xóa, chỉ chừa đôi chỗ ở chân sóng
g 9 Lớp bọt dμy đặc phủ kín mặt biển, bụi n−ớc tung tóe trong không khí,
187 188
Bên cạnh rất nhiều thiết bị đo cho phép thu đ−ợc số
liệu khá chín nh vẫn th−ờng s ợng trạng thái sóng bằng cấp sóng. Trong ph μy, mức độ sóng vμ trạng thái t biể 2.11 2.12 khi không có sóng ực
đại (cấp 9) t ơng ứng với độ cao sóng lớn nhất bằng hơn 11m
0 km.
Cơ chế vật lý tạo thμnh các sóng nội rất đơn giản. Nếu phân tầng ổn định xuất hiện nhiễu động lμm di chuyển phần tử chất lỏng ra khỏi vị trí cân bằng, thì d−
−ơng thẳng đứng trong đại d−ơng nhỏ, nên nhữ h xác về các tham số sóng, trong thực hμ ử dụng cách −ớc l− −ơng pháp n mặ n đ−ợc xác định theo thang 10 cấp (các bảng vμ ). Mặt biển phẳng lặng nh− g−ơng, tức , đ−ợc đánh giá bằng cấp 0. Mức độ sóng c − . 2.11. Sóng nội
Trong trạng thái phân tầng ổn định của n−ớc đại d−ơng vμ các biển có thể phát triển những sóng nội với kích th−ớc lớn bên trong tầng n−ớc. Chu kỳ của các sóng nội bằng từ một số phút đến một số ngμy, độ cao tới 100 m vμ b−ớc sóng tới 10
trong chất lỏng
ới tác động của trọng lực vμ lực Acsimet phần tử nμy sẽ thực hiện dao động so với vị trí cân bằng. Những dao động đó lan truyền trong đại d−ơng d−ới dạng các sóng nộị Sóng nội trong đại d−ơng tồn tại khắp noi, vμ do biến thiên mật
độ trong ph
ng di chuyển thẳng đứng không đòi hỏi mất nhiều năng l−ợng, vì vậy, biên độ sóng nội có thể tăng đến những giá trị rất lớn.
Hình 2.14. Những thí dụ về sóng nội
a − ở eo Ghibralta theo số liệu quan trắc độ muối ngμy 16−18/5/1961 (theo Bokelli, 1962); b − ở vùng tín phong Bắc 16−18/5/1961 (theo Bokelli, 1962); b − ở vùng tín phong Bắc Đại Tây D−ơng theo dao động nhiệt độ (theo Sabinhin, 1974)
Các sóng nội có ảnh h−ởng to lớn tới những quá trình xảy ra trong đại d−ơng. Chúng có vai trò quan trọng trong
189 190
sự trao đổi ph−ơng ngang vμ thẳng đứng, xáo trộn n−ớc. Nghiên cứu sóng nội cần thiết đối với thủy âm học vμ thủy quang học, thủy sinh học, hải trình d−ới n−ớc v.v.. Chính những lý do nμy giải thích vì sao ng−ời ta rất quan tâm nghiên cứu các sóng nội trong những năm gần đâỵ
Trên hình 2.14 dẫn những thí dụ sóng nội quan trắc đ−ợc tại hai vùng đại d−ơng. Từ các thí dụ thấy rằng, biên độ sóng nội lớn hơn nhiều so với sóng mặt, điều nμy, nh− đã nói, liên quan tới hiệu mật độ trong đại d−ơng nhỏ. Ta giải thích điều nμy thông qua thí dụ.
