В основе любой теории течений лежат системы уравнений гидродинамики для компонентов вектора скорости, которые в каждом конкретном случае упрощаются в соответствии с задачей. В. Экман использовал два уравнения для компонентов вектора скорости u и v - проекций течения на оси х и у , учитывающие только две силы, уравновешивающие одна другую: силу трения, вызванного ветром на поверхности, и силу Кориолиса.

Задача была поставлена Ф. Нансеном, который во время экспедиции на «Фраме» (1893 - 1896) заметил отклонение дрейфа льда вправо от ветра, объяснил его воздействием силы Кориолиса и просил проверить это математическим решением. Первое решение было выполнено В. Экманом в 1902 г. и соответствовало наиболее простым и вместе с тем общим условиям: океан однороден по уровню, плотности и вязкости, бесконечно глубок, безбрежен и подвержен действию постоянного ветра (взятого по оси у). Ветер тоже безграничен и постоянен, движение установившееся (стационарное). В этих условиях решение имело вид:

где V o - скорость течения на поверхности океана; µ - динамический коэффициент вязкости; с - плотность воды; щ - угловая скорость вращения Земли; ц - широта места, ось z направлена вниз.

Уравнения показывают, что течение на поверхности отклоняется от направления ветра на 45° вправо в Северном полушарии и влево - в Южном. Под поверхностью течение с глубиной уменьшается по абсолютной величине по экспоненциальному закону и продолжает отклоняться вправо в Северном полушарии, влево - в Южном. Проекция на поверхность океана пространственной кривой, проходящей через концы векторов скорости (огибающая), выразится логарифмической спиралью - спиралью Экмана (рис. 1).

Рис. 1.

На горизонте течение имеет направление, противоположное поверхностному, а скорость равна (около 4%) поверхностной, т. е. скорость практически затухает (следует вспомнить такую же закономерность и при волнении). Этот горизонт, называемый глубиной трения , был определен Экманом по формуле

а весь слой называется экмановским , или слоем трения .

Глубина трения, таким образом, зависит от широты места. Эта глубина изменяется от минимального значения на полюсе до максимального (бесконечности) на экваторе, где синус широты равен нулю. Это значит, что по теории ветровое течение на экваторе должно распространяться до дна, чего в природе нет. Толщина слоя ветрового течения практически ограничивается несколькими десятками метров.

Остается определить, куда же переносится вода всего слоя, если течения на разных горизонтах имеют разные направления. Найти ответ можно, проинтегрировав по вертикали компоненты скорости течения. Оказалось, что перенос воды в ветровом течении, по Экману, происходит не по ветру, а перпендикулярно ему, вдоль оси абсцисс х. Это легко понять, так как в основе теории лежит предположение о равновесии силы трения (она направлена по оси ординат в положительном направлении) и силы Кориолиса. Значит, последняя должна быть направлена по оси ординат в сторону отрицательных значений, а для этого перенос массы должен быть направлен по оси абсцисс в положительную сторону (для Северного полушария вправо).

Теория Экмана позволяет также получить формулу связи между скоростями ветра W и течения на поверхности V 0:

В формуле (3) коэффициент пропорциональности при скорости ветра W (0,0127) называется ветровым коэффициентом .

Потом Экман (1905) применил свою теорию к морю конечной глубины. При этом оказалось, что решение зависит от главного аргумента - отношения глубины места к глубине трения. От него зависят и скорость ветрового течения, и угол отклонения течения от ветра, и форма кривой, огибающей векторы течения. При угол отклонения течения на поверхности равен 21,5°, при угол меньше 5°, вглубь от поверхности направление изменяется мало, а при направление течения во всем слое одинаково. Значение скорости у дна обращается в нуль.

Вблизи берега структура ветрового течения усложняется. В идеальном случае, когда берег представляет собой вертикальную стенку глубиной больше 2D и дно подходит к этой стенке перпендикулярно, образуется трехслойная система течений. Верхний слой глубиной D имеет нормально развитую структуру спирали Экмана, под ним лежит слой с неизменной по вертикали скоростью течения, направленной вдоль берега, - это градиентное течение . В слое, расположенном вверх от дна на расстоянии D (нижний слой трения), скорость течения уменьшается и изменяет направление по такой же спирали от значения скорости промежуточного слоя до нуля у самого дна. Схема такой структуры прибрежного течения показана на рис 2. Она иллюстрирует прибрежную циркуляцию вод при сгонном ветре, когда результирующий поток воды направлен от берега. Ветер при этом направлен так, что берег лежит с левой стороны (схема дана для Северного полушария). При противоположном ветре получается аналогичная схема для случая нагона, а ветер, перпендикулярный берегу, не будет давать ни сгона, ни нагона. Это нейтральный ветер. Такая схема в чистом виде не встречается, хотя у приглубых берегов (например, у Кавказского и Крымского берегов Черного моря) может наблюдаться сходная ситуация, приводящая в случае сгона к апвеллингу (см. 10.5.2).

