我去台北玩了幾天,特地去了在士林的天文科學博物館一趟。
走進門就看到一張行星風系圖,突然激起了我研究洋流的衝動,於是回家就翻開地文航海的課本,緩解一下一直不知該如何進行的天文航海學。3367Please respect copyright.PENANAGbLqiE6pyD
因為本篇和天文航海沒什麼關係,所以只是簡單帶過洋流相關知識。
行星風系圖:
3367Please respect copyright.PENANAywv0ML4aOx
水之垂直方向運動稱潮汐Tide,水之水平方向運動稱為流Current。
流對於船隻之影響可使其偏離原來之航向或改變對地速度。流產生之原因有由於每日潮面之改變,由於河流由高位流入海,由於同一方向吹送數日之風,由於長時間之氣象或天氣狀況等所產生。
洋流亦稱海流,是具有相對穩定流速和流向的大規模海水運動,只有在陸地沿岸會因潮汐、地形及河水的注入等影響其變化。
多數洋流不能深達海底,故不易侵蝕海底,當洋流經狹而淺之孔道時則增加其流速及搬運作用。
按成因分類:
吹送流Drift Current:在風力作用下形成,是指海面上持續而固定吹的風使海水流動,以北太平洋為例,北赤道洋流就是因東北季風造成,中緯度長年吹西風使北太平洋洋流向東流動。在大洋中的表面洋流大多屬於這種因風吹送所造成的吹送流。在開闊之海洋中,暫時性之風激流所產生之流向與風所吹襲之方向並不一致,由於流之方向受*科氏力之影響而偏向,在北半球向右偏,在南半球向左偏,於開闊海域其偏向約為40°。此外吹送流之偏向亦因陸塊結構及因水深之不同而異,水越深偏向越大。
*科里奧利力Coriolis Force,簡稱科氏力:科氏力使風在北半球向右轉,在南半球向左轉。此效應在極地處最明顯,在赤道處則消失。如果地球沒有自轉,風將會從極地高壓最像赤道低壓區,這就是為什麼颱風只形成在緯度5°以上的地區,通常不形成於赤道附近。3367Please respect copyright.PENANAyN2qZqbDY9
密度流Density Current:由於海水密度的水準方向不均勻分布引起等壓面傾斜而產生的洋流,稱為斜壓地轉流。斜壓地轉流是海水密度在水準方向上分布的差異引起的。
海水密度會因為以下原因產生差異:
蒸發Evaporation
受熱不均Differential Heating
海水結冰Freezing of sea water
海冰融解Melting of ice
河水流入或陸上排水Fresh water from land
海底沉澱被攪動Stirring而形成較密之水柱
綜合以上,海水密度取決於溫度、鹽度和壓力,在水準方向的分布因地而異,例如:一海區由於接受太陽的熱量多而溫度升高,體積膨脹密度變小,海面會稍稍升高,在另一海區接受太陽熱量小,密度相對變大,水溫降低、體積變縮小,從而海面相對變低,兩個海區間海面及其以下各層等壓面產生不同程度的傾斜,海水內部任意一個水準面上壓力都不相同在水準壓強低度力的作用下,海水從壓力大的地方向壓力小的地方流動,一但海水開始流動,地轉偏向力立即發生作用,把本應順水準壓強梯度力方向流動的海水向右偏,直到地轉偏向力與水準壓強梯度力大小相等,方向相反時,洋流便沿等壓面與等勢面的交線流動,洋流以等速前進,此時的洋流叫做密度流。
世界上最強大的洋流,如*灣流(墨西哥暖流)、*黑潮、本格拉海流都屬於與海水密度分布有關的海流。
*灣流(墨西哥暖流):北大西洋之主環流系統由北赤道流、佛羅里達流、灣流、北大西洋流、葡萄牙流、加那里流等所組成。灣流為北大西洋副熱帶總還流系統中的西部邊界流,通常稱墨西哥暖流,與太平洋中的黑潮同為世界大洋中的著名強流,但與黑潮相比,灣流更以流速強、流量大、流幅狹窄、流路蜿蜒、流域廣闊為其特色,並具有高溫、高鹽、透明度大和水色高等顯著特徵,來自熱帶的暖流將北美洲以及西歐等原本冰冷的地區變成溫暖適合居住的地區,對北美東岸和西歐氣候產生重大影響。灣流在紐芬蘭外海之格蘭德堆附近,與挾帶大量山水之拉布拉多流會合,寒暖流交會造成嚴重之海霧,同時灣流之流速亦降低,每日可溶解一千五百噸冰山,又因冰山滲入灣流系統內與海霧持久不散,故造成北大西洋越洋航道上之嚴重威脅。
*黑潮:太平洋之主環流系統,由北赤道流、黑潮、北太平洋流、加利福尼亞流所組成。北赤道流在菲律賓群島之東方一部分轉向西北方面進行,經台灣東岸轉向北流者稱為日本海流或黑潮,黑潮抵台灣南端時,分出一部分之流通過巴士海峽在分為二,其一流入南中國海,另一支經台灣西方通過台灣海峽北上,在台灣支北方與黑潮主流會合,黑潮主流在琉球群島北方,分出支流經對馬海峽而入日本海稱對馬海流Tsushima Current,其主流在奄美大島與九州之間,向東北流再出太平洋。大部分時間與海岸非常接近,最大流速高達3到5節,其流幅(流水寬度)僅140km。
黑潮將來自熱帶的溫款海水帶往寒冷的北極海域,將冰冷的極地海水溫暖成適合生命生存的溫度,黑潮得名於其較其他正常海水的顏色深,由於黑潮所含的雜質和營養鹽較少,陽光穿透過水的表面後較少被反射回水面。黑潮流域中可捕捉到為數可觀的迴游性魚類,及其他被吸引過來覓食的大型魚類。3367Please respect copyright.PENANACG9XkKBzhg
密度流3367Please respect copyright.PENANAHg3swkwqeX
地轉偏向力3367Please respect copyright.PENANAUTQ6QTapdP
行星風系圖3367Please respect copyright.PENANAIXIzRMWb7L
壓強梯度力3367Please respect copyright.PENANAyJ3IZwGYWq
灣流 墨西哥暖流3367Please respect copyright.PENANALaU47VvOa7
黑潮3367Please respect copyright.PENANAZP3zGblaRR