جریان زمین‌گرد

نمونه‌ای از جریان زمین‌گرد در نیم‌کره شمالی
یک چرخاب در نیم‌کره شمالی در حالت تعادل زمین‌گرد؛ آب کم‌رنگ‌تر چگالی کمتری نسبت به آب تیره دارد، اما از هوا چگالی بیشتری دارد؛ گرادیان فشار رو به بیرون با نیروی کوریولیس ۹۰ درجه‌ای که در راستای جریان است، متعادل می‌شود. این ساختار در نهایت به دلیل اصطکاک و اختلاط خواص آب از بین خواهد رفت.

جریان زمین‌گَرد[۱][۲] (انگلیسی: Geostrophic current) نوعی جریان اقیانوسی است که در آن نیروی گرادیان فشار با اثر کوریولیس در توازن قرار دارد. جهت جریان زمین‌گرد موازی با هم‌فشارها است، به‌گونه‌ای که در نیم‌کره شمالی پرفشار در سمت راست جریان و در نیم‌کره جنوبی پرفشار در سمت چپ جریان قرار می‌گیرد. این مفهوم از نقشه‌های هوا آشناست، که هم‌فشارهای آن‌ها جهت بادهای زمین‌گرد را نشان می‌دهند. جریان‌های زمین‌گرد می‌توانند فشارورد (بروتروپیک) یا کژفشار (باروکلینیک) باشند. جریان زمین‌گرد را همچنین می‌توان موج چرخانی از آب کم‌عمق با بسامد صفر در نظر گرفت.

اصل زمین‌گردی یا توازن زمین‌گرد برای اقیانوس‌شناسان مفید است، زیرا به آن‌ها امکان می‌دهد جریان‌های اقیانوسی را از روی اندازه‌گیری‌های ارتفاع سطح دریا (با ترکیب ژئودزی ماهواره‌ای و گرانی‌سنجی) یا از روی نیم‌رخ‌های قائم چگالی آب دریا که توسط کشتی‌ها یا شناورهای خودران گرفته می‌شود، استنتاج کنند. جریان‌های اصلی اقیانوس‌های جهان از جمله گلف استریم، جریان کوروشیو، جریان اگالس و جریان پیراقطبی جنوبگان، تقریباً در توازن زمین‌گرد قرار دارند و نمونه‌هایی از جریان‌های زمین‌گرد به‌شمار می‌روند.

توضیح ساده

آب دریا به‌طور طبیعی گرایش دارد از ناحیه‌ای با فشار بالا (یا سطح دریای بالا) به ناحیه‌ای با فشار پایین (یا سطح دریای پایین) حرکت کند. نیرویی که آب را به سمت ناحیهٔ کم‌فشار می‌راند، نیروی گرادیان فشار نامیده می‌شود. در یک جریان زمین‌گرد، به‌جای آنکه آب از ناحیهٔ پرفشار (یا سطح دریای بالا) به ناحیهٔ کم‌فشار (یا سطح دریای پایین) حرکت کند، در امتداد خطوط هم‌فشار حرکت می‌کند. این پدیده به این دلیل رخ می‌دهد که زمین می‌چرخد. چرخش زمین باعث می‌شود آبی که از پرفشار به کم‌فشار حرکت می‌کند، «نیرویی» را احساس کند که به آن نیروی کوریولیس گفته می‌شود. نیروی کوریولیس بر جریان به‌صورت عمود عمل می‌کند و هنگامی که با نیروی گرادیان فشار به توازن برسد، جریان حاصل، زمین‌گرد نامیده می‌شود.

همان‌گونه که گفته شد، جهت جریان به‌گونه‌ای است که در نیمکرهٔ شمالی پرفشار در سمت راست جریان و در نیمکرهٔ جنوبی پرفشار در سمت چپ جریان قرار دارد. جهت جریان به نیمکره بستگی دارد، زیرا جهت نیروی کوریولیس در نیمکره‌های مختلف عکس یکدیگر است.

معادلات زمین‌گرد صورت ساده‌شده‌ای از معادلات ناویه–استوکس در یک قاب مرجع چرخان هستند. به‌طور خاص، فرض می‌شود که هیچ شتابی وجود ندارد (حالت پایا)، هیچ ویسکوزیته‌ای وجود ندارد و فشار هیدرواستاتیک است.[۳]

جستارهای وابسته

منابع

  1. ↑ «جریان شبه‌زمین‌گَرد» [علوم جَوّ] هم‌ارزِ «quasigeostrophic current»؛ منبع: گروه واژه‌گزینی. دفتر پنجم. فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان. تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی. شابک ۹۷۸-۹۶۴-۷۵۳۱-۷۶-۴ (ذیل سرواژهٔ جریان شبه‌زمین‌گَرد){{cite book}}: نگهداری یادکرد:پی‌نوشت (رده)
  2. ↑ «جریان چرخ‌زمین‌گَرد» [علوم جَوّ] هم‌ارزِ «cyclo-geostrophic current»؛ منبع: گروه واژه‌گزینی. دفتر پنجم. فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان. تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی. شابک ۹۷۸-۹۶۴-۷۵۳۱-۷۶-۴ (ذیل سرواژهٔ جریان چرخ‌زمین‌گَرد){{cite book}}: نگهداری یادکرد:پی‌نوشت (رده)
  3. ↑ Gill, Adrian E. (1982). Atmosphere-Ocean Dynamics. International Geophysics Series. Vol. 30. Oxford: Academic Press. ISBN 0-12-283522-0.