Рис. 2. Схема структуры течения у приглубного берега в разрезе (а ) и плане (б ) (по Экману)

У отмелых берегов, где, наибольший сгонно-нагонный эффект создают ветры направлением, перпендикулярным к линии берега (например, в Финском и Таганрогском заливах), а его направление, параллельное линии берега, будет нейтральным.

На основе теории Экмана развивались и продолжают развиваться исследования ветровых течений. Например, были разработаны теории ветровых течений для мелкого моря различных форм. Определена роль ветровых изменений уровня в формировании схемы течений вод Мирового океана. Выяснилось, что под влиянием неравномерного ветра возникают наклоны водной поверхности, которые первое время мало изменяют поле плотности. Если ветер дует продолжительное время, то поле плотности перестраивается. Менее плотная вода верхних слоев под действием силы Кориолиса и ветрового нагона отходит в сторону высокого уровня (правая сторона течения в Северном полушарии), а более плотная вода на глубине оттекает в сторону меньшего уровня и давления (левая сторона течения).

ВЕТРОВОЕ ТЕЧЕНИЕ - океаническое течение, вызываемое ветром над водной поверхностью, особенно в таких частях Мирового океана, где режим ветра достаточно устойчив, например в средних широтах южного полушария.

Словарь ветров. - Ленинград: Гидрометеоиздат . Л.З. Прох . 1983 .

Смотреть что такое "ВЕТРОВОЕ ТЕЧЕНИЕ" в других словарях:

ветровое течение - дрейфовое течение Поверхностное течение, которое возникает в результате передачи энергии от ветра поверхностным океанским водам. Иногда называемая дрейфом Экмана или ветровым дрейфом, истинная реакция поверхностных вод проходит кратковременную… … Справочник технического переводчика

ветровое течение - Морское течение, вызванное давлением ветра на поверхностный слой воды. Syn.: волновое течение … Словарь по географии

Ветровое стекло - Панорамное лобовое стекло автомобиля Edsel Corsair 1959 года. Лобовое стекло, или ветровое стекло прозрачный щиток, устанавливаемый перед кабиной автомобиля (или иного транспортного средства) для защиты водителя и пассажиров от набегающего… … Википедия

волновое течение - Морское течение, вызванное давлением ветра на поверхностный слой воды. Syn.: ветровое течение … Словарь по географии

муссонное течение - Поверхностное (до глубины около 200 м) ветровое течение в океанах и морях с сезонной сменой направления, вызываемое муссонами … Словарь по географии

Ветровое (дрейфовое) океаническое течение к югу от 65° ю. ш., возникающее под действием господствующих восточных ветров. Ширина П. а. т. около 250 миль. Оно почти непрерывным кольцом охватывает Антарктиду … Словарь ветров

ОЗЕРО - водоем, окруженный сушей. По размерам озера варьируют от очень крупных, таких как Каспийское море и Великие озера в Северной Америке, до крошечных водоемов площадью несколько сотен квадратных метров и даже меньше. Вода в них может быть пресной,… … Энциклопедия Кольера

озеро - природный водоём в углублении земной поверхности (озёрной котловине). Питаются озёра атм. осадками, поверхностным и подземным стоком. По водному балансу озёра делятся на проточные (имеющие вытекающие из них реку или реки) и бессточные (не имеющие … Географическая энциклопедия

течения морские - поступательные движения вод Ми рового океана, вызываемые ветром и разностью их давле ний на одних и тех же горизонтах. Течения представляют со бой главный вид движения вод и оказывают огромное влия ние на распределение температуры, солености и… … Морской энциклопедический справочник

донное противотечение - Течение в нижних слоях воды, компенсирующее поверхностное ветровое течение … Словарь по географии

Ветровые течения

течения поверхностных вод океанов и морей, возникающие в результате действия ветра на водную поверхность. Развитие В. т. происходит под совокупным влиянием сил трения, турбулентной вязкости, градиента давления, отклоняющей силы вращения Земли и др. Ветровая составляющая этих течений без учёта градиента давления носит название дрейфового течения. В условиях устойчивых по направлению ветров развиваются мощные потоки В. т., как, например, Северные и Южные Пассатные течения, течение Западных Ветров и др. Теория В. т. была разработана шведом В. Экманом, русским учёными В. Б. Штокманом и Н. С. Линейкиным, американцем Г. Стомлом.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