Giả sử sóng nội độ cao nhất có các mật độ
2
h tại ranh giới hai lớp đồng 1 ρ vμ ρ2 đ−ợc tạo thμnh d−ới tác động của sóng mặt −ờng hợp nμy, ngọn sóng mặt sẽ t− −ợc lạị Ta chọn ở độ sâ n quan sát thấ ng. Từ
điều kiện áp suất kh 1
h (hình 2.15). Trong tr ơng ứng chân sóng nội vμ ng
u nμo đó một mực z0, tại đó sóng nội không cò y nữa vμ do đó, các đ−ờng đẳng áp nằm nga
ông đổi tại mực z0, có thể viết
)( ( ) ( 1 1 2 2 2 2 1 2 2 1 1gz +ρ gz =ρ g z +h +h +ρ z −h ρ . Từ đẳng thức nμy dễ dμng nhận đ−ợc ) ( 2 1 2 1 1 ρ ρ ρ h =h − hay 1 2 1 2 1 ρ ρ ρ − = h . h μm chúng trở nên không Từ t−ơng quan nμy suy ra rằng, độ cao sóng nội cμng lớn nếu hiệu mật độ của các lớp cμng nhỏ. Điều nμy giải thích vì sao trong các lớp sâu phân tầng yếu biên độ các sóng nội đạt tới hμng trăm mét. Song trong phân tầng yếu các sóng nội có thể đạt tới độ cao l
ổn định vμ bị phá hủỵ Khi đó sự xáo trộn các lớp diễn ra mạnh mẽ.
Hình 2.15. Sơ đồ tạo thμn sóng nội
Các sóng nội di chuyển chậm hơn nhiều so với các sóng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
h
gió ở trên mặt. Vận tốc pha của các sóng nội th−ờng không lớn hơn một số mét trong một giây vμ cμng nhỏ nếu hiệu số
191 192
mật độ giữa các lớp cμng bé. Trong điều kiện sóng nội phát triển trong chất lỏng đứng yên vμ b−ớc sóng bé so với độ dμy các lớp, giá trị vận tốc pha đ−ợc xác định từ biểu thức sau: ) ( 2 ) ( 1 2 1 2 ρ ρ π ρ ρ λ + − = g C . (2.41) Nhận thấy rằng, các sóng gió trên mặt cũng có thể biểu diễn nh− lμ các sóng nội xuất hiện tại mặt phân cách hai môi tr−ờng − n−ớc vμ không khí. Tuy nhiên, ở tr−ờng hợp nμy ρ2 >>ρ1 (ba bậc) vμ bởi vậy, thừa số cuối cùng trong biểu thức (2.41) bằng đơn vị.
Hình dáng các sóng nội trong đại d−ơng rất đa dạng. Các sóng nội t−ơng đối dμi vμ thấp tần có thể có dạng tựa hình sin. Các s ng rất khác với sóng hình sin (với các ngọn sóng phẳng hơn vμ chân sóng dốc
trên băng Bắc Cực nhận thấy những dao động với chu kỳ có tính chất sóng nộị
Có nhiều cơ chế phát sinh các sóng nộị Các sóng nội trong đại d−ơng phát triển d−
t−ợn
các sóng mặt, khi
ơng vμ nhiều nhân tố khác nữạ
óng nội chu kỳ ngắn có dạ
hơn). Các sóng nội có thể quan sát thấy d−ới dạng sóng đơn độc vμ các nhóm.
Thông th−ờng, các sóng nội chỉ gây nên những dao động không đáng kể của bề mặt đại d−ơng. Tuy nhiên, mặc dù những dao động nμy rất bé, nh−ng chắc chắn không phải bằng không. Trên các băng ghi của máy đo địa chấn
ới tác động của những hiện g khí quyển khác nhau nh− front khí quyển đi qua, dao động áp suất, gió. Các sóng nội xuất hiện do tác động của các lực tạo triều, khi sóng thủy triều tiến tới s−ờn lục địa, khi các vùng đáy đại d−ơng chuyển động, khi t−ơng tác với dòng chảy phân tầng chảy bao quanh những gồ ghề tại đáy đại d−
Sự suy thoái (tiêu tán) các sóng nội cũng có thể do một số cơ chế khác nhaụ Chúng tắt dần do tác động của lực nhớt phân tử. Tuy nhiên, sự tắt dần nμy rất chậm. Sóng nội có thể bị đổ nhμo khi nμo gia tốc địa ph−ơng của nó ω2r so sánh đ−ợc với gia tốc rơi tự do g. Song vì tần số của sóng nội nhỏ nên điều nμy hầu nh− không thể thực hiện. Tuy
2.12
nhiên, khi có mặt dòng chảy, sóng nội có thể bị đổ nhμo do đỉnh sóng bị trôi đi theo dòng trong ph−ơng ngang. Độ bất ổn định thủy động lực của sóng nội có thể lμ cơ chế suy thoái rất hiệu quả.