Słone palce

Schematyczny rysunek schodkowego rozkładu temperatury i zasolenia. Obserwowane są wąskie obszary z dużymi gradientami temperatury i zasolenia i warstwy, które są dobrze wymieszane.

Słone palce – mieszanie słonej wody w oceanie opisywane przez różnicę w prędkości dyfuzji temperatury i soli w wodzie. Podobny efekt obserwowany jest we wnętrzu gwiazd, magmie, ciekłych metalach.

Gęstość wody zależy od jej temperatury i zasolenia. W obszarach tropikalnych ciepła i słona woda znajduje się powyżej zimniejszej i mniej zasolonej wody. Zwiększenie zasolenia w górnej warstwie jest związane w obszarach tropikalnych z parowaniem. Ponieważ dyfuzja ciepła jest znacznie szybsza niż dyfuzja koncentracji soli to małe cząstki wody przemieszczone w dół szybko osiągają temperaturę otoczenia, ale zachowują swoje podwyższone zasolenie. Powoduje to dalsze opadanie tych cząstek. Podobnie cząstki przemieszczone w górę szybko osiągają temperaturę otoczenia i będą dalej przemieszczać się do góry. Ten proces nazywa się konwekcją „słonych palców”[1].

Parametrem określającym niestabilność „słonych palców” jest stosunek stabilności

R = α ∂ T ∂ z / β ∂ S ∂ z , {\displaystyle R=\alpha {\frac {\partial T}{\partial z}}/\beta {\frac {\partial S}{\partial z}},}

gdzie α {\displaystyle \alpha } i β {\displaystyle \beta } są współczynnikami rozszerzalności termicznej dla wody i soli.

Efektem związanym z efektem „słonych palców” jest schodkowa struktura rozkładu temperatury i zasolenia w górnych warstwach oceanu. Ta schodkowa struktura polega na istnieniu warstw dobrze wymieszanych o głębokości 10–30 metrów rozdzielonych wąskimi obszarami wymiany słonopalcowej. Te wąskie obszary dostarczają strumieni potrzebnych do utrzymania warstw dobrze wymieszanych[2][3]. W obszarze słonych palców istnieje silny gradient temperatury – około 1 °C i zasolenia – około 0,1 PSU. Warstwy dobrze wymieszane mają głębokość pomiędzy 5 m a 30 m.

Efekt „słonych palców” obserwowany w oceanie ma swoją analogię w innych systemach, w których różnica dyfuzji pomiędzy dwoma składnikami prowadzi do podobnego efektu. Tak dzieje się m.in. we wnętrzu gwiazd, mieszaninie ciekłych metali i w magmie[4]. Nie jest oczywiste, czy istnieje analog konwekcji „słonych palców” w atmosferze Ziemi; choć analogiem soli morskiej w atmosferze mogą być para wodna, pyły zawieszone lub krople wody[5].

Przypisy

  1. ↑ R.W. Schmitt, Double-diffusive convection, Elements of Physical Oceanography, John H. Steele, Steve A. Thorpe, Karl K. Turekian, 2010, Academic Press.
  2. ↑ Radko, T., 2005: What determines the thickness of layers in a thermohaline staircase? J. Fluid Mech., 523, 79–98.
  3. ↑ Radko, T., 2007: Mechanics of merging events for a series of layers in a stratified turbulent fluid. J. Fluid Mech., 577, 251–273.
  4. ↑ Schmitt, Raymond W., 1983. The characteristics of salt fingers in a variety of fluid systems, including stellar interiors, liquid metals, oceans, and magmas. „Physics of Fluids”, 26(9), 2373–2377.
  5. ↑ Doswell, C.A., 2008: Comments on „The Mysteries of Mammatus Clouds: Observations and Formation Mechanisms”. J. Atmos. Sci., 65, 1093–1094.

Bibliografia

Ta sekcja od 2021-06 zawiera treści, przy których brakuje odnośników do źródeł.
Należy dodać przypisy do treści niemających odnośników do źródeł. Dodanie listy źródeł bibliograficznych jest problematyczne, ponieważ nie wiadomo, które treści one uźródławiają.
Sprawdź w źródłach: Encyklopedia PWN • Google Books • Google Scholar • Federacja Bibliotek Cyfrowych • BazHum • BazTech • RCIN • Internet Archive (texts / inlibrary)
Po wyeliminowaniu niedoskonałości należy usunąć szablon {{Dopracować}} z tej sekcji.
  • Gregg, M.C., (1988). Mixing in the thermohaline staircase east of Barbados. In Small Scale Turbulence and Mixing in the Ocean, eds. J.C.J. Nihoul and B.M. Jamart, Elsevier Oceanography Ser., 46, 453–470.
  • Kunze, Eric, (1987). Limits on growing, finite–length salt fingers: A Richardson number constraint. „Journal of Marine Research”, 45, 533–556.
  • Schmitt, Raymond W. The Ocean’s Salt Fingers. „Scientific American”, May 1995, s. 70–75.
  • Turner, J.S., (1973). Buoyancy effects in fluids. Cambridge University Press, s. 251–287 (chapter 8).
  • Stern, Melvin E., (1960). The „salt-fountain” and thermohaline convection. Tellus, 12,172–175.
  • Stommel, H., Arons, A.B., & Blanchard, D. (1956). An oceanographic curiosity: the perpetual salt fountain. Deep-Sea Research, 3,152–153.