• Ветровая эрозия
• Ветродвигатель

Смотреть что такое "Ветровые течения" в других словарях:

ТЕЧЕНИЯ ДРЕЙФОВЫЕ - ветровые течения в океане, вызванные устойчивыми продолжительными ветрами. Отличаются постоянством годовых характеристик при заметном несходстве сезонных (Гольфстрим, Куросио, пассатные дрейфовые течения и др.). Экологический энциклопедический… … Экологический словарь

течения морские - поступательные движения вод Ми рового океана, вызываемые ветром и разностью их давле ний на одних и тех же горизонтах. Течения представляют со бой главный вид движения вод и оказывают огромное влия ние на распределение температуры, солености и… … Морской энциклопедический справочник

Течения мирового океана - поступательные движения масс воды в океанах и морях, часть общего круговорота вод Мирового океана. Обусловлены действием силы трения между водой и воздухом, градиентов давления, возникающих в воде, и приливообразующих сил Луны и Солнца. На… … Морской словарь

Дрейфовые течения - течения в водоёмах, вызываемые действием ветра. См. Ветровые течения …

ДРЕЙФОВЫЕ ТЕЧЕНИЯ - ветровые течения, временные, периодические или постоянные, возникающие на поверхности воды под действием ветра. Отклоняются от направления ветра в северном полушарии вправо на угол 30 45°. В мелководных бассейнах угол значительно меньше, а на… … Словарь ветров

Морские течения - … Википедия

Океанические течения

Океанские течения - Карта течений мирового океана 1943 года Морские течения постоянные или периодические потоки в толще мирового океана и морей. Различают постоянные, периодические и неправильные течения; поверхностные и подводные, теплые и холодные течения. В… … Википедия

морские течения - (океанические течения), поступательные движения масс воды в морях и океанах, обусловленные различными силами (действием силы трения между водой и воздухом, градиентами давления, возникающими в воде, приливообразующими силами Луны и Солнца). На… … Энциклопедический словарь

Плотностные течения - градиентные течения, течения в морях и океанах, возбуждаемые горизонтальными градиентами давления, которые обусловлены неравномерным распределением плотности морской воды. Наряду с ветровыми течениями (См. Ветровые течения) постоянные П.… … Большая советская энциклопедия

Мореплаватели о наличии океанических течений узнали практически сразу, как только начали бороздить воды Мирового океана. Правда, общественность обратила на них внимание лишь тогда, когда благодаря движению океанических вод было сделано множество великих географических открытий, например, Христофор Колумб доплыл до Америки благодаря Северному Экваториальному течению. После этого океаническим течениям не только моряки, но и учёные начали уделять пристальное внимание и стремиться исследовать их как можно лучше и глубже.

Уже во второй половине XVIII ст. моряки довольно хорошо изучили Гольфстрим и успешно применяли полученные знания на практике: из Америки в Великобританию шли по течению, а в обратном направлении придерживались определенного расстояния. Это позволяло им на две недели опережать судна, капитаны которых не были знакомы с местностью.

Океаническими или морскими течениями называют крупномасштабные перемещения водных масс Мирового океана со скоростью от 1 до 9 км/ч. Движутся эти потоки не хаотично, а в определённом русле и направлении, что является главной причиной того, почему их иногда называют реками океанов: ширина самых крупных течений может составлять несколько сотен километров, а длина достигать не одну тысячу.

Установлено, что водные потоки движутся не прямо, а отклоняясь немного в сторону, подчиняются силе Кориолиса. В Северном полушарии почти всегда движутся по часовой стрелке, в Южном – наоборот . В то же время течения, находящиеся в тропических широтах (их называют экваториальными или пассатными), перемещаются в основном с востока на запад. Самые сильные течения были зафиксированы вдоль восточных берегов континентов.

Водные потоки циркулируют не сами по себе, а их приводит в движение достаточное количество факторов – ветер, вращение планеты вокруг своей оси, гравитационные поля Земли и Луны, рельеф дна, очертания материков и островов, разница температурных показателей воды, её плотности, глубины в различных местах океана и даже её физико-химический состав.

