Основы гидрофизики. Беховых Л.А - 111 стр.

     Состояние воды водоемов описывается уравнением
                          ρ = f (t, S, P),                 (4.36)
которое с достаточной точностью можно представить в сле-
дующем виде:
                 ρ = ρ0 [1 – α(t – t0) + β(S – S0)],       (4.37)
где ρ0 − равновесное (характерное) значение плотности, которо-
          му соответствует температура t0, соленость S0, а также
               1 ∂ρ           1 ∂ρ
           α=-        и β=             .
               ρ ∂t 0         ρ ∂S 0
     Эти параметры принимаются при давлении, равном атмо-
сферному. Коэффициенты α и β в диапазоне наблюдающихся в
водоемах суши температуры и солености можно считать посто-
янными. Однако уравнение (4.37) нельзя использовать при рас-
смотрении конвекции в пресной воде, развивающейся вблизи ее
максимальной плотности. В этом случае уравнение состояния
воды (4.36) существенно нелинейно.
     Из вышеизложенного следует, что в зависимости от распре-
деления температуры и солености по глубине водоема наблюда-
ется плотностная стратификация:
     - устойчивая при dρ/dz > 0 − плотность слоев воды увеличи-
вается с глубиной;
     - равновесная при dρ/dz = 0 − плотность слоев воды не ме-
няется по глубине;
     - неустойчивая при dρ/dz < 0 − плотность слоев воды убы-
вает с ростом глубины.
     В океанологии в качестве показателя степени устойчивости
плотностной стратификации вод океана принимают частоту вер-
тикальных колебаний частиц воды N (N2 > 0 − устойчивая, N2 = 0
− равновесная, N2 < 0 − неустойчивая стратификация). Ее обыч-
но называют частотой Вяйсяля.
     Наблюдениями установлено, что плотностные конвектив-
ные течения воды в водоемах осуществляются в форме ячеистой
конвекции: на поверхности воды ячеистая конвекция проявляет-
ся в виде шестиугольников (рис. 4.6). Эту форму конвекции в
лабораторном эксперименте впервые наблюдал Бенар в 1900 г.


                              111