Dryf Stokesa

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Dryf Stokesa, gdy długość fali jest znacznie większa niż głębokość wody. Kliknij tutaj, by zobaczyć animację. Czerwone kółeczka wskazują pozycję cząstek poruszających się z prędkością przepływu. Błękitne linie pokazują drogę tych cząstek. Błękitne kółeczka wskazują pozycje w wodzie po przejściu jednej fali. Białe kropki wizualizują ruch wszystkich cząstek

Dryf Stokesa, dryf stokesowski – średnia prędkość w wodzie (cieczy) obserwowana w ruchu falowym, powodowana na przykład przez zmniejszenie amplitudy (eliptycznych) trajektorii cząstek w wodzie wraz z głębokością[1].

Różnice między horyzontalnymi amplitudami ruchu na różnych głębokościach powodują, że cząstki na powierzchni wody poruszają się nieco bardziej w kierunku przemieszczającej się fali niż w kierunku przeciwnym na pewnej głębokości w wodzie. Powoduje to przesunięcie tych cząstek, nazywane dryfem Stokesa. Dryf Stokesa istnieje także wtedy, gdy nie ma średniego przepływu wody, a jedynym mechanizmem jest falowanie[2]. Nie zależy on także bezpośrednio od prędkości wiatru: nawet gdy prędkość wiatru jest zerowa, istnienie propagujących się fal oceanicznych powoduje dryf Stokesa. Ocenia się jednak, że w pierwszym przybliżeniu dryf Stokesa na powierzchni oceanu wynosi około 3% prędkości wiatru w obszarze rozbiegu fal. Natomiast prędkość prądów dryfowych (pod powierzchnią oceanu) wynosi około 20–80% prędkości dryfu Stokesa na powierzchni. Z pomiarów prądów oceanicznych, prędkości wiatru i pola falowania można ocenić, jaka część energii prądów oceanicznych jest wywoływana bezpośrednio przez wiatr, a jaka przez dryf Stokesa[3]. W układzie zawierającym obracającą się ciecz (jak Ziemia) przepływ wody związany z dryfem Stokesa jest poddawany efektowi Coriolisa.

Dryf Stokesa jest ważny, między innymi, w opisie transportu zanieczyszczeń na powierzchni wody[4].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. A.D.D. Craik. George Gabriel Stokes on water wave theory. „Annual Review of Fluid Mechanics”. 37, s. 23–42, 2005. DOI: 10.1146/annurev.fluid.37.061903.175836. 
  2. G.G. Stokes. On the theory of oscillatory waves. „Transactions of the Cambridge Philosophical Society”. 8, s. 441–455, 1847. 
  3. Kejian Wu1 and Bin Liu, 2008, Stokes drift–induced and direct wind energy inputs into the Ekman layer within the Antarctic Circumpolar Current, Journal of Geophysical Research, 113, C10002, doi:10.1029/2007JC004579
  4. Ardhuin, F., A.D. Jenkins, D. Hauser, A. Reniers and B. Chapron, 2005, Waves and operational oceanography. EOS Trans. American Geophysical Union 86 (4) 37-40.