Внутренние волны: различия между версиями

6 байт добавлено ,  2 месяца назад
Нет описания правки
Внутренние инерционно-гравитационные волны или '''внутренние волны''' - вид волновых движений в [[Стратификация вод|стратифицированной]] жидкости (газе), плотность которой растет с глубиной. Под стратификацией понимается разделение водной толщи водоёма на слои различной плотности.
 
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.
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 <math>z</math>. 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. Скорость внутренних волн меньше скорости поверхностных.
 
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>: