WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 54 | 55 || 57 | 58 |   ...   | 67 |

«Г И Д Р О iyi Е Т Е О И 3 Д А Т ЛЕНИНГР А Д * 1 9 7 4 УДК 5 5 1.4 6 Приводятся основные сведения о физических явлениях и процессах в океане. Излагаются вопросы термики, ...»

-- [ Страница 56 ] --

— ^ c2 ae~a [sin 45° cos (az + ij)2) + cos 45° sin (az+^z)]z Выражение, стоящее в квадратных скобках, представляет сину суммы двух углов: 45° и (аг + грг). Поэтому можно написать и аналогично Определяя значение производных при z —0 (на поверхности и подставляя их в выражения, определяющие граничные условий Откуда следует, что я 2= —45°, с2= ----- —.

П остоянную интегрирования с2 можно выразить и иначе. Из уравнения (9.23) следует, что та к как сумма квадратов составляю щ их равна квадрату полной скорости U на глубине г.

\ П риним ая в правой части 2= 0 (поверхность моря), получим |в левой части составляющие скорости поверхностного течения.

:Поэтому т. е. скорости поверхностного течения.

П одставив все полученные выражения в (9.23), получим:

|Где Следовательно, абсолютная величина скорости дрейфового те­ чения на поверхности пропорциональна силе трения, возникающей при движении воздуха над водной поверхностью..

! Вследствие того что рассчитать силу трения или измерить ее трудно, на практике по одновременным измерениям скорости течения на поверхности и скорости ветра находят эмпирическую |Связь между ними. Н а основании наблюдений различных авторов эта связь может быть представлена в виде где w — скорость ветра, выраженная в одинаковых единицах со ркоростью течения.

! И з уравнений (9.25) следует, что скорость дрейфового течения на поверхности отклонена от направления дующ его ветра на угол ^5° вправо в северном полушарии. В ю ж ном полуш арии отклоне­ ние будет влево на тот же угол.

С увеличением глубины (возрастанием г) вектор течения по абсолютной величине уменьшается по экспоненциальному закону, p -за наличия в формулах множителя е~аг, а по направлению все больше и больше поворачивает вправо.

Поворот вектора течения вправо (в северном полуш арии) мокно пояснить следующим образом: при увеличении г угол (45°— I аг) уменьшается и затем становится отрицательным, возрастая ю абсолютной величине. Так как положительное направление счета /глов принято от оси X против часовой стрелки, то понятно, что вектор течения поворачивает вправо. Н а некоторой глубине вектор течения оказывается направленным в сторону, обратную вектору поверхностного течения. Из формулы (9.25)' следует, что это проия- а-Обозначим эту гл убин у через D и, принимая во внимание при­ нятое ранее обозначение а = ~у —Sm ^, найдем:

Глубина D зависит от трения (от коэффициента вязкости ja).

Поэтому ее называют г л у б и н о й т р е н и я. Очевидно, что при ния D. Ветер направлен в положительном направлении оси У.

Наибольш ий вектор- (с индексом О) соответствует поверхностному течению. Годограф векторов — кривая, огибающ ая концы векто­ ров, представляет собою логарифмическую спираль, быстро при-, Н а рис. 9,7 векторы дрейфового течения на различных гл уб и -j нах, взятые такж е через одну десятую глубины трения, изобра-j жены в перспективе. Тонкий вектор показывает направление ветра.;

Н а глубине 0,5 Д вектор течения перпендикулярен к вектору тече­ ния на поверхности.

В верхнем слое толщ иной 0,5.0 полный поток воды направлен в ту ж е сторону, что и поверхностный, а ниже, до глубины 1,5.0 — в противоположную.

Определим полные потоки воды во всей толще, охваченной те­ чениями. Обозначим поток в направлении оси X (перпендикулярно к ветру) через. Ф(х, а в направлении оси У (по ветру) через Ф J Эти потоки, рассчитанные для полосы, перпендикулярной к осям X и Y, шириной 1 м, а гл уб и ­ ной от поверхности до дна моря, равны:

Подставляя в (9.28) значение и и о из (9.25) и произведя ин­ тегрирование, получим:

Таким образом, оказывается, [что суммарный поток всей толщ и воды, создаваемый дрейфо­ дрейфового течения на различных в ы м течением, следует в направ­ лении, перпендикулярном к действию ветра (вправо в северном по­ л уш ар и и ). Составляющ ая потока в направлении действующего ветра равна нулю.

Н а первый взгляд, это может показаться странным, но этого |следовало ожидать. Действительно, если глубина моря достаточно [велика (можно применить интегрирование до бесконечности), то ;на всю массу воды не могут действовать никакие силы, кроме тре­ ния Т, совпадающей по направлению с ветром, и отклоняющ ей силы вращения Земли, перпендикулярной к скорости потока и направленной вправо от нее. П ри установившемся движ ении сила, вызывающ ая движение, долж на быть уравновешена отклоняющей |СИлой вращения Земли, приложенной к центру инерции течения, ja это возможно только тогда, когда центр инерции течения пере­ мещается вправо от ветра, под прямым углом к нему., Дрейфовые течения в море конечной глубины. Перейдем теперь к случаю моря конечной глубины. Не приводя всех рассуждений Экмана, ограничимся рассмотрением только конечных результа­ тов. За исходные уравнения для определения скорости течения, ка к и в предыдущем случае, примем уравнения (9.22). Однако граничные условия будут иными. Постоянные интегрирования си Cz, i|h и -фг находятся из условия, что у дна при z, равном глубине моря Н, составляющие скорости и и и обращ аются в нуль.

Обозначая Я — 2=, можно получить следующие уравнения (для определения скорости дрейфового течения:

где А и В постоянные, выражаемые довольно сложными зависимо­ стями от упоминавш ихся ранее величин, а именно:

Анализ уравнений (9.30) показывает, что в случае моря ко ­ нечной глубины вектор поверхностного течения в зависимости от отношения глубины моря Я к глубине течения D может составлять с направлением ветра углы, определяемые данными табл. 34.



Зависимость угла отклонения вектора поверхностного течения относительно вектора ветра от отношения — g — П ри дальнейшем увеличении глубины угол между вектором пен верхностнрго течения и ветром остается неизменным и равным 45°Расположение векторов дрейфового течения на других горизонтах при разны х значениях глубины моря, выраженной в единицах гл у ­ течений малы (пунктир на рис. 9.8). П оэтому при глубине моря больше глубины трения можно применять более простую теорию дрейфовых течений для бесконечно глубокого моря.

Если глубина моря меньше глубины трения, направление те­ чения с глубиной изменяется медленнее. П ри глубине моря Н = = 0, Ш (рис. 9.8) на всех горизонтах векторы течения практически совпадают с направлением вектора ветра и уменьшаются с гл у ­ биной по линейному закону.

В средних ш иротах и при средних скоростях ветра глубина трения характеризуется величиной порядка 100 м. С уменьшением широты глубина трения возрастает, так ка к она обратно пропор­ циональна корню квадратном у из синуса ш ироты и на экваторе становится равной бесконечности. П оэтом у в низких ш иротах при­ менять теорию Экмана нельзя.

Однако отклонение течения от ветра зависит не только от гл у ­ бины моря, но такж е и от скорости ветра. Дело в том, что с уве­ личением скорости ветра растет коэффициент трения fx, который входит в формулу глубины трения. С увеличением ц глубина тре­ ния растет, следовательно, отношение — уменьшается. Это приво­ дит к уменьшению угла отклонения вектора поверхностного тече­ ния от ветра. О тклонения поверхностного течения о т направления ветра в градусах в зависимости от глубины моря и силы ветра, рассчитанные В. А. Зениным для средней широты Каспийского моря, характеризую тся данными, приведенными в табл. 35.

Зависимость угла отклонения вектора поверхностного течения (град.) относительно вектора ветра от силы ветра и глубины моря (по В. А. Зенину) Гуиа В случае моря конечной глубины изменяется и характер пол­ ных потоков воды. Если в бесконечно глубоком море полный поток в направлении ветра равен нулю, то в случае моря конечной глубины он имеет конечную величину, но чрезвычайно малую по сравнению с составляющей полного потока, направленной перпен­ дикулярно ветру.

Развитие дрейфовых течений. Полученные выше формулы для расчета составляю щ их дрейфового течения в бесконечно глубоком море; (9.25) и в море конечной глубины (9.30) справедливы для установивш ихся дрейфовых течений. Представляет интерес про­ следить за постепенным развитием дрейфового течения. Такой ана­ лиз проведен Экманом для случая, когда над морем, находящимся в состоянии покоя, подул ветер постоянной силы и направления.

Анализ показывает, что течение на разных горизонтах развива­ ется по-разному, причем, чем глубж е под поверхностью моря ле­ ж и т исследуемый слой, тем медленнее там устанавливается те­ чение.

Н а рис. 9.9 изображены годографы векторов течения на по­ верхности моря. Цифры около точек на рисунке показывают, че­ Рис. 9.9. Годограф скорости тече- К ак видно на рис. 9.9, конец j ния при развитии дрейфового тече­ вектора неустановившегося дрей- [ жет приити к вектору установивш егося течения, конец которого i леж ит в полосе спирали. Вектор течения, двигаясь по спирали, опи­ сывает один оборот вокруг полюса спирали в течение 12 маятни- :

ковы х часов. П риближ енно можно считать, что в средних широтах I необходимо около суток для того, чтобы течение стало установив­ шимся.

В природных условиях ветер редко имеет постоянное направле­ ние и силу в течение длительного пром ежутка времени. Кроме I того, от точки к точке он изменяется и по величине и по направ­ лению. Это обстоятельство еще больше усложняет теоретическое решение задачи о дрейфовых течениях. К тому же добавляется не­ обходимость учета рельефа дна и бокового трения.

П оэтом у в теории рассматриваются только отдельные частные и притом наиболее простые случай развития дрейфовых течений при определенных законах изменения ветра, определенных формах рельефа дна и формах бассейна, с учетом только сил внутреннего Вследствие трудности теоретического решения задачи о дрей­ фовых течениях на практике ее нередко решают экспериментально, устанавливая на основании наблюдений эмпирические связи ме­ ж д у дрейфовым течением и факторами, его вызывающ ими (вет­ ром) или влияю щ ими на его характер (рельефом дна, размером и формой бассейна и т. п.). Этот путь требует систематических и обш ирны х наблюдений над течениями и гидрометеорологическим режимом.

§ 51. Суммарные течения Рассмотренные в предыдущ их параграф ах градиентные и дрей­ фовые течения наблюдаются в море не раздельно, а совместно, образуя суммарные непериодические течения, которые будем на­ зывать Для краткости с у м м а р н ы м и т е ч е н и я м и. Дрейфовое течение, как отмечено выше, приводит к переносу масс воды и сгону или нагону, особенно ярко вы раженному в прибрежной по­ лосе. П оэтом у если в открытом море возможно допустить сущ ест­ вование только дрейфовых и брежной полосе рассматривать одновременное р^ о / ентных течений.

Предполож им, что береговая g.

черта прямолинейна и прости- ///////////// нично. Гл убину моря у берега рег обрывистым. П лотность во­ ды постоянна.

П усть ветер дует под углом Рис 9 10 Сгоны и нагоны воды у прир к берегу. В зависимости от глубого берега, величины угла р ветер, со­ здающ ий дрейфовое течение, и поток воды (имеющий направле­ ние, перпендикулярное к действию ветра) будут вызывать сгон и нагон воды. Н аибольш ий сгон или нагон воды при сделанных допу­ щ ениях будут наблюдаться тогда, когд а ветер дует параллельно береговой черте. Если ветер дует перпендикулярно к береговой черте, то ни сгона, ни нагона происходить не будет.

Н а рис. 9.10 показано несколько схем, характеризую щ их рас­ положение суммарных потоков воды, вызванных дрейфовым и гр а ­ диентным течениями при различной ориентировке вектора ветра w относительно береговой черты. Д ля сгона или нагона воды имеет значение не полный поток дрейфового течения Ф, а составляющая, направленная перпендикулярно к береговой черте Фп. Рисунок рис. 9.10 в — максимального сгона, рис. 9.10 г — максимального нагона, рис. 9.10(9 и 9.10 е отвечают случаю отсутствия сгона или нагона.



