Внутренние волны: различия между версиями

2059 байт добавлено ,  2 месяца назад
Добавлено математическое описание природы внутренних волн. Скоро будет добавлен текст, касающейся подводных землетрясений
м (→‎Литература: пометка статей без источников, нормализация служебных разделов, косметические правки.)
(Добавлено математическое описание природы внутренних волн. Скоро будет добавлен текст, касающейся подводных землетрясений)
Для возникновения внутренних волн нужен перепад плотности. В жидкости небольшой перепад плотности может возникнуть из-за изменения температуры и [[солёность|солёности]] с глубиной. Поскольку эта разница не велика, то внутренние волны имеют малую скорость распространения. С другой стороны амплитуда внутренних волн может быть велика, поскольку для их возникновения не нужно большой энергии. Самые простой и наблюдаемый пример внутренних волн — внутренние волны в воде.
 
 
== Связь с поверхностными волнами ==
'''Физика внутренних волн'''
 
Рассмотрим схематический вариант возникновения внутренней волны. Предположим для начала, что водный слой находится в положении равновесия и равнодействующая всех внешних сил равняется нулю. По некоторым причинам, определенный объем воды изменил своё положение по вертикали на z. Воду мы принимаем за несжимаемую среду (плотность постоянна), однако плотность окружающей среды изменилась на <math>\Delta\rho=\frac{d\rho}{dh}z</math>, где <math>\frac{d\rho}{dh}</math> - градиент плотности в данной точке. Уравнение движения сместившегося объема представляет собой уравнение гармонических колебаний с частотой <math>\omega=\sqrt{\frac{g}{\rho} \frac{d\rho}{dh}}</math>. В большинстве случаев вертикальный градиент плотности невелик, по этой причине внутренние волны имеют большую амплитуду в сравнении с поверхностными, а также у них большой период - порядка 4 часов.
 
Приняв во внимание малость градиента плотности, необходимо учесть изменение объема сместившейся жидкости за счет изменения давления, которое выражается поправкой в формуле для частоты <math>\omega</math>. Эта формула носит название [[Частота Брента — Вяйсяля|частоты В.Вяйсяля и Д.Брента]].
 
 
 
== '''Связь с поверхностными волнами =='''
 
Внутренние волны создают временные течения, в том числе на [[волны на воде|поверхности воды]]. Поэтому если поверхностные волны идут против этого течения, то они укорачиваются и поверхность воды в этом месте выглядит тёмной и шероховатой. Если же поверхностные волны идут вдоль течения, то они удлиняются и поверхность воды в этом месте выглядит гладкой. При этом уменьшения амплитуды поверхностных волн ''не происходит''.