Основные закономерности образования
крупномасштабных циркуляции в океанах и морях
Рис. 11. 240 траекторий поплавков нейтральной плавучести
SOFAR (. Sound Fixing And Ranging ) в северной Атлантикена глубине от 700 до 2000 м.(Philip L. Richardson 1991).Рис. 12. Изменчивость скорости продвижения дрифтера №12046 в течении Гольфстрим.
(Бондаренко А. Л. 2009).
Рис. 13. Три среднемасштабных вихря проследовавших в восточной Атлантике длительное время (
Philip L. Richardson. 1991).Интересен пример измерений параметров течений на периферии района Гольфстрима. Этот грандиозный эксперимент (ПОЛИМОДЕ) был задуман для изучения океанских вихрей. На рисунке 14 видна синхронная изменчивость скорости и направления течений по всем горизонтам до глубины 4-5 км. с периодом 1-1,5 мес. Этот пример показывает, что ветер не может образовать этих течений.
Рис. 14. Изменчивость скорости и направления течений в Северной Атлантике, эксперимент ПОЛИМОДЕ.
В короткой статье невозможно описать данные измерений во всех океанах, и тем более показать рисунки и основные свойства. Но этих данных много, их количество стремительно увеличивается и они показывают, что антициклонические циркуляции в северных и южных частях трех океанов существуют отдельно в виде результирующего движения длиннопериодных волновых течений.
Из рассмотренных примеров регстрации течений можно сделать следующие выводы.
Крупномасштабные циркуляции в океанах есть результирующее движение длиннопериодных волн. Они наблюдаются в любом месте этих циркуляций. Правильнее говорить: “Крупномасштабные циркуляции существуют в виде длиннопериодных волновых течений (ДПВТ)”. Предположительно ДПВТ образуются на экваторе, и далее распространяются в западном направлении. Достигнув берега, растекаются на север на юг, образуя антициклонические циркуляции в северной и южной частях трех океанов (Рис. 15, 16, 17). ДПВТ преимущественно регистрируются двумя методами:
а) Измерителями течений на АБС.
б) Дрифтерными наблюдениями.
Каждый из методов имеет свои преимуществи и недостатки, и область применения.
Траектории дрифтеров часто имеют петлеобразный характер. Поэтому возникает впечатление, что дрифтер попал в вихрь и передвигается вместе с ним. Изменчивость скорости движения дрифтера вдоль траектории помогает понять, каков характер движения в действительности (Рис. 12). В вихре скорость движения изменяется мало. Скорость движения в волновом течении изменяется периодически. Дрифтер совершает движение по петлевым орбитам в тех случаях, когда появляется составляющая скорости перпендикулярная направлению движения, сравнимая по величине с составляющей в направлении движения.
3. Причины возникновения длиннопериодных волновых течений
Возникает вопрос, что за сила гонит воду в районе экватора в западном направлении, и почему возникают длиннопериодные волновые течения (течения волновой природы)? В литературе мы находим ответ и на эти вопросы. (Авсюк Ю. Н., Суворова И., Светлозанова И.; Добролюбов А. И. 1996, Гарецкий Р. Г.; Монин А. С., Шишков Ю.;
Kant I.; Le Blond P. H., Mysak L. A., Broche, Sündermann J.; Groves G. V.; Morner N. A.; Morner N. A.; Munk W., Wunsch C.; Egbert G. D., Ray R. D.).Рис. 15. Крупномасштабные антициклонические (толстые линии) и циклонические (тонкие линии) циркуляции в Атлантическом океане.
Абсолютное большинство исследователей считают, что океанские циркуляции возникают отчасти под воздействием импульса, передаваемого океану ветром, а отчасти в результате термохалинных процессов.
И лишь около 20 исследователей рассматривают возможность образования океанских циркуляций из-за воздействия сил притяжения Луны и Солнца на водную массу.
Впервые мысль о том, что действие приливов замедляет скорость вращения Земли высказал И. Кант в 1754 г. В настоящее время доказано, что именно приливное трение, возникающее в земных океанах и во внутренних частях Земли, является основным фактором, приводящим к замедлению вращения Земли (теория приливной эволюции системы Земля – Луна) [Монин А. С., Шишков Ю. А. 1979].
Рис. 16. Крупномасштабные антициклонические (толстые линии) и циклонические (тонкие линии) циркуляции в Тихом океане.
Рис. 18, ставший уже классическим, поясняет эту гипотезу на примере Луны. В результате воздействия силы притяжения Луны на поверхности океана образуются приливные горбы. Из-за инерции воды и трения о дно максимальный прилив наступает в данной точке Земли спустя некоторое время после кульминации Луны в этой точке.
Запаздывание можно выразить углом δ запаздывания приливов. Благодаря наличию этого угла, сила притяжения Луной приливных горбов имеет нормальную составляюшую к линии центров. Возникает момент силы, которая тащит воду вдоль экватора с востока на запад.