Что будет у экватора?

При f → 0 глубина Экмана расходится. Модель для средних широт; здесь |φ| не ближе 4°.

Почему у поверхности течение не по ветру?

Сила Кориолиса поворачивает течение. В классическом решении угол у поверхности около 45° вправо в Северном полушарии; знак f задаёт руку спирали.

Что показывает годограф?

Точки (u, v) на разных глубинах. В идеальной спирали Экмана это логарифмическая спираль к началу координат.

Спираль Экмана

Устойчивый ветровой дрейф: параметр Кориолиса f и вихревая вязкость A_z задают поворот и затухание горизонтальной скорости с глубиной; годограф и угол у поверхности.

Параметры океана

Широта45 °

Вихревая вязкость A_z0.05 m²/s

Масштаб скорости V₀ у поверхности0.12 m/s

Устойчивое решение Экмана: u + iv = V₀ exp((−1 + isgn(f)) z/δ), δ = √(2A_z/|f|): горизонтальная скорость поворачивает и затухает с глубиной. V₀ здесь как ползунок нагрузки ветра; годограф (u,v) — логарифмическая спираль. У экватора |f|→0: для численной устойчивости в расчёте δ используется эффективная широта не ближе ±4° (см. подпись при |φ|<4°).

Измеренные величины

Глубина Экмана δ31.1 m

Поворот у поверхности к x̂3.8 °

f = 2Ω sin(lat): знак задаёт руку спирали; при |φ|<4° для δ используется эффективная широта ±4°, чтобы избежать расходимости у экватора.

Графики

О модели

Спираль Экмана — поворот и затухание горизонтального течения с глубиной в устойчивом балансе напряжения ветра, силы Кориолиса и вертикальной вязкости. Глубина Экмана δ = √(2A_z/|f|), где f = 2Ω sinφ; решение u + iv = V₀ exp((−1 + i sgn(f)) z/δ). Годограф (u, v) — логарифмическая спираль; у поверхности течение отклоняется от напряжения ветра примерно на 45° в идеальной модели. Меняются широта, вихревая вязкость A_z и масштаб скорости V₀. У экватора f → 0 и δ расходится: для устойчивости счёта |φ| не ближе 4°. Нет нестационарности, стратификации и реального профиля вязкости.

Для кого: Физическая океанология или пограничный слой атмосферы: дрейф Экмана и перенос.

Ключевые понятия

спираль Экмана
параметр Кориолиса
вихревая вязкость
глубина Экмана
годограф

Как это работает

Устойчивое решение Экмана: u + iv = V₀ exp((−1 + i sgn(f)) z/δ), δ = √(2A_z/|f|). На профилях u(z), v(z) скорость поворачивает и затухает; годограф (u, v) — логарифмическая спираль. Широта задаёт f и руку спирали, A_z — толщину слоя, V₀ — масштаб у поверхности.

Часто задаваемые вопросы

Что будет у экватора?: При f → 0 глубина Экмана расходится. Модель для средних широт; здесь |φ| не ближе 4°.
Почему у поверхности течение не по ветру?: Сила Кориолиса поворачивает течение. В классическом решении угол у поверхности около 45° вправо в Северном полушарии; знак f задаёт руку спирали.
Что показывает годограф?: Точки (u, v) на разных глубинах. В идеальной спирали Экмана это логарифмическая спираль к началу координат.

Продолжите с близкими темами в этой категории — или все 50 в «Биофизика, жидкости и геонауки».

Вся категория →

НовоеУниверситет / научные

Устойчивость бесконечного склона

Запустить симулятор

Коэффициент запаса предельного равновесия для мелкого плоского оползня: угол склона, сцепление, трение, глубина и поровое давление от дождя.

НовоеУниверситет / научные

Геострофический и термический ветер

Запустить симулятор

Баланс градиента давления и силы Кориолиса: изобары задают геострофический ветер, меридиональный градиент температуры — вертикальный сдвиг между 1000 и 300 гПа.

НовоеУниверситет / научные

Конвекция мантии (учебная ячейка)

Запустить симулятор

Карикатура мантийной конвекции при большом числе Прандтля: интенсивность от числа Рэлея, тепловые пограничные слои, горячий апвеллинг и холодная плита.

НовоеШкольные