Из всех видов водных потоков наиболее выражены поверхностные течения Мирового океана, глубина которых нередко составляет несколько сотен метров. На их возникновение повлияли пассатные ветра, постоянно движущиеся в тропических широтах в западно-восточном направлении. Эти пассаты формируют возле экватора огромные потоки Северного и Южного Экваториальных течений. Меньшая часть этих потоков возвращается на восток, образовывая противотечение (когда движение воды происходит в противоположную от движения воздушных масс сторону). Большая часть, сталкиваясь с материками и островами, поворачивает в северную или южную сторону.

Теплые и холодные водные потоки

Необходимо учитывать, что понятия о «холодных» или «тёплых» течений являются условными определениями. Так, несмотря на то, что температурные показатели водных потоков Бенгельского течения, которое протекает вдоль мыса Доброй Надежды, составляют 20°С, оно считается холодным. А вот Нордкапское течение, которое является одним из ответвлений Гольфстрима, с температурными показателями от 4 до 6°С, является тёплым.

Происходит это потому, что холодное, тёплое и нейтральное течения получили свои названия исходя из сравнения температуры своей воды с температурными показателями окружающего их океана:

• Если температурные показатели водного потока совпадают с температурой окружающих его вод, такое течение называют нейтральным;
• Если температура течений ниже окружающей воды, их называют холодными. Обычно они текут из высоких широт в низкие (например, Лабрадорское течение), или из районов, где из-за большого стока рек океаническая вода имеет пониженную солёность поверхностных вод;
• Если температура течений теплее окружающей их воды, то их называют тёплыми. Они двигаются из тропических в приполярные широты, например, Гольфстрим.

Основные водные потоки

На данный момент учёные зафиксировали около пятнадцати основных океанических водных потоков в Тихом, четырнадцать – в Атлантическом, семь – в Индийском и четыре – в Северном Ледовитом океане.

Интересно, что все течения Северного Ледовитого океана движутся с одинаковой скоростью – 50 см/сек, три из них, а именно Западно-Гренландское, Западно-Шпицбергенское и Норвежское, являются тёплыми, и лишь Восточно-Гренландское относится к холодному течению.

А вот почти все океанические течения Индийского океана относятся к теплым или нейтральным, при этом Муссонное, Сомалийское, Западно-Австралийское и течение Игольного мыса (холодное) движутся со скоростью 70 см/сек., скорость остальных варьирует от 25 до 75 см/сек. Водные потоки этого океана интересны тем, что вместе с сезонными муссонными ветрами, которые два раза в год меняют своё направление, океанические реки также изменяют свой ход: зимой они в основном текут на запад, летом – на восток (явление, характерное только для Индийского океана).

Поскольку Атлантический океан протянулся с севера на юг, его течения также имеют меридиональное направление. Водные потоки, расположенные на севере, движутся по часовой стрелке, на юге – против неё.

Ярким примером течения Атлантического океана является Гольфстрим, который начинаясь в Карибском море, несёт тёплые воды на север, распадаясь по дороге на несколько боковых потоков. Когда воды Гольфстрима оказываются в Баренцевом море, они попадают в Северный Ледовитый океан, где охлаждаются и поворачивают на юг в виде холодного Гренландского течения, после чего на каком-то этапе отклоняются на запад и опять примыкают к Гольфстриму, образуя замкнутый круг.

Течения Тихого океана имеют в основном широтное направление и формируют два огромных круга: северный и южный. Поскольку Тихий океан чрезвычайно велик, не удивительно, что его водные потоки оказывают значительное влияние на большую часть нашей планеты.

Например, пассатные водные потоки перегоняют тёплые воды от западных тропических берегов к восточным, из-за чего в тропической зоне западная часть Тихого океана намного теплее противоположной стороны. А вот в умеренных широтах Тихого океана, наоборот, температура выше на востоке.

Глубинные течения

Довольно длительное время учёные считали, что глубинные океанские воды почти неподвижны. Но вскоре специальные подводные аппараты обнаружили на большой глубине как медленно, так и быстротекущие водные потоки.

Например, под Экваториальным течением Тихого океана на глубине около ста метров учёные определили подводный поток Кромвель, движущийся в восточном направлении со скоростью 112 км/сутки.

Подобное движение водных потоков, но уже в Атлантическом океане, нашли советские учёные: ширина течения Ломоносова составляет около 322 км, а максимальная скорость в 90 км/сутки была зафиксирована на глубине около ста метров. После этого был обнаружен ещё один подводный поток в Индийском океане, правда, скорость его оказалась намного ниже – около 45 км/сутки.

Открытие этих течений в океане послужило поводом к возникновению новых теорий и загадок, основной из которых является вопрос – почему они появились, как сформировались, а также вся ли площадь океана охвачена течениями или существует точка, где вода неподвижна.

