Stokes drift
La deriva di Stokes è il trasporto del movimento associato alla propagazione di un'onda in un mezzo materiale.
Per le onde superficiali in acqua ( marea , onde , ...) questo trasporto può essere interpretato come l'acqua trasportata tra gli avvallamenti e le creste delle onde. Infatti, sotto il picco, la velocità delle particelle è nella direzione di propagazione dell'onda. Quindi la velocità media all'altezza della cresta è nella direzione di propagazione. Questo è il punto di vista euleriano. Nel caso più semplice delle onde di Airy (onde periodiche su fondo piatto, in assenza di una corrente media) o delle onde Kelvin (onde di Airy di lunga lunghezza d'onda modificate dalla rotazione della Terra), il trasporto avviene solo a livelli tra depressioni e creste. Nel caso della marea si parla anche della corrente residua lagrangiana, che comprende la corrente residua euleriana (causata dall'asimmetria della corrente di marea) e la deriva di Stokes.
Questo trasporto può anche essere interpretato come il movimento di particelle fluide. Questo è il punto di vista lagrangiano. In questo caso il trasporto si estende su tutta la colonna d'acqua, decrescente dalla superficie.
I due punti di vista sono ovviamente compatibili: il trasporto su tutta la colonna d'acqua è uguale in entrambi i casi. Per onde periodiche, detto flusso di massa per unità di lunghezza uguale picco con la densità di energia meccanica delle onde per unità di superficie, e la velocità di fase delle onde.
Stokes deriva dalle onde generate dal vento
In pratica, la deriva di Stokes è una parte importante della deriva sulla superficie dell'oceano, generalmente maggiore delle correnti medie generate dal vento. Ciò è particolarmente vero nell'oceano dove la superficie di Stokes deriva dall'1 al 2% della velocità del vento locale, mentre la corrente media indotta dal vento è fortemente mescolata dalla turbolenza indotta dal vento. piuttosto vicino allo 0,5% della velocità del vento.
Tuttavia, il trasporto di massa associato alle onde, la somma delle derive a tutte le profondità, è zero nell'oceano profondo ... a causa della rotazione della Terra. Infatti Klaus Hasselmann ha mostrato come la forza di Coriolis tenda a generare una corrente opposta alla deriva di Stokes, ma relativamente omogