океана воды находятся примерно в безразличном равновесии [1].[ ...]
В начале XIX в. академик Э. X. Ленц, участвовавший в замечательных кругосветных плаваниях русских военных кораблей, предложил простейшую схему циркуляции вод мирового океана. Для простоты он рассматривал воды, покрывающие всю Землю слоем постоянной толщины. Принимая во внимание высокую температуру тропических вод на поверхности океана и низкую температуру их у дна, Ленц высказал предположение о том, что холодные воды пришли туда из высоких широт в мощном конвекционном потоке, вызванном резкими различиями в тепловом режиме разных широтных поясов. Из условия неразрывности следует, что приток холодных вод из высоких широт в низкие широты понизу должен сопровождаться оттоком теплых вод в противоположном направлении поверху. Простая схема Ленца, разумеется, далека от истинной картины и представляет интерес лишь как первая кинематическая модель циркуляции в мировом океане.[ ...]
Действительные кинематические условия в океане и в отдельных морях чрезвычайно сложны ввиду преобладающей роли дрейфовых течений, сложного рассечения мирового океана материками и архипелагами и сложного рельефа океанического дна. Однако из множества частных кинематических схем можно извлечь наиболее типичные, представляющие принципиальный интерес.[ ...]
На рис. 3 представлены такие типичные схемы. На рис. 3, а изображена линия односторонней сходимости (конвергенции) потоков, а на рис. 3, в — линия двусторонней сходимости. В большинстве случаев это соответствует опусканию тяжелых масс под массы более легкие, увлекаемые поверхностным течением. На рис. 3, г дан вертикальный разрез водных масс плоскостью, перпендикулярной к линии раздела. На рис. 3, д представлен другой вариант, соответствующий подходу легких масс слева направо. На рис. 3, б изображена линия расхождения (дивергенции) водных потоков, а на рис. 3, в — вертикальный разрез водных масс, соответствующий этому случаю (снова плоскостью, перпендикулярной линии раздела). Здесь видно, как поднимаются снизу вверх более тяжелые воды.[ ...]
Чередующиеся между собой линии сходимости и расходимости свидетельствуют о наличии волновых движений (рис. 3, ж) в разрезе вертикальной плоскостью и в плане. Тут линии проходят вдоль склонов волн на половине их высоты, и при простом синусоидальном профиле волн расстояния между каждыми двумя соседними линиями одинаковы.[ ...]
Иная картина наблюдается при наложении поступательного движения водных масс на движение волновое. Здесь расстояние между двумя линиями растягивается на участке, где направление поступательного движения со-падает с направлением линий тока на волне (рис. 3, к), и расстояние между двумя линиями укорачивается там, где поток направлен против линий тока на волне. При достаточно большой скорости поступательного движения водных масс этот второй участок исчезает, соответствующие линии сливаются между собой (рис. 3, и). При дальнейшем возрастании скорости поступательного движения исчезает и эта особенность поля скоростей и линии тока в плане приобретают вид, изображенный на рис. 3, л.[ ...]
Помимо линий сходимости и расходимости, в океане наблюдаются также и ясно выраженные точки сходимости или точки расходимоти. На рис. 3, н изображены линии тока близ такой точки в плане, а на рис. 3,п — в разрезе вертикальной плоскостью. Как видим, сходимость обусловлена здесь опусканием вод близ исследуемой точки. Аналогично точка расходимости создается там, где воды выходят снизу вверх вблизи исследуемой точки. Соответствующие схемы — в плане и в разрезе вертикальной плоскостью — можно получить по рис. 3, н и 3, тг, изменив направления стрелок на противоположные.[ ...]
В предыдущих параграфах были обрисованы причины, вызывающие движение в гидросфере, и были намечены характеристики состояния водной среды путем введения понятия о силовых полях и потенциале в различных точках этих полей. Остановимся теперь на основных уравнениях, которые помогут в дальнейшем перейти от качественных суждений к аналитическому исследованию водных потоков.[ ...]
Заметим, что те же основные уравнения понадобятся и в следующих главах, посвященных периодическим движениям вод.[ ...]
Исследуя динамическое равновесие какой угодно системы, можно применить к ней принцип д’Аламбера, гласящий, что при всяком динамическом равновесии сумма сил действующих, сил инерции и сил сопротивления равна нулю. Пренебрегая пока силами сопротивления,о которых в будущем придется вспомнить, применим принцип д’Аламбера к единице массы воды, положение которой в гидросфере определяется координатами х, у и 2, причем плоскость ХОУ горизонтальна и совпадает с поверхностью моря, а ось ОЪ направлена к центру Земли. Координатную систему примем левую, т. е. будем полагать, что ось ОХ приводится в положение ОТ путем вращения против Солнца.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Особые точки и линии в кинематике течений |
 |