Название: Восемь лекций по физике атмосферы и гидросферы (Браже Р. А.)

Жанр: Радиотехнический

Просмотров: 1314


8.3. длинные волны

 

В результате вулканической деятельности в отдельных частях Мирового океана выделяется значительное количество двуокиси углерода СО2  и в мень- шей мере других газов: паров  Н2О, СО,  Н2S,  Н2    и др. Активное выделение СО2  из земной коры вблизи действующих вулканов имеет место даже в перио- ды их покоя. Благодаря  этому  происходит  насыщение  придонных  слоев  во- ды  углекислым  газом. Во время извержения вулкана или при подводном зем- летрясении выделяется большое количество теплоты, что приводит к нагрева- нию воды и уменьшению растворимости СО2. Так, при повышении температу- ры воды на 10 ºС растворимость углекислого газа в ней изменяется в 1,4 раза, что сопровождается дегазацией избыточного количества СО2  и уменьшением

плотности жидкости у поверхности до 0,78 кг/м3

( /  0

 0,3) . При более ин-

-1

 
тенсивном насыщении воды углекислым газом вполне достижимы условия, при

которых

 / 0  ~ 1, N ~ 10

с-1,

H ~ 103

м, и в океане могут распространяться

длинные внутренние гравитационные волны с

  H .

В режиме длинных волн для несжимаемой жидкости ( cs

  ) дисперси-

онное уравнение (8.6) можно разложить по степеням малого параметра  2k/α и, ограничившись первыми двумя членами разложения, представить в виде

 

3

 

2

 
  c0 k  gk  ;

(8.10)

 

 

c0   2

gH cos ,

  2c0 H  .

Здесь с0  – фазовая скорость линейных внутренних гравитационных волн, β –

параметр дисперсии.

Компоненты групповой скорости по осям x, z

 

k

C                                          x x                    k

 

(c0

 

 3k 2 ),

 

C                      k z z             k

 

(c0

 

 3k 2 ),

 

 

а сама она

 

 

C

 

x

 
C      2

 

 

z

 
 C 2

 

 

 c0

 

 

 3k 2 ,

 

 

причем C  c  c0 ,

C || c.

Таким образом, в отличие от коротких внутренних гравитационных волн,

«выбирающих» направление своего распространения в зависимости от соотно- шения между частотой колебаний источника ω и частотой Брента – Вяйсяля  N

и имеющих ортогональные направления фазовой и групповой скоростей, длин- ные  волны  характеризуются  постоянством  скорости  распространения  вдоль

«выбранного»  направления  распространения  и  коллинеарностью  фазовой  и групповой скоростей.