Влияние океана на жизнь планеты

Роль океанических течений в жизни нашей планеты трудно переоценить, поскольку движение водных потоков непосредственно влияет на климат планеты, погоду, морские организмы. Многие сравнивают океан с огромной тепловой машиной, которую приводит в движение солнечная энергия. Эта машина создаёт беспрестанный водообмен между поверхностными и глубинными слоями океана, обеспечивая его растворённым в воде кислородом и влияя на жизнь морских обитателей.

Этот процесс можно проследить, например, рассматривая Перуанское течение, что находится в Тихом океане. Благодаря подъёму глубинных вод, которые поднимают наверх фосфор и азот, на океанической поверхности успешно развивается животный и растительный планктон, в результате чего организовывается пищевая цепь. Планктон поедает мелкая рыбка, та, в свою очередь, становится жертвой более крупных рыб, птиц, морских млекопитающих, которые при таком пищевом изобилии поселяются здесь, делая регион одним из самых высокопродуктивных районов Мирового океана.

Случается и так, что холодное течение становится тёплым: средняя температура окружающей среды повышается на несколько градусов, из-за чего на землю проливаются теплые тропические ливни, которые, оказавшись в океане, губят рыбу, привыкшую к холодной температуре. Результат плачевный – в океане оказывается огромное количество дохлой мелкой рыбы, крупная рыба уходит, рыбный промысел прекращается, птицы покидают свои гнездовья. В результате местное население лишается рыбы, урожая, который побили ливни, и прибыли от продажи гуано (птичьего помёта) в качестве удобрения. На восстановление прежней экосистемы нередко может уйти несколько лет.

«В океане есть река. Она не пересыхает и в самые сильные засухи и не выходит из берегов во время самых боль-ших половодий. Её берега и ложе — из холодной воды, а её стремнина — из тёплой» . Так в середине XIX в. писал амери-канский учёный М. Ф. Мори о самом мощном в мире тёплом океаническом течении Гольфстрим .

Океанические течения — горизонтальные перемещения огромных масс воды в определённом направлении на боль-шие расстояния.

Чаще всего океанические течения возникают под воздей-ствием постоянных ветров. Такие течения называют ветровы-ми . По обе стороны экватора от 30-х широт в его сторону дуют постоянные ветры пассаты, возникающие в приэкваториаль-ной зоне всех океанов. Течения, вызванные этими ветрами, получили название пассатных (рис. 80). Двигаясь с востока на запад, пассатные течения, наталкиваясь на берега материков, отклоняются к северу и югу, при этом образуются новые тече-ния, называемые стоковыми .

В умеренных широтах эти течения под влиянием постоян-ных западных ветров и силы вращения Земли отклоняются к востоку и направляются к западным берегам материков. Затем они снова возвращаются к 30-м широтам как стоковые течения. Так, к северу и югу от экватора в поясах 50 с с. ш. и 50° ю. ш. возни-кают два круговорота океанической воды. В Северном полуша-рии течения движутся по часовой стрелке, в Южном — наобо-рот. В Северном полушарии, вдоль берегов Антарктиды, под влиянием постоянных ветров умеренных широт и силы враще-ния Земли образуется мощное течение Западных Ветров (рис. 82). Само название говорит о причинах его образования.

Различают тёплые и холодные течения. Если температура воды течения выше температуры окружающих океанических вод, то его считают тёплым , если ниже — холодным . На картах тёплые течения обозначают красными стрелками, холодные — синими. Течения в океанах существенно влияют на климат и погоду прибрежных частей материков. Холодные — снижают температуру и количество осадков, а тёплые, наоборот, повышают.

В судоходстве важно учитывать силу и направление тече-ний. В прошлом их использовали как «бутылочную почту». Материал с сайта

Рис. 82. Течение Западных Ветров

• Морские течения возникают, главным образом, под влиянием постоянных ветров: пассатов и западных умеренных широт. Они формируют два круговорота в Мировом океане между 50-ми широтами: в Северном полушарии тече-ния движутся по часовой стрелке, а в Южном — наоборот.
• Течения делят на холодные и тёплые. На картах тёплые течения обозначают красными стрелками, холодные — синими.
• Течения влияют на климат и погоду прибрежных частей материков.

На этой странице материал по темам:

• Карта мира с течениями теплые красным холодные синим

• Теплое стоковое течение на карте

• Сообщение на тему холодное течение западных ветров

• Калифорнийское течение ветровое или стоковое

• Реферат на тему теплі й холодні течії

Вопросы по этому материалу: