Hasil (
Bahasa Indonesia) 1:
[Salinan]Disalin!
8Arus tanpa gesekan:Aliran geostrophicDALAM bab ini kita akan membahas beberapa karakteristik dari gerak yang kitadapat simpulkan dari persamaan gerak ketika diasumsikan bahwa kata Fdalam persamaan (6.1) atau (6.2) (yaitu gesekan, gravitasi bulan dan matahari, dll) yangnol dan bahwa ada kondisi mapan, yang adalah kecepatan pada setiap titik tidakberubah dengan waktu (yaitu du/dt = dv dt = êw/dt = 0). Kecuali untuk contohosilasi inertia kita akan juga beranggapan bahwa persyaratan advective percepatandapat diabaikan. Pendekatan ini untuk sirkulasi berarti skala besar dilaut interior dibenarkan dalam bab sebelumnya.8.1 hidrostatik kesetimbanganSebagai pendahuluan untuk membahas bergerak cairan, mari kita lihat di stasionerorang-orang. Mari kita asumsikan bahwa (1) u = v = w = 0, yaitu bahwa cairan stasioner,(2) dV/di = 0, yaitu sisa cairan stasioner, dan (3) semua istilah-istilah F adalah nol.Kemudian, dari persamaan (6.2) kami yang tersisa hanya«^ = 0, 4 = 0, 4 =-g. (8.1)sapi oy ozDua yang pertama berarti bahwa permukaan isobaric (tekanan konstan)horisontal, yaitu ada tidak ada istilah tekanan, pada kenyataannya tidak ada kekuatan sama sekali dalam hal ini, kemenyebabkan gerakan horisontal. Ketiga dapat ditulis sebagaiDP = - pgdz, (8.2)yang adalah persamaan (tekanan hidrostatik) dalam bentuk diferensial, yaitu memberikantekanan dp karena lapisan tipis dz cairan kepadatan p. Jika p konstan(independen dari kedalaman) menjadi p =-pgz. Ini sangat tidak menyenangkanresult—really all that it does is confirm that the equations of motion do give apreviously known answer (as shown from first principles in Appendix 1) whenthe fluid is stationary. As we showed in Section 7.3, this equation remains anexcellent approximation even for flows at typical ocean speeds.6364 INTRODUCTORY DYNAMICAL OCEANOGRAPHYThe reason for the minus sign on the right is because we take the origin ofcoordinates at the sea surface with z positive upward. Measurements up intothe atmosphere are given as, for example, "the masthead is at + 10 m", whilemeasurements down into the sea are given as, for example, "the fish is at a depthof 50 m, i.e. at z = - 50 m". The pressure at this depth is (takingp = 1025kgm"3)p50 = - (1025 x 9.8 x - 50) = + 5.02 x 105 Pa = + 502 kPa.An increase in depth of 1 m yields an increase in pressure of about 10 kPa.8.2 Inertia! motionWe first assume that (1) dp/dx = dp/dy = 0 (i.e. there is no slope of the seasurface and all the pressure surfaces inside the fluid are also horizontal; we shalllook at the situation when these terms are not zero presently), (2) that we canignore the F terms as stated above, and (3) that w = 0 (i.e. that there is onlyhorizontal motion). Then the x- and y-equations of motion become—du = 2Ù sin dt; ö v and — = - 2Ù sin ö u. (8.3)at at IThe equations (8.3) have solutionsu = VH sin (2Ù sin ö ß),v= FHcos(2Qsini), (8.4)mana V = u2 + v2 dan t di sini berdiri untuk waktu. Sekarang ini adalahpersamaan gerak untuk tubuh di belahan bumi utara perjalanansearah jarum jam dalam lingkaran horisontal kecepatan konstan linier VH dan kecepatan sudutÖ dosa 2Ù. Jika jari-jari lingkaran B9 maka V%/B = 2Ù dosa Umlaut VH, yaitupercepatan sentripetal VjB disediakan oleh percepatan Coriolis ' 2ÓßýçöVH (Fig. 8.1). Secara fisik, seperti mungkin dihasilkan ketika angin bertiupterus di satu arah untuk waktu, menyebabkan air untuk mendapatkan kecepatan VH, danlalu angin itu berhenti dan gerak terus tanpa gesekan (untuk pertamaperkiraan) sebagai akibat dari yang "inersia" (benar momentum),maka istilah "inersia! gerak". Variasi aliran inertia periode yang seringhadir dalam catatan dari sekarang meter. Amplitudo bervariasi tergantung padakekuatan menghasilkan mekanisme dan mereka membusuk karena gesekan ketikagenerasi berhenti.Perhatikan bahwa persamaan (8.3) non-linear tetapi memiliki solusi, persamaan(8.4), sehingga non-linear persamaan kadang-kadang dapat diselesaikan secara eksplisit. Perhatikan juga,Namun, bahwa jika kita menganggap persamaan sebagai persamaan Lagrangian untuk cairanparsel, mereka linear dan syarat-syarat yang akan menjadi non-linear di Lagrangianpersyaratan (friction) telah diasumsikan menjadi kecil, membuat solusi yang mudah. Untuk kecepatan VH = 0,1 m s - 1 di latitude Umlaut = 45°, maka B ~ 1 km. Untuk VH= 1 ms "1, maka B ~ 10 km. Periode revolusi2ð _ 2ð _ 11 hari sideris _ Tfkecepatan sudut 2Ù dosa Umlaut 2 dosa Umlaut 2karena Ù = 2ð/1 sideris hari. Kuantitas Tf = (1 hari sideris dosa Umlaut) adalahdisebut "satu pendulum hari" karena itu adalah waktu yang diperlukan untuk bidanggetaran pendulum Foucault untuk memutar melalui 2ð radian. Nilai0,5 77 (setengah pendulum hari) adalah 11.97 h di kutub, 16.93 h 45° lintang danInfinity di khatulistiwa.Arah rotasi dalam lingkaran inertia searah jarum jam dilihat dari atasdi belahan bumi utara dan separa di belahan bumi selatan. Jikaorang berpikir tentang mengamati gerak di belahan selatan