海洋物理学Appt课件.ppt

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1、§4现代海洋物理学§4.1什么是现代海洋物理学研究海洋自身的物理现象和过程，尤其是海洋水体物理过程及其与大气关系的变化规律的科学。研究内容包括：海洋物理特性、海洋水体的运动形式和过程，及海洋与大气的相互作用等。海水盐度：35‰密度：1.02786g/cm3冰点：-1.8°C可见光可以穿过多深的海水波长频率（Hz）穿透距离（-40dB）3*108m111603*106m1001163*102m1M1m30mm104M4mm电磁波可穿透海洋的深度地球上的主要风带低纬度之信风带，中纬度之西风带与极地东风带。由于地球表面受

2、热不均匀，造成空气的流动，形成了赤道和两极之间的大气环流：地球表面的风由极地（高压）吹向赤道（低压），而在大气上空则由赤道吹向极地。由副热带高气压带吹向赤道地区的定向风叫信风。在地球自转偏向力的作用下，风向发生偏离，北半球形成东北信风；南半球形成东南信风。终年吹着信风的地带，叫信风带。这种现象是法国科学家科里奥利1884年通过实际观测发现的，后人称之为科氏力效应。信风带信风带一般分布在南北纬5°~25°附近，并仅限于对流层的下层，平均厚度在4000米左右。由于信风是向纬度低、气温高的地带吹送，所以没有水汽凝结条件，

3、属性干燥；世界上有些沙漠和半沙漠，多分布在信风带。科氏力效应科氏力即科里奥利力（Coriolisforce），是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。科氏力产生的原因是由于地球自转，在赤道上线速度最大，往两极逐渐减小，到极点上为零。若气团从低纬度向高纬运动，其自身的纬向速度（与它所在纬度上的地表速度相适应）会大于它移向的那个地表的纬向运动速度。故它的纬向运动有超前的趋势，即有和地球自转同向的加速度。反之，从高纬向低纬运动，则有和地球自转反向的加速度。在地球上观测就感觉有

4、力的作用。季风因行星风系的季节性南北移动、海洋与大陆温度对比的季节性变化季风是由于海陆热力性质的不同和太阳辐射的季节变化而产生的以一年为周期的大型海陆直接环流。冬季，大陆比海洋冷，大陆上为冷高压，近地面空气自大陆吹向海洋；夏季，大陆比海洋暖，大陆上为热低压，近地面空气自海洋吹向大陆。我国东邻太平洋，在夏季，因大陆气温高于海洋，低层气压相应较低，风由海洋吹向大陆，形成湿热的东南季风；在冬季，因大陆气温低于海洋，低层气压相应较高，风由陆地吹向海洋，形成干冷的西北季风。古人诗曰：“古道西风瘦马”。海流(洋流)大洋水体有规

5、则的运动为海流。海流一般分为三种：在海风作用下，由风的“拉力”作用而使海水产生运动为风海流；由海水密度不同而产生的海水运动为密度流；由于长波运动产生的海流，包括潮汐、内波、假潮、海啸等产生的海水运动为长波潮流。潮汐潮汐是由于日月对地球的引力引起的海水水位的周期性涨落。万有引力Fg∝1/r2,离心力Fc∝r2由于太阳离地球比月亮远得多，所以日潮的高低只有月潮的2/5。在地球上任一处的海水就会因地球自转一周而在一天之内涨落两次。大潮和小潮波浪在海洋中存在着各种不同形式的波动，从风产生的表面波，到由月亮和太阳的万有引力

6、产生的潮波，此外，还有表面看不见的且下降急剧的密度梯度层造成的内波。以及我们在实验室十分难得一见的海啸、风暴潮等长波。§4.2从海格力斯神柱到埃克曼的新发现很久以前，航海家们就听说从地中海出发进行远航必须经过一个叫海格力斯神柱的地方，神柱外面是个海洋无底洞，船到那里就会掉进无底深渊。于是，一代代航海家们谁也不敢贸然西进，只能在地中海里转悠。地中海公元前400多年前，勇敢的腓尼基人组织了一支探险船队。60艘船只从迦太基城(现属突尼斯)出发。船队离神柱越来越近，只见高耸的悬崖突兀地矗立于海中，真像是通天神柱。航船依次驶

7、向那神秘的地方。突然，一阵漩涡袭来，扰乱了航船队伍。接着，一股急流竟把航船冲向后，在探险队长的指挥下，水手们鼓起勇气，驾着航船，在不安中与漩涡和急流搏斗。出乎意料的是，他们竟安全地通过了神柱，来到了一片浩瀚无垠的水域，这里就是大西洋。那突如其来的漩涡和逆流是怎么回事呢?原来啊，这是大西洋的海水从直布罗陀海峡流入地中海的结果。地中海被欧洲、亚洲和非洲大陆包围着，大西洋的海水成年累月地往里流，人们感到奇怪的是，地中海里的海水总也不见增多。那么，秘密在哪儿?原来在海底有一支人们觉察不到的海流，偷偷地从地中海流回了大西洋。

8、这支潜伏着的海流叫做地中海密度流。正是因为有了地中海密度流，才促使地中海的水沿着海洋底部流向大西洋，而大西洋的海水则从表层流入地中海。这一进一出，才使地中海的水量保持平衡。直布罗陀海峡是大西洋与地中海相通的狭窄通道，当滔滔海水流到海格力斯神柱附近时，水流变急并伴有漩涡，航船行驶到这里，一不小心，出现翻船事故，船只就掉进“无底洞。”从那个时期起，欧洲的航海家们