wszechświat
Autor: Radosław Żbikowski | dodano: 2018-10-22
Błękitny krwiobieg Ziemi

Fot. Indigo Images


W oceanach od zarania dziejów przemieszczają się masy wody, a prądy te przypominają arterie żywego organizmu. Ten gigantyczny błękitny krwiobieg ma równie olbrzymi wpływ na klimat Ziemi.

W1751 r. Henry Ellis, kapitan angielskiego statku, dokonał epokowego odkrycia. Żeglując po ciepłych podzwrotnikowych wodach Atlantyku, spuścił w głębiny umocowany do długiej liny pojemnik z zaworami, umożliwiającymi jego napełnienie i zamknięcie pod wodą. Ku zdziwieniu kapitana woda w głębinach była wręcz lodowata – tym zimniejsza, im głębiej ją pobrano. Ellis chyba niezbyt zdawał sobie sprawę ze swego epokowego odkrycia. W dzienniku pokładowym zapisał, że przyrząd do poboru zimnej wody jest przydatny, bo dzięki niemu załoga może podczas upałów schładzać siebie oraz przewożone wino. W rzeczywistości ten sprytny żeglarz był pierwszym człowiekiem, który odnotował temperaturę głębszej wody z systemu oceanicznego pasa transmisyjnego, który okrąża całą Ziemię.
W 1770 r. Benjamin Franklin, którego podobizna widnieje na banknocie 100-dolarówki, po raz pierwszy zaznaczył na mapach nawigacyjnych powierzchniowy Prąd Zatokowy zwany Golfsztromem. Jego odkrycie znacznie usprawniło żeglugę na Atlantyku, umożliwiając skrócenie jej o wiele tygodni. Płynąc ze Stanów Zjednoczonych do Anglii, wystarczyło znaleźć się w odpowiednim miejscu prądu i tak ustawić żagle, aby wiatr dodatkowo wspomagał żeglugę. W drodze powrotnej starano się omijać Golfsztrom, a więc najpierw kierowano się bardziej na południe, wzdłuż wybrzeży Francji, a dopiero później do Ameryki. Dzisiaj również w żegludze morskiej znajomość położenia, kierunku i prędkości prądów ma duże znaczenie. Dzięki niej pływanie jest zarówno szybsze, jak i tańsze, gdyż przyczynia się do obniżenia zużycia paliwa przez statki.

Powierzchniowe rzeki

Prąd morski to zorganizowany ruch znacznych ilości wody na duże odległości, w określonym kierunku, odbywający się w otoczeniu wód pozostających we względnym bezruchu. Powierzchniowe prądy morskie można porównać do potężnych rzek, przesuwających się w warstwie wody z reguły do głębokości ok. 100 m. Masy wody nie podróżują idealnie w linii prostej, lecz często meandrują, tworząc liczne wiry i rozgałęzienia. Średnie prędkości oceanicznych rzek są różne i z reguły nie przekraczają kilku km/h. Przykładowo Golfsztrom na Atlantyku ma średnią prędkość 6,4 km/h. Wprawdzie nie jest ona zawrotna, jednak ten leniwy prąd przenosi gigantyczną ilość wody. Oszacowano ją na 150 mln m3/s, czyli prawie 150 razy więcej niż w ciągu sekundy wprowadzają do oceanów wszystkie rzeki świata.
Potężne oceaniczne rzeki odgrywają olbrzymią rolę w procesach klimatycznych, transportując ciepłe masy wód z równika w kierunku biegunów (prąd ciepły), a chłodne – w przeciwnym kierunku (prąd zimny). Ciepłe prądy sprawiają, że płynąca woda stopniowo oddaje ciepło atmosferze, czyli ogrzewa powietrze, powodując, że klimat jest cieplejszy i wilgotniejszy. Z kolei zimne działają odwrotnie. W ujęciu globalnym płynące od równika ku biegunom i z powrotem prądy tworzą cyrkulacje, które wyglądają jak mknące po powierzchni każdego z oceanów wielkie obracające się okręgi. Na wodach wszechoceanu istnieje pięć wielkich cyrkulacji, których kierunek na półkuli południowej jest przeciwny, a na północnej zgodny z ruchem wskazówek zegara.
Ten niezwykły układ wywołany jest głównie przez wynikającą z ruchu obrotowego Ziemi tzw. siłę Coriolisa. Wpływa ona nie tylko na ruch wody, ale i na występujące w rejonach międzyzwrotnikowych stałe wiatry zwane pasatami. Wiejąc z kierunku północno-wschodniego na półkuli północnej i południowo-wschodniego na południowej powodują one dodatkowe tarcie olbrzymich mas powietrza o powierzchnię wody. Współdziałanie tych czynników wywołuje płynące po powierzchni prądy, które układają się we wspomniane wielkie komórki cyrkulacyjne. Jednak woda nie porusza się jedynie po zewnętrznych częściach okręgów, ale również wewnątrz nich. Przemieszczanie się olbrzymich jej mas do środka komórki cyrkulacyjnej zostało wyjaśnione w XIX w. przez szwedzkiego uczonego, na którego cześć to zjawisko nazwano spiralą Ekmana. Zgodnie z tym procesem warstwa wody powierzchniowej przemieszcza się pod kątem 45˚ w stosunku do kierunku wiatru. Wskutek tego w każdej z wielkich obracających się komórek cyrkulacyjnych olbrzymie masy wody kierują się do jej środka, po czym napierają na siebie i się spiętrzają. W efekcie we wnętrzu komórek cyrkulacyjnych poziom wody może być podwyższony nawet o 1 m w stosunku do średniego poziomu oceanu.

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 11/2018 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
11/2018
10/2018
Kalendarium
Listopad
18
W 1934 r. amerykański lotnik Richard Byrd odkrył wulkan Mount Sidley na Antarktydzie.
Warto przeczytać
Czy można badać kosmos zwykłym kijem? Jaki kolor ma wszechświat? Czy stojąc na szczycie Mount Everestu, jesteśmy najdalej od środka Ziemi?

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Radosław Żbikowski | dodano: 2018-10-22
Błękitny krwiobieg Ziemi

Fot. Indigo Images


W oceanach od zarania dziejów przemieszczają się masy wody, a prądy te przypominają arterie żywego organizmu. Ten gigantyczny błękitny krwiobieg ma równie olbrzymi wpływ na klimat Ziemi.

W1751 r. Henry Ellis, kapitan angielskiego statku, dokonał epokowego odkrycia. Żeglując po ciepłych podzwrotnikowych wodach Atlantyku, spuścił w głębiny umocowany do długiej liny pojemnik z zaworami, umożliwiającymi jego napełnienie i zamknięcie pod wodą. Ku zdziwieniu kapitana woda w głębinach była wręcz lodowata – tym zimniejsza, im głębiej ją pobrano. Ellis chyba niezbyt zdawał sobie sprawę ze swego epokowego odkrycia. W dzienniku pokładowym zapisał, że przyrząd do poboru zimnej wody jest przydatny, bo dzięki niemu załoga może podczas upałów schładzać siebie oraz przewożone wino. W rzeczywistości ten sprytny żeglarz był pierwszym człowiekiem, który odnotował temperaturę głębszej wody z systemu oceanicznego pasa transmisyjnego, który okrąża całą Ziemię.
W 1770 r. Benjamin Franklin, którego podobizna widnieje na banknocie 100-dolarówki, po raz pierwszy zaznaczył na mapach nawigacyjnych powierzchniowy Prąd Zatokowy zwany Golfsztromem. Jego odkrycie znacznie usprawniło żeglugę na Atlantyku, umożliwiając skrócenie jej o wiele tygodni. Płynąc ze Stanów Zjednoczonych do Anglii, wystarczyło znaleźć się w odpowiednim miejscu prądu i tak ustawić żagle, aby wiatr dodatkowo wspomagał żeglugę. W drodze powrotnej starano się omijać Golfsztrom, a więc najpierw kierowano się bardziej na południe, wzdłuż wybrzeży Francji, a dopiero później do Ameryki. Dzisiaj również w żegludze morskiej znajomość położenia, kierunku i prędkości prądów ma duże znaczenie. Dzięki niej pływanie jest zarówno szybsze, jak i tańsze, gdyż przyczynia się do obniżenia zużycia paliwa przez statki.

Powierzchniowe rzeki

Prąd morski to zorganizowany ruch znacznych ilości wody na duże odległości, w określonym kierunku, odbywający się w otoczeniu wód pozostających we względnym bezruchu. Powierzchniowe prądy morskie można porównać do potężnych rzek, przesuwających się w warstwie wody z reguły do głębokości ok. 100 m. Masy wody nie podróżują idealnie w linii prostej, lecz często meandrują, tworząc liczne wiry i rozgałęzienia. Średnie prędkości oceanicznych rzek są różne i z reguły nie przekraczają kilku km/h. Przykładowo Golfsztrom na Atlantyku ma średnią prędkość 6,4 km/h. Wprawdzie nie jest ona zawrotna, jednak ten leniwy prąd przenosi gigantyczną ilość wody. Oszacowano ją na 150 mln m3/s, czyli prawie 150 razy więcej niż w ciągu sekundy wprowadzają do oceanów wszystkie rzeki świata.
Potężne oceaniczne rzeki odgrywają olbrzymią rolę w procesach klimatycznych, transportując ciepłe masy wód z równika w kierunku biegunów (prąd ciepły), a chłodne – w przeciwnym kierunku (prąd zimny). Ciepłe prądy sprawiają, że płynąca woda stopniowo oddaje ciepło atmosferze, czyli ogrzewa powietrze, powodując, że klimat jest cieplejszy i wilgotniejszy. Z kolei zimne działają odwrotnie. W ujęciu globalnym płynące od równika ku biegunom i z powrotem prądy tworzą cyrkulacje, które wyglądają jak mknące po powierzchni każdego z oceanów wielkie obracające się okręgi. Na wodach wszechoceanu istnieje pięć wielkich cyrkulacji, których kierunek na półkuli południowej jest przeciwny, a na północnej zgodny z ruchem wskazówek zegara.
Ten niezwykły układ wywołany jest głównie przez wynikającą z ruchu obrotowego Ziemi tzw. siłę Coriolisa. Wpływa ona nie tylko na ruch wody, ale i na występujące w rejonach międzyzwrotnikowych stałe wiatry zwane pasatami. Wiejąc z kierunku północno-wschodniego na półkuli północnej i południowo-wschodniego na południowej powodują one dodatkowe tarcie olbrzymich mas powietrza o powierzchnię wody. Współdziałanie tych czynników wywołuje płynące po powierzchni prądy, które układają się we wspomniane wielkie komórki cyrkulacyjne. Jednak woda nie porusza się jedynie po zewnętrznych częściach okręgów, ale również wewnątrz nich. Przemieszczanie się olbrzymich jej mas do środka komórki cyrkulacyjnej zostało wyjaśnione w XIX w. przez szwedzkiego uczonego, na którego cześć to zjawisko nazwano spiralą Ekmana. Zgodnie z tym procesem warstwa wody powierzchniowej przemieszcza się pod kątem 45˚ w stosunku do kierunku wiatru. Wskutek tego w każdej z wielkich obracających się komórek cyrkulacyjnych olbrzymie masy wody kierują się do jej środka, po czym napierają na siebie i się spiętrzają. W efekcie we wnętrzu komórek cyrkulacyjnych poziom wody może być podwyższony nawet o 1 m w stosunku do średniego poziomu oceanu.