Pages:     | 1 |   ...   | 54 | 55 || 57 | 58 |   ...   | 67 |
 



Похожие работы:

«Издательство Брокгауза Ф.А. и Ефрона И.А. Энциклопедический словарь (В) Серия Словарь Брокгауза и Ефрона, книга 3 Палек, 1998 Русское слово; 1996 Содержание Ваал 15 Вавилон апокалипсический 18 Вавилония 20 Вавилонское пленение 22 Вавилонское столпотворение 30 Вагнер 35 Вагон 51 Вадуц 63 Вазари 64 Вазов Минчов 69 Вайшии 71 Вакуф 72 Вакх 84 Вакханалия 88 Вакханты 89 Вакцинация 90 Валаамский-Преображенской мужской 91 монастырь Валенсия 94 Валериана 98 Валиханов 99 Валленштейн 101 Валтасар 108...»

«СОДЕРЖАНИЕ 1. Пояснительная записка. 2 2. Структура и содержание дисциплины: 6 2.1. Объем дисциплины и виды учебной работы; 6 2.2. Тематический план лекций; 7 2.3. Тематический план практических занятий; 8 2.4. Содержание лекций; 9 2.5. Содержание практических занятий 15 2.6. Критерии балльно-рейтинговой оценки знаний студентов; 19 2.7. Самостоятельная работа студентов (аудиторная и внеаудиторная). 22 3. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины: 25 3.1. Основная литература;...»

«СТРАНЫ СНГ Русские и русскоязычные в новом зарубежье ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ 44 № 15.01.2002 Москва ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ СТРАНЫ СНГ. РУССКИЕ И РУССКОЯЗЫЧНЫЕ В НОВОМ ЗАРУБЕЖЬЕ Издается Институтом стран СНГ с 1 марта 2000 г. Периодичность 2 номера в месяц Издание зарегистрировано в Министерстве Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций Свидетельство о регистрации ПИ № 77-7987 от 14 мая 2001 года РЕДАКЦИЯ: Редакция: Игорь...»

«Программа Европейского Союза Europe Aid для Российской Федерации Социальное партнерство в России Обзор 2005 Social Partnership Социальное партнерство в России. Обзор 2005 in Russia Review 2005 This project is funded A project implemented by the European Union by IBF Программа Европейского Союза Europe Aid для Российской Федерации СОЦИАЛЬНОЕ ПАРТНЕРСТВО В РОССИИ Обзор 2005 Social Partnership in Russia Review 2005 Москва Издательство ПРАВА ЧЕЛОВЕКА 2005 УДК 34 ББК 67.405 С 69 Программа...»

«Чудо голодания Поль Брэгг 2 ПОЛЬ БРЭГГ И ЕГО КНИГА В советской и зарубежной литературе все более популярными становятся термины натуропаты, натуристы. Так называют людей, предпочитающих естественное, натуральное питание. Тем самым они как бы выражают протест против современной системы питания с преобладанием консервированных и рафинированных продуктов, с изобилием углеводистой, мясной, жирной и сладкой пищи. Одним из первых провозгласил необходимость отказа от такого стиля питания Поль Брэгг....»

«СМЕРТЬ ЭТО ТОЛЬКО ЭКЗАМЕН БУДУ ЛИ Я.ТАМ? Москва 2013 М.Кругов 2 Смерть – это только экзамен / Буду ли я. там? М.Б. Кругов. — М., 2013, 223 с. В дизайне обложки использован рисунок М. Златковского. Бессмертие души – самая большая мечта человечества. С древнейших времен до сегодняшнего дня ничто не смогло ее поколебать. Как и попытки науки доказать ее эфемерность тоже окончились ничем. Такая феноменальная устойчивость этой мечты вряд ли случайна – скорее всего имеет место интуитивное озарение...»

«Образцы олимпиадных заданий для школьного этапа всероссийской олимпиады школьников по географии в 2013/2014 учебном году Москва 2013 Примерные задания различных туров школьного этапа Олимпиады Ниже приведены примеры заданий для разных туров школьного этапа Олимпиады, разработанные для школьного этапа Олимпиады в г. Москве (6 класс задания 1-5, 16-25, 7 класс задания 5-14, 20-24; 8 класс задания 1-10, 16-25; 9 класс задания 6-10, 16-20; 10-11 класс задания 6-20) (Е. Архипова, А.В. Афонина, Ю.В....»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.