Така че, океанът поглъща голяма част от слънчевата радиация, която преминава през повърхността, а това усвояване е обемът, а не повърхностно. Ocean като магазини топлина и се нагрява. Но топлината, погълната от водната маса във всяка точка (в дълбочина), няма избор в този момент през цялото време. В океана, има редица процеси, които са отговорни за трансфер на топлина от една точка до друга, образувайки като вертикална разпределението на температурата в океана, и Hori-zontally температура структура област.
Запознайте се с начина, по който изглежда като вертикално разпределение, Lenie, или. както е прието да се говори по-често, вертикалната температурен профил в океана. Първо, припомни възможността характеризиращ Tere-движение на въздуха и водата маса - ламинарен и обиколка турбулентност. Този проблем е познат на Рейнолдс хидродинамика. Той въвежда тест, който носи неговото име и да имат обща форма,
Гл. 8. Термодинамика на Ocean 159
Отначало се е смятало, че стойността на числото на Рейнолдс, полу-идват да се нарича критичен, е универсална и важи за всички потоци (в тръби, канали, речни легла, морските течения), м. Д., че в потока на всяка конфигурация и мащаб преход от ламинарен да турбулентен поток движение на природата ще се намери-в Re = 2 000. по-нататъшни изследвания са показали, че това не е вярно, и можете да използвате някои технически трикове "затегне" ламинарен да се възстанови = 40000, но можете да получите на турбулентен поток, а в Re = 100. Въпреки това, стойността на Re = 2000, deklari Rowan Рейнолдс, и все още е в известна база за сравнение.
Ако се прилага този тест на океана и да се най-типичните стойности на величини, включени в броя на Re, а именно U = 1 м / с, Л - 6 км и молекулно кинематичен вискозитет на вода равно на V - 0,01 • 10
4 m 2 / и, Re = 6 • 10 9. Съгласно тако-ти стойност на броя Re трябва да бъдат значително океан турбулентност-ван, т. Е. Силно омесване. В тези стойности на Re всички от физическите характеристики на океана, трябва да бъдат коригирани в дълбочина, включително и на температурата на водата. Въпреки това, първите измервания на вертикално разпределение на температурата на водата в различни части на океаните са показали, че това не е така. Многобройни последваща експедиция, през който измерванията на водни температура се извършва при различни дълбочини-опит показва наличие на комплекс разпределение дълбочина на температура [25, 41, 44].
Специфични видове температурни разпределения T (Z) на Glu-бен е показано на фиг. 8.2, 8.3. Както се вижда от фигурите, на не пълно смесване на океанските води се каже не, когато става различен-въпреки огромната стойност на Re. Разбъркайте добре може да се разглежда само като горен слой на океана I тол-schinoy
10-100 м, което се нарича горната квази-ziodnorodnogo слой (ICDS). Дебелината му може да варира от десетки до стотици метри, а в плитки морета и на дъното, а зависимостта-ING от метеорологичните условия. За видеоконферентна съседен сезонен термоклина слой (CT) - слой с висок градиент на температура и соленост. VCS и CT да формират т.нар
_________________ Глава 8 Термодинамика Ocean __________________ 161
активен слой на океана (ОРС) - слой, който е изложен на влиянието sredstvenno Nepo енергия процеси, топлина и маса обмен с атмосферата, също така се абсорбира част прониква в основната употреба слънчева радиация в случай на силно водно охлаждане дебелина ДСО може да достигне няколко стотици метра.
Тя се намира под главната термоклина сезонния термоклина (GT), която обхваща по-голямата част от океанската вода. Главна термоклина - област, в която има постепенна промяна темперни-турове и соленост с дълбочина, но вертикалните наклони на тези величини много по-малко от сезонен термоклин слой структура термоклина на образуваните вече обработва директно взаимодействие на океана с атмосферата, както и глобалните процеси общото кръвообращение океани вода и най-накрая, няколко десетки метра колона вода, на пръв тик океанското дъно, за да формират дъно граничен слой, физическите параметри, от които зависят от дъното Освобождаването от TREN Аз съм на дъното, от взаимодействието с главния термоклина
Идеята на непрекъснат, гладка промяна от дълбочини план плътността, температурата, солеността и другите характеристики са съществували в продължение на дълъг период от време и не се вписват в рамките на силно turbulize, добре смесена океан е само с появата на апарата за сонда с висока разделителна способност, е установено, че peresloen океана в същество болка шийки степен, отколкото би се очаквало от предишни измервания в океана, и в повечето природни води има на разположение gochislennye отделни слоеве, които, въпреки че транс-форми по време на д години, но не изчезват и не се смесват (фигура 8.4) [138] Пунктираната линия в графиката на звукова скорост, съответстваща на дебелината на скоростта на звука на налягането (дълбочина) при постоянна температура и соленост,
Интерфейсът в океана, там са доста про-продължителност от време (месец, а в някои райони на океана дори години) Изглежда, че разпространението и топлопроводимост трябва да бъде достатъчно бързо, за да се изгладят фина хомогенностите, обаче, това не се случи Тези структурни характеристики са активни елементи, които определят трансфера на енергия и материя океански феномен dolgovremen-ТА за съществуването на дълги пластове и да споделят своите високи градиенти слоеве е била открита от американския учен и член на G-Stommel съответстващ ndentom науките на СССР KN Фьодоров и е наречена глоба термохалинна структурата на водите на океана [138] те са тънки Серия пътешествие 1967
Фиг. 8.4. Резултатите от измерванията температура Т (ляво крива) с 5-леност (дясно крива) и скоростта на звука в (профили, получени на интервали от 10 минути) в квази-хомогенна горен слой на индийски океан. Профил на Scale скоростта на звука се отнася за втората
измервания, записани етап структура Тимор море морска вода.
Причината за това широко разпространено стратификация на океанската вода е стабилна стратификация или забавено ПРЕДЕЛЕНИЯ състезания плътност. Изследвания с стратификация на Интернет течности показват, че за смесване на течни, с разпределение на стабилна плътност в вертикалата се нуждаем-мощни външни източници на енергия. Общо казано, такива външни енергийни източници, които работят в тази посока състояние в океана е - това е вятърът, който прави вятър вълна смесване, и конвекция през есенно-зимния период. Nesmot манастир във факта, че тези източници са доста мощни, а силата им, в най-добрия, е достатъчно само да разбъркате и видео-конферентна връзка, за да се увеличи нейната дебелина, т.е. да се увеличи дълбочината на PT. По-често те водят до появата на добре отново се намесва с тънки слоеве (или по-скоро слоя) вода, разделени един от друг чрез слоя големи градиенти на физическа оловно-цин. Тяхната дебелина - от няколко сантиметра до няколко десетки метра. Такива слоеве се наблюдават в видеоконферентни, и са записани на дълбочина 3 км.
Експериментална откриване на глоба термохалинна структурата на океана и атмосферата на един от най-важните открития на последните десетилетия на ХХ век. Забележителна характеристика на тънък солна термохалинна структура е неговата стабилност. Дори мощни циклони, бури, вълни не го правят
Глава 8 Термодинамика Ocean 163
унищожи тези структури, които могат да бъдат хоризонтално в целия размер на стотици километри. Механизмите, които водят до образуването на тези структури не са добре разбрани.
Обозначаващ в момент в точка (х, у) разпределение на моментната-вертикална TXj ш ^ T (Z) температура, след това може да пише за него
Подобни изрази могат да бъдат написани на солеността и плътността на морето повърхностните води. Първият план от дясната страна - в класа на явления, които са предмет на класическата океанография; втори мандат - нередности, свързани с феномена на глоба термохалинна структура; третият член - microturbulence Рейнолдс; L U - стойности на пространствени и времеви скали определящи структурни елементи на водни маси поради пещ слоеста структура и турбулентност-ност. Обикновено, нередовността на вертикалните профили с леност напред нередност на температура разпределение-ТА. Морската вода има и друга интересна функция. Ако атмосферата на скоростта на молекулна дифузия на топлина и влага са почти еднакви, скоростта на дифузия на топлина в океана и соли различават от два порядъка (К = 1,4 U
3 см2 / S, К = 10 = 1,04-
5 cm 2 / сек), което води до такова явление като раз-диференциално дифузия, конвекция, което е един от механизмите, които определят образуване на структура тънък termoha става наистина морски води.
