Vì sao nước biển do gió đẩy không nhất thiết chảy cùng hướng gió?
Khám phá mở rộng – Vật lý 11
Gió truyền động lượng cho mặt biển, nhưng chuyển động của nước còn chịu ảnh hưởng sự quay của Trái Đất và trao đổi động lượng giữa các lớp. Trong mô hình Ekman lý tưởng, hướng dòng đổi theo độ sâu và dòng vận chuyển tổng có thể vuông góc hướng ứng suất gió. Nước không chỉ bị kéo như một tấm thảm trượt thẳng.
Mặt nước kéo phần bên dưới
Tác động tiếp tuyến của gió làm lớp nước gần mặt chuyển động. Những tương tác và sự trộn trong nước tiếp tục truyền động lượng xuống sâu hơn. Đáp ứng không nhất thiết giống nhau ở mọi độ sâu.
Trong hệ quy chiếu gắn với Trái Đất quay, hiệu ứng Coriolis tham gia làm đổi hướng chuyển động. Ở Bắc bán cầu, hướng lệch có quy luật khác Nam bán cầu.
Một hình xoắn theo độ sâu
Trong mô hình đơn giản phù hợp, dòng do gió ở các độ sâu liên tiếp vừa yếu dần vừa đổi hướng, tạo biểu diễn gọi là xoắn Ekman. Đó là cách vẽ những vectơ tại nhiều độ sâu, không có nghĩa mỗi giọt nước bắt buộc chạy theo một đường xoắn thẳng đứng từ mặt tới đáy.
Khi cộng phần vận chuyển của cả lớp chịu tác động, mô hình cổ điển cho vận chuyển ròng lệch sang phải ứng suất gió ở Bắc bán cầu, sang trái ở Nam bán cầu. Góc vuông nói về kết quả tích hợp theo sâu trong điều kiện mô hình, không phải hướng của từng điểm nước.
Biển thật có thêm nhiều tác động
Sóng, dòng nền, chênh áp, độ phân tầng và đáy biển có thể làm đáp ứng khác hình xoắn sách giáo khoa. Gió thay nhanh cũng có thể không cho trạng thái ổn định giả định.
Không có một độ sâu cố định chung cho mọi lớp Ekman. Gần xích đạo, những giả thiết dùng Coriolis địa phương theo mô hình quen thuộc cũng cần được xét lại.
Ví dụ ở ven bờ, vận chuyển nước mặt rời bờ có thể góp phần kéo nước sâu lên thay thế. Nhưng muốn biết bờ cụ thể có nước trồi hay không phải xét hướng gió, hình bờ và cả hoàn lưu hiện có.
Hiểu lầm: nhìn hướng gió là xác định ngay hướng trôi của một vật nổi chính xác. Vật còn chịu sóng, lực gió trực tiếp và dòng tại độ sâu nó tương tác.
Ghi nhớ: gió cấp động lượng; trộn truyền nó xuống; Trái Đất quay đổi hướng đáp ứng; phân biệt từng lớp với tổng vận chuyển.
Đọc thêm
- Vì sao không thể đoán bán cầu chỉ bằng chiều xoáy trong bồn rửa?
- Vì sao có những con sóng truyền bên trong đại dương thay vì trên mặt?