Екманова спирала

Екманова спирала — структура од струи или ветрови во близина на хоризонтална граница во која насоката на протокот ротира додека се оддалечува од границата. Името го добива од шведскиот океанограф Вагн Валфрид Екман. Отклонувањето на површинските струи првпат го забележал норвешкиот океанограф Фритјоф Нансен за време на експедицијата Фрам (1893–1896) и ефектот прв физички бил објаснет од Вагн Валфрид Екман.Ekman, V. W. 1905. On the influence of the Earth's rotation on ocean currents. Arch. Math. Astron. Phys., 2, 1-52.

 Теорија 

Ефектот е последица на Кориолисовиот ефект кој ги подложува предметите што се движат на привидна сила десно од нивната насока на движење на северната полутопка (и лево во јужната полутопка). Така, кога постојан ветер дува на проширена површина на површината на океанот на северната полутопка, тој предизвикува површинска струја која се забрзува во таа насока, која потоа доживува Кориолисов ефект и забрзување десно од ветрот: струјата ќе се сврти. постепено надесно додека добива брзина. Со оглед на тоа што протокот сега е малку десно од ветрот, Кориолисовата сила нормална на движењето на протокот сега е делумно насочена наспроти ветрот. На крајот, струјата ќе достигне максимална брзина кога силата на ветрот, ефектот Кориолис и отпорното влечење на рамнотежата на подземната вода, а струјата ќе тече со константна брзина и насока сè додека ветерот опстојува. Оваа површинска струја се влече на водениот слој под него, применувајќи сила во сопствената насока на движење на тој слој, повторувајќи го процесот при што тој слој на крајот станува постојана струја уште подалеку десно од ветрот, и така натаму за подлабоките слоеви на вода, што резултира со континуирана ротација (или спирално) на насоката на струјата со променлива длабочина. Како што се зголемува длабочината, силата што се пренесува од возниот ветер се намалува и на тој начин се намалува брзината на резултантната стабилна струја, па оттука и заострената спирална претстава на придружниот дијаграм. Длабочината до која продира спиралата Екман е одредена од тоа колку далеку може да навлезе турбулентното мешање во текот на еден ден на нишалото.

Дијаграмот погоре се обидува да ги прикаже силите поврзани со Екмановата спирала како што се применува на северната полутопка. Силата одозгора е обележана со црвено (почнувајќи со ветерот што дува над површината на водата), ефектот Кориолис (кој е прикажан под прав агол на силата одозгора кога всушност треба да биде под прав агол на вистинскиот проток на вода) е прикажан со темно жолта боја, а нето резултантното движење на водата е прикажано во розова боја, која потоа станува сила одозгора за слојот под неа, што го опфаќа постепеното спирално движење во насока на стрелките на часовникот додека се движите надолу.

 Набљудување 

Првите документирани набљудувања на океанската спирала Екман биле направени во Северноледениот Океан од леден проток во 1958 година. Поновите набљудувања вклучуваат:

 Набљудувања со нуркање за време на студија за транспорт на вода низ шумата од алги на западниот брег на Јужна Африка во 1978 годинаField, J. G., C. L. Griffiths, E. A. S. Linley, P. Zoutendyk and R. Carter (1981). Wind-induced water movements in a Benguela kelp bed. Coastal Upwelling. F. A. Richards (Ed.), Washington D.C., American Geophysical Union: 507-513. 
 Експериментот со мешан слој од 1980 година
 Во рамките на Саргасовото Море за време на долгорочното проучување на горниот дел од океанот во 1982 година
 Во рамките на калифорниската струја за време на експериментот со источна гранична струја во 1993 година
 Во регионот на Дрејковиот Премин на Јужниот Океан
 Северно од висорамнината Кергелен за време на експериментот SOFINE во 2008 година

Заедничко за неколку од овие набљудувања, било откриено дека спиралите се „компресирани“, прикажувајќи поголеми проценки на вискозноста на вителот кога се разгледува стапката на ротација со длабочина отколку вискозноста на вителот добиена од разгледување на стапката на распаѓање на брзината. Иако во Јужниот Океан ефектот на „компресија“ или спирално израмнување исчезна кога новите податоци дозволија повнимателен третман на ефектот на геострофично смолкнување.

Класичната Екманова спирала е забележана под морскиот мраз, но набљудувањата остануваат ретки во услови на отворен океан. Ова се должи и на фактот дека турбулентното мешање во површинскиот слој на океанот има силен дневен циклус и на фактот дека површинските бранови можат да ја дестабилизираат Екмановата спирала. Во атмосферата, исто така, се наоѓаат Екманови спирали. Површинските ветрови на северната полутопка имаат тенденција да дуваат лево од ветровите во височина.

 Поврзано 
 Екманов пренос
 Екманов слој
 Секундарен проток
 Издигнување

 Наводи 

Категорија:Океанографија
Категорија:Хидродинамика
Категорија:Спирали