dengan melihatturun melalui bumi dari belahan bumi utara kemudian gerak jugamuncul searah jarum jam. Namun, adalah pengamat di belahan selatanterbalik dibandingkan pengamat di belahan bumi utara dan dia memanggilgerakan separa. Demikian juga, ia mengatakan bahwa Angkatan Coriolis bertindak untukkiri kecepatan di belahan bumi selatan. Ini adalah masalah sudut pandang. Dalamistilah yang digunakan oleh Meteorologi, gerak anticyclonic di keduabelahan. Istilah cyclonic berasal dari topan, badai dengan tekanan rendahdi pusatnya yang angin separa di Utarabelahan bumi dan searah jarum jam di belahan bumi selatan. Sistem anticyclonicmemiliki tekanan tinggi di pusat dan angin beredar dalam arah yang berlawanan. Thealasan untuk perilaku ini akan menjadi jelas ketika kita membahas aliran geostrophic.Equivalent terms contra solem and cum sole were occasionally used byoceanographers in the older literature meaning, respectively, against and withthe direction of motion of the sun as seen by an observer facing the equator.These terms are related in Fig. 8.2. 8.3 GeopotentialIn preparation for the discussion of the geostrophic method for calculatingcurrents we must introduce the concept of geopotential. The quantity àw= M gdz is the amount of work done ( = potential energy gained) in raising amass M through a vertical distance dz against the force of gravity (ignoringfriction). We then define a quantity called geopotential (Ö) such that the changeof geopotential dO over the vertical distance dz is given byÌÜÖ = dw = Mgdz (joules),or dO = gdz (joules kg"1 = m2s"2) (potential energy change/unit mass)= — ccdp (from equation (8.2)).Integrating from æã to z2 we haveÇ2 Ç2 Ã2Now writing a = a35 0 p + <5 from Section 2.23 we getÖ2 - *i = 0 (z2 - *i) = - aas.o.p dp -= -AThe quantity (Ö2—Ö÷) is called the geopotential distance between the levelsz2 and Zj where the pressures will be p2 and pv The first quantity on the right of> getCURRENTS WITHOUT FRICTION 67equation (8.5) is called the ''standard geopotential distance" (AOstd, a functionof p only) while the second is called the "geopotential anomaly" (ÄÖ, a functionof S, Tand p). In size, the second term is of the order of one-thousandth of thefirst.The reader is reminded that although (Ö2—Ö^ is called the geopotential"distance" in océanographie jargon, it really has the units of energy per unitmass (Jkg"1 or m2s"2) and for g = 9.8ms"2 and <5z=lm, then dO= 9.8 Jkg"1. For numerical convenience, oceanographers in the past haveused a unit of geopotential called the "dynamic metre" such that 1 dyn m= 10.0 Jkg"1. To indicate that this unit is being used, it is usual to use thesymbol D for geopotential. The geopotential distance (D2 — Dl) is thennumerically almost equal to (z2 — zx) in metres, e.g. relative to the sea surface:SI units Mixed unitsat a geometrical depth in the sea = +100 m + 100 mthen z2 = -100 m -100 mthe pressure will be about p = + 1005 kPa + 100.5 dbarand the geopotential distancerelative to the surface Ö2 - Ö1 = - 980 J kg" D2 - ûã = - 98 dyn m.It is because of its use in the calculation of geopotential "distance" that tables ofa as a function of 5, T and p are more common than tables of p.8.31 Geopotential surfaces and isobaric surfacesA surface to which the force of gravity, i.e. the plumb line, is everywhereperpendicular is called a geopotential surface because the value of thegeopotential must be the same everywhere on the surface. The term "levelsurface" is taken to mean the same thing. An example of such a surface is thesmooth surface of a lake in which there are no currents and where there are nogelombang, atau dari bilyar meja set up dengan benar. Alasan untuk menentukan "tidakarus"akan dijelaskan dalam bagian berikutnya.Permukaan isobaric adalah salah satu di mana tekanan di mana-mana adalah sama. DalamDanau stasioner di atas permukaan air akan isobaric permukaan p = 0(tekanan atmosfer yang diasumsikan konstan dan diabaikan). Isobaric permukaanuntuk tekanan yang lebih tinggi akan lebih dalam di danau dan akan geopotential(tingkat) permukaan selama Danau masih.Isobaric permukaan harus tingkat dalam keadaan stasioner. (Jangan membingungkan ini"stasioner negara" ketika Anda = v = w = 0 dengan "kesetimbangan" Kapan Anda, v dan wmungkin bukan nol tetapi tidak berubah dengan waktu, yaitu ketika du dt = dv dt = dw dt= 0, lihat Apendeks 1.) Misalnya, untuk saat ini bahwa permukaan isobaric (berlaribaris dalam Fig. 8.3(a)) cenderung permukaan (garis penuh di 8.3(a) gambar). The tekanan kekuatan pada partikel air A unit massa akan adp dn seperti yang ditunjukkan.(d/dn berarti gradien sepanjang normal, yaitu tegak lurus, ke permukaan dandi pesawat kertas.) Selain itu, gravitasi bertindak pada partikel. Ini adalahsituasi tidak stabil karena kedua kekuatan tidak keseimbangan, karena mereka tidakpersis menentang, tetapi harus memiliki resultant ke kiri. Situasi ditampilkan dalamlebih detail untuk partikel B whe
Sedang diterjemahkan, harap tunggu..
