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Movimiento de los océanos, circulación

Storyboard

Las corrientes marinas son generadas por vientos y cambios de densidad del agua. La fuerza de Coriolis afecta estos vórtices deformando e influenciando la profundidad que alcanzan.

>Modelo

ID:(1560, 0)



Mecanismos

Definición


ID:(15448, 0)



Generación de corrientes

Imagen

Las corrientes marinas son ageneradas por los vientos de superficie y fluctuaciones de la densidad del agua. El sentido de la circulación es definido por los vientos del oeste (westerlies) y vientos alisios (trade winds), generando circulaciones negativas en el hemisferio norte y positivas en el hemisferio sur.

ID:(11687, 0)



Mezcla de calor por efecto de los vórtices

Nota

La radiación solar caliente ante todo el océano en latitudes próximas al ecuador. Los vórtices sin embargo pueden arrastrar aguas cálidas hacia los polos y de los polos hacia el ecuador mezclando las aguas cálidas con las frías en las zonas polares.

ID:(11686, 0)



Circulación superficial en los océanos

Cita

La circulación inducida por los vientos en la atmósfera genera cinco vórtices mayores: dos en el pacifico, dos en el atlántico y uno en el mar indico.

Como anticipado por la ley de Coriolis estos giran en el hemisferio norte en el sentido negativo (como las manecillas del reloj) y positivo en el hemisferio sur (contra las manecillas del reloj).

Se clasifican de frío y caliente según la temperatura que van adquiriendo en las zonas ecuatoriales y polares.

ID:(11676, 0)



Deformación de los vórtices por la fuerza de Coriolis

Ejercicio

Como la fuerza de Coriolis es nula en el ecuador y crece en dirección de latitudes mayores las corrientes que viajan desde el ecuador hacia los polos tienden a ser angostas. Sin embargo, a medida que se aproximan a los polos, las fuerzas de Coriolis tienden a desviarlas hacia el lado este (hemisferio norte)/oeste (hemisferio sur) de la corriente llevando a un ensanchamiento de la corriente.

Por ello las corrientes que regresan en dirección del ecuador tienden a ser mas anchas, existiendo distorsiones por islas y superficies muy extensas (pacifico).

El centro del vórtice se desplaza con ello hacia el oeste (hemisferio norte) o este (hemisferio sur).

ID:(11688, 0)



Formación de vórtices menores

Ecuación

En situaciones en que corrientes de distinta temperatura interactuan se forman vórtices mediante la separación de áreas de la corriente principal que por el movimiento relativo de las corrientes giran. Estos vórtices presentan inercia que hace que tiendan a mantener su forma y viajen en una de las corrientes largos recorridos antes de desarmarse.

ID:(11677, 0)



Detalle de la formación de vórtices menores

Script

En estas laminas se muestra la formación de vórtices menores en mas detalle:

• dos corrientes interactuando
• por fluctuaciones se forman protuberancias que invaden el área de la otra corriente
• áreas comienzan a girar
• por inercia mantienen la forma e incursionan en la otra corriente

ID:(11678, 0)



Circulación de Langmuir hacia/desde las profundidades

Variable

Al simplificar las ecuaciones de la ley de Coriolis se obvian movimientos fuera del plano. Sin embargo para movimientos de masas de agua estos si pueden existir y generar aceleraciones hacia la superficie que con es:

$ a_{c,z} = 2 \omega v_x \cos \varphi$



Si se suma a esto la tendencia de que con movimientos hacia el norte en el hemisferio norte existen desplazamientos en la superficie hacia el este se generan circulaciones dentro de una capa de algunos metros. Estas forman verdaderas 'trompas' que se localizan en forma paralela y se van alternando en el sentido de rotación. En los puntos de convergencia se pueden acumular algas y basura creando largas lineas de objetos que flotan.

ID:(11681, 0)



Circulación de Langmuir

Audio

Vista desde el aire de circulaciones de Langmuir: zonas de convergencia forman depresiones y de divergencias forman protuberancias.

ID:(11682, 0)



Circulación de superficie y de profundidad

Video

La densidad del agua (efecto de salinidad) genera una parte del flujo se 'hunda' participando en lo que son las corrientes de profundad o 'afloren' y participen en las de superficie.

Como las corrientes de la profundidad no dependen de los vientos no están sujetas a la dinámica de la superficie que se separa por la fuerza de Coriolis en circulación separada por hemisferios.

ID:(11690, 0)



Circulación profunda

Unidad

La corriente de profundidad se extiende sobre todo el globo extiendo también corrientes cálidas y frías. Esto depende del punto en que es alimentada por las corrientes superficiales:

ID:(11691, 0)



Modelo

Code


ID:(15444, 0)



Movimiento de los océanos, circulación

Storyboard

Las corrientes marinas son generadas por vientos y cambios de densidad del agua. La fuerza de Coriolis afecta estos vórtices deformando e influenciando la profundidad que alcanzan.

Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$a_{c,x}$
a_cx
Aceleración de Coriolis en la superficie, en dirección x
m/s^2
$a_{c,y}$
a_cy
Aceleración de Coriolis en la superficie, en dirección y
m/s^2
$a_{c,z}$
a_cz
Aceleración de Coriolis en la superficie, en dirección z
m/s^2
$f$
f
Factor de Coriolis
rad/s
$\varphi$
phi
Latitud
rad
$e$
e
Segundo factor de Coriolis
rad/s
$\omega$
omega
Velocidad angular del planeta
rad/s
$v_y$
v_y
Velocidad en meridiano
m/s
$v_x$
v_x
Velocidad en paralelo
m/s
$v_x$
v_x
Velocidad x del objeto
m/s

Cálculos


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Ecuaciones

Como la aceleración de Coriolis en dirección x ($a_{c,x}$) se compone de la velocidad angular del planeta ($\omega$), la latitud ($\varphi$), la velocidad y del objeto ($v_y$) y la velocidad z del objeto ($v_z$):

equation=11694

y la definici n de el factor de Coriolis ($f$) es:

equation=11697

adem s de la restricci n de un movimiento en la superficie en la que:

$v_z = 0$



esto lleva a que la aceleración de Coriolis en dirección x ($a_{c,x}$) sea:

equation

Como la aceleración de Coriolis en dirección y ($a_{c,y}$) se compone de la velocidad angular del planeta ($\omega$), la velocidad x del objeto ($v_x$) y la latitud ($\varphi$):

equation=11695

y la definici n de el factor de Coriolis ($f$) es:

equation=11697

adem s de la restricci n de un movimiento en la superficie en la que:

$v_z = 0$



esto lleva a que la aceleración de Coriolis en dirección y ($a_{c,y}$) sea:

equation

Como la aceleración de Coriolis en dirección z ($a_{c,z}$) se compone de la velocidad angular del planeta ($\omega$), la velocidad x del objeto ($v_x$) y la latitud ($\varphi$):

equation=11696

y la definici n de el segundo factor de Coriolis ($e$) es:

equation=15450

adem s de la restricci n de un movimiento en la superficie en la que:

$v_z = 0$



esto lleva a que la aceleración de Coriolis en la superficie, en dirección z ($a_{c,z}$) sea:

equation


Ejemplos


mechanisms

Las corrientes marinas son ageneradas por los vientos de superficie y fluctuaciones de la densidad del agua. El sentido de la circulaci n es definido por los vientos del oeste (westerlies) y vientos alisios (trade winds), generando circulaciones negativas en el hemisferio norte y positivas en el hemisferio sur.

image

La radiaci n solar caliente ante todo el oc ano en latitudes pr ximas al ecuador. Los v rtices sin embargo pueden arrastrar aguas c lidas hacia los polos y de los polos hacia el ecuador mezclando las aguas c lidas con las fr as en las zonas polares.

image

La circulaci n inducida por los vientos en la atm sfera genera cinco v rtices mayores: dos en el pacifico, dos en el atl ntico y uno en el mar indico.

Como anticipado por la ley de Coriolis estos giran en el hemisferio norte en el sentido negativo (como las manecillas del reloj) y positivo en el hemisferio sur (contra las manecillas del reloj).

Se clasifican de fr o y caliente seg n la temperatura que van adquiriendo en las zonas ecuatoriales y polares.

image

Como la fuerza de Coriolis es nula en el ecuador y crece en direcci n de latitudes mayores las corrientes que viajan desde el ecuador hacia los polos tienden a ser angostas. Sin embargo, a medida que se aproximan a los polos, las fuerzas de Coriolis tienden a desviarlas hacia el lado este (hemisferio norte)/oeste (hemisferio sur) de la corriente llevando a un ensanchamiento de la corriente.

Por ello las corrientes que regresan en direcci n del ecuador tienden a ser mas anchas, existiendo distorsiones por islas y superficies muy extensas (pacifico).

El centro del v rtice se desplaza con ello hacia el oeste (hemisferio norte) o este (hemisferio sur).

image

En situaciones en que corrientes de distinta temperatura interactuan se forman v rtices mediante la separaci n de reas de la corriente principal que por el movimiento relativo de las corrientes giran. Estos v rtices presentan inercia que hace que tiendan a mantener su forma y viajen en una de las corrientes largos recorridos antes de desarmarse.

image

En estas laminas se muestra la formaci n de v rtices menores en mas detalle:

• dos corrientes interactuando
• por fluctuaciones se forman protuberancias que invaden el rea de la otra corriente
• reas comienzan a girar
• por inercia mantienen la forma e incursionan en la otra corriente

image

Al simplificar las ecuaciones de la ley de Coriolis se obvian movimientos fuera del plano. Sin embargo para movimientos de masas de agua estos si pueden existir y generar aceleraciones hacia la superficie que con list=11696 es:

equation=11696

Si se suma a esto la tendencia de que con movimientos hacia el norte en el hemisferio norte existen desplazamientos en la superficie hacia el este se generan circulaciones dentro de una capa de algunos metros. Estas forman verdaderas 'trompas' que se localizan en forma paralela y se van alternando en el sentido de rotaci n. En los puntos de convergencia se pueden acumular algas y basura creando largas lineas de objetos que flotan.

image

Vista desde el aire de circulaciones de Langmuir: zonas de convergencia forman depresiones y de divergencias forman protuberancias.

image

La densidad del agua (efecto de salinidad) genera una parte del flujo se 'hunda' participando en lo que son las corrientes de profundad o 'afloren' y participen en las de superficie.

Como las corrientes de la profundidad no dependen de los vientos no est n sujetas a la din mica de la superficie que se separa por la fuerza de Coriolis en circulaci n separada por hemisferios.

image

La corriente de profundidad se extiende sobre todo el globo extiendo tambi n corrientes c lidas y fr as. Esto depende del punto en que es alimentada por las corrientes superficiales:

image


model

Para simplificar las ecuaciones, trabajamos con un factor de Coriolis ($f$), que es una constante para el lugar f sico, ya que incluye la velocidad angular del planeta ($\omega$) para la Tierra y la latitud ($\varphi$) para el lugar:

kyon

En el hemisferio sur, la latitud es negativa, y con ella 8600, lo que explica que los sistemas roten en direcci n opuesta al hemisferio norte.

Para simplificar las ecuaciones, trabajamos con un segundo factor de Coriolis ($e$), que es una constante para el lugar f sico, ya que incluye la velocidad angular del planeta ($\omega$) para la Tierra y la latitud ($\varphi$) para el lugar:

kyon

Como la aceleración de Coriolis en dirección x ($a_{c,x}$) puede reescribirse con el factor de Coriolis ($f$) y bajo la condici n de que no hay movimiento vertical:

$v_z = 0$



Entonces, se deduce que la aceleración de Coriolis en la superficie, en dirección x ($a_{c,x}$) es:

kyon

Como la aceleración de Coriolis en dirección x ($a_{c,x}$) puede reescribirse con el factor de Coriolis ($f$) y bajo la condici n de que no hay movimiento vertical:

$v_z = 0$



Entonces, se deduce que la aceleración de Coriolis en la superficie, en dirección y ($a_{c,y}$) es:

kyon

Como la aceleración de Coriolis en dirección z ($a_{c,z}$) puede reescribirse con el segundo factor de Coriolis ($e$) y bajo la condici n de que no hay movimiento vertical:

$v_z = 0$



Entonces, se deduce que la aceleración de Coriolis en la superficie, en dirección z ($a_{c,z}$) es:

kyon


>Modelo

ID:(1560, 0)