Геострофический ток является океаническим током , в котором градиент давление , сила уравновешивается эффектом Кориолиса . Направление геострофического потока параллельно изобарам , с высоким давлением справа от потока в северном полушарии и высоким давлением слева в южном полушарии . Эта концепция знакома по картам погоды, изобары которых показывают направление геострофических потоков в атмосфере. Геострофический поток может быть баротропным или бароклинным.. Геострофическое течение можно также рассматривать как вращающуюся волну на мелководье с нулевой частотой. Принцип геострофии полезен океанографам, поскольку он позволяет им делать выводы о океанских течениях по измерениям высоты поверхности моря (с помощью комбинированной спутниковой альтиметрии и гравиметрии ) или по вертикальным профилям плотности морской воды, снятым с судов или автономных буев. Основные течения Мирового океана , такие как Гольфстрим , Течение Куросио , Течение Агульяс и Антарктическое циркумполярное течение., все приблизительно находятся в геострофическом балансе и являются примерами геострофических течений.
Простое объяснение [ править ]
Морская вода естественным образом имеет тенденцию перемещаться из области высокого давления (или высокого уровня моря) в область низкого давления (или низкого уровня моря). Сила, толкающая воду к области низкого давления, называется силой градиента давления. В геострофическом потоке вода не движется из области высокого давления (или высокого уровня моря) в область низкого давления (или низкого уровня моря), а движется по линиям равного давления ( изобарам ). Это происходит потому, что Земля вращается. Вращение Земли приводит к появлению «силы», которую ощущает вода, движущаяся от максимума к минимуму, известной как сила Кориолиса . Сила Кориолиса действует под прямым углом к потоку, и когда она уравновешивает силу градиента давления, результирующий поток известен как геострофический.
Как указано выше, направление потока - с высоким давлением справа от потока в Северном полушарии и высоким давлением слева в Южном полушарии . Направление потока зависит от полушария, потому что направление силы Кориолиса противоположно в разных полушариях.
Формулировка [ править ]
Геострофические уравнения представляют собой упрощенную форму уравнений Навье – Стокса во вращающейся системе отсчета. В частности, предполагается, что нет ускорения (установившееся состояние), что нет вязкости и что давление является гидростатическим . В результате получается баланс (Gill, 1982):
где - параметр Кориолиса , - плотность, - давление и - скорости в -направлениях соответственно.
Одно из особых свойств геострофических уравнений состоит в том, что они удовлетворяют установившейся версии уравнения неразрывности. Это:
Вращающиеся волны нулевой частоты [ править ]
Уравнения, описывающие линейную вращающуюся волну на мелководье:
Сделанное выше предположение об установившемся режиме (без ускорения):
В качестве альтернативы можно предположить волнообразную периодическую зависимость во времени:
В этом случае, если мы установили , мы вернулись к геострофическим уравнениям выше. Таким образом, геострофическое течение можно представить как вращающуюся волну на мелководье с нулевой частотой.
См. Также [ править ]
- Геострофический ветер
Ссылки [ править ]
- Гилл, Адриан Э. (1982), Динамика атмосферы и океана , Международная серия по геофизике, 30 , Оксфорд: Academic Press, ISBN 0-12-283522-0