Конвекция в многокомпонентна среда, която е на океана (атмосферата, земната мантия също са такива медии) обикновено се проявява в две форми: в първия случай, формата си ruyutsya хоризонтална висок градиент слой, в СТО-комплект - там са така наречените "солени пръсти", представени е в размер на най-фини вертикални нишки. В хомогенна среда конвекция на топлина се проявява под формата на вертикални дюзи или факли [127]. И двете форми на конвекция надеждно записани в океана. Кора и мантията са многокомпонентна система-компонент комплекс състав, съдържащ твърд положителни съществува и течност. Много минерали са запазени следи от конвекция в течна фаза. Многокомпонентни конвекция предизвиква сложност-ти вертикална структура пластове планетарна звезда и
Глава 8 Термодинамика океан
Глава 8 Термодинамика океан
Фигура 6 август Боядисване конвективния флуид протича през първата нагрята цилиндъра в rizontalnym-равномерно (а) и в стратифицирана солна (б) флуид
Плътност стратифицирани среда
5 зависи от солеността и сол сгъстяване / 3, и - коефициентът на термично разширение на характеристиките стратификация период плавателност rizuetsya на
Хомогенната течност се наблюдава балон струя Както далеч от нагревателя (изкачване), въпреки че СКО растеж и температурата на струя разпад, движението става турбо валентността Боядисване в стратифицирана среда е коренно различна - сложна структура на потока характерни елементи на структурата на многокомпонентен конвекция е възходящ първичен факел система и конвективни клетки разделяне на клетката е висока! radientnye слой представителни lyayut специален клас на вътрешните гранични токове, по-излъчват в присъствието на вътрешната среда на нула честота или дължина на вълната-Disse pativno-гравитационни вълни в хомогенна среда [59, 148] конвективния клетките на горните снимки
Гл. 8. Термодинамика на океана
Фиг. 8.7. Evolution конвективния поток около плосък крак вертикален топлообменник със слаб стратификация: А, В, С, - m = 8, 20, 32 минути, съответно
ясно показва разликата в естеството на конвективния движение в хомогенна многокомпонентни среда. В зависимост от положителни маски и характеристики на средата над точката на източника на топлина поток наблюдавани пет вида потоци (дифузно, пластове, ламинарен ламинат показани на снимката, цифрово-слоести и натрапчиви).
Описаните функции картина многокомпонентен конвективния-ЛИЗАЦИЯ над цилиндъра и задържани в прехода към точков източник на топлина и страничен топлоустойчив stratifi средни специалистите. Фиг. 8.7 показва сянка снимки конвекция нагряване в страничен линейно разпределени физиологичен разтвор [149] на. Сряда слабо stratifitsirova върху период плавателност е 33 S, мащаба на температурата = = 0,7 ° С При разработването на конвекция termokontsentratsionnoy SVOCs-он източник на топлина може да бъде разделен на три фази: образуването на високо градиент междинни верига вихрови клетки в зоната на охлаждане, за създаване на поток и координация struktu-RY. Снимката ще се съхрани и развитието на конвекция плосък втори студен източник. Скоростта на развитие се забавя структури-с намаляване на стратификация. При условията на този експеримент конвективни вихрови валове с височина стъпка от порядъка на клетки синхронно образувани след дълго време (т - 5-7 минути) след началото на нагряване и постепенно се трансформира в конвективни клетки (фигура 8.7, б.). Експериментите показаха, че качествено структура поток със странична охлаждане и се съхраняват при фазови преходи. Тези процеси играят решаваща роля в замразяване лед и топене айсберги.
По този начин, както е показано чрез полето за данни изследва-можно, вертикално разпределение на температурата и солеността
_________________ глава. 8. Термодинамика на Ocean 167 ______________________
е сложна, че съдържа голямо количество структура-Турал звена на различни скали и различно естество. Изследването на тези функции, механизмите на тяхната поява и трансформация е един от най-важните задачи на хидрофил-физика на.
Свързани статии