Πρέπει να ομολογήσω ότι αυτός ο τίτλος με παραπέμπει σε ένα sandwich με θαλασσινά αλλά δεν είναι η ώρα ακόμα για αυτό. Το club sandwich έχει την δομή ΨΩΜΙ-ΓΕΜΙΣΗ-ΨΩΜΙ-ΓΕΜΙΣΗ-ΨΩΜΙ και οι κυκλοφορίες στους ωκεανούς όπως φαίνεται, από την παρακάτω εικόνα, έχουν μια αντίστοιχη κυκλοφορία.
Αυτό που βλέπουμε στην εικόνα είναι τα μεγαλύτερα ρεύματα των ωκεανών. Αν παρατηρήσουμε τα ρεύματα συγκεκριμένα στον Ατλαντικό και τον Ειρηνικό ωκεανό μπορούμε να δούμε ότι μοιάζουν. Αποτελούνται και τα δύο πέντε διακρίσιμες κυκλοφορίες. Στην περίπτωση του Ειρινικού ωκεανού τα ρεύματα είναι πιο ξεκάθαρα και συγκεκριμένα οι ροές των υδάτινων μαζών στους ωκεανούς ακολουθούν την δομή Κ-Α-Κ-Α-Κ, όπου το Κ συμβολίζει την κυκλωνική φορά (αντίθετα με τους δείκτες του ρολοιου) και το Α την αντικυκλωνική, σύμφωνη με τους δείκτες του ρολοιού. Αυτή η ομοιότητα φυσικά δεν είναι τυχαία αλλά ποιός είναι ο λόγος ύπαρξης της συγκεκριμένης δομής;
Για να απαντήσουμε πρέπει πρώτα να σκεφτούμε μια από τις βασικές αρχές της ρευστομηχανικής, την αρχής διατήρησης μάζας. Δηλαδή, το νερό του κάθε ωκεανού δεν εμφανίζεται από το τίποτα και δεν εξαφανίζεται. Απλώς κινείται. Ακριβώς επειδή κινείται υπάρχουν σημεία στα οποία πολύ νερό συσσωρεύεται και άλλα από τα οποία αποκλίνει. Όταν όμως, το νερό συσσωρεύεται σε ένα σημείο από κάθε κατεύθυνση και αφου κινείται, πρέπει να υπάρχει ένας τρόπος να "ξεφύγει" από αυτό το σημείο και η μόνη επιλογή είναι να κινηθεί κατακόρυφα (πάνω ή κάτω). Συγκεκριμένα, αν το νερό συγκλίνει σε ένα σημείο εξαιτίας του στροβιλισμού του, αυτό θα κινηθεί προς τα πάνω ενώ όταν αποκίνει θα κινηθεί προς τα κάτω. Ένα βοηθητικό σχεδιάγραμμα δίνεται παρακάτω. Σε αυτό φαίνονται ρεύματα που συγκλίνουν και εξαναγκάζουν το ρευστό να κινηθεί κατακόρυφα και να αναβλύσει στην επιφάνεια. Προφανώς, όπως και το νερό που αναβλύζει από ένα κατακόρυφο λάστιχο με χαμηλή ένταση, έτσι και εδώ το νερό θα αναβλύσει προς κάθε κατεύθυνση.
 |
Σχεδιάγραμμα. Αναβλύζοντα νερά χωρίς πλανητική περιστροφή
|
Στους ωκεανούς, όμως, δεν είδαμε αυτήν την εικόνα. Είδαμε 5 κύρια ρεύματα με εναλλάξ κατευθύνσεις. Άρα κάτι δεν υπολογίσαμε. Ένας παράγοντας που δεν λάβαμε υπ' όψη είναι η περιστροφή της Γης. Εκείνη είναι αυτό που λείπει για το επόμενο βήμα προς την λύση του προβλήματος. Η ίδια ακριβώς εικόνα θα αλλάξει όταν προσθέσουμε μια "δύναμη" που λέγεται Coriolis (διαβάζεται "Κοριόλης") και ασκείται στο νερό που βρίσκεται πάνω στην περιστρεφόμενη Γη .
Μια παρένθεση για την Coriolis δύναμη.
Ας σκεφτούμε το εξής πρόβλημα. Αν σπρώξουμε μια μικρή μπάλα στο έδαφος αυτή θα κινηθεί σε μια ευθεία. Αν σπρώξουμε την ίδια μπάλα με την ίδια δύναμη πάνω σε έναν περιστρεφόμενο μύλο σαν αυτούς στις παδικές χαρές, θα δούμε ότι δεν θα κινηθεί σε μια ευθεία αλλά η τροχιά της κίνησης της θα παρεκλίνει από την προηγούμενη. Αυτό συμβαίνει γιατί το νέο σύστημα εξαιτίας της περιστροφής είναι μη αδρανειακό και χρειαζόμαστε έναν διαφορετικό τρόπο μελέτης του. Ένας από τους τρόπους μελέτης είναι να σκεφτούμε κάποιες "δυνάμεις" που δεν υπάρχουν στην πραγματικότητα αλλά μέσω αυτών εξηγείται η κίνηση μέσω των γνωστών μας νόμων. Μια από αυτές τις δυνάμεις είναι η Coriolis και μια άλλη η φυγόκεντρος.
Με την Coriolis η εικόνα που παίρνουμε αλλάζει. Γίνεται σαν αυτή στο Σχεδιάγραμμα 2 παρακάτω. Τα νερά πλέον δεν αναβλύζουν προς κάθε κατεύθυνση αλλά έχουν συγκεκριμένη φορά.
 |
| Σχεδιάγραμμα 2. Αναβλύζοντα νερά με πλανητική περιστροφή |
Η φορά των νερών στην εικόνα των ωκεανών έχει συγκεκριμένο μοτίβο δεν έχουν όλα τα ρεύματα την ίδια φορά. Άρα υπάρχει και ένας άλλος παράγοντας που παίζει ρόλο στο συγκεκριμένο πρόβλημα και εναλλάσσει την φορά των ρευμάτων. Αυτός είναι η ανύψωση της επιφάνειας του νερού. Δηλαδή, το πόσο μεγάλο εξόγκωμα ή βαθούλωμα δημιουργείται στην επιφάνεια. Στο βόρειο ημισφαίριο της Γης, αντικυκλωνικά (με την φορά των δεικτών του ρολοιού) θα στραφούν τα υπερυψωμένα τμήματα και κυκλωνικά τα πιο χαμηλά και αντίστροφα για το νότιο ημισφαίρειο.
Όλη αυτή η απλοποιημένη επεξήγηση του φαινομένου βασίζεται στην μελέτη και τις εξισώσεις αβαθούς ωκεανού. Είναι ένα μοντέλο που βοηθά στο να πάρουμε μια γενική εικόνα των ρευμάτων των ωκεανών. Δεν δίνει λεπτομέρειες για τις κινήσεις των μικρότερων ρευμάτων αφού για αυτά χρησιμοποιούνται άλλες προσεγγίσεις και μοντέλα, είναι όμως ένα πολύτιμο αρχικό εργαλείο.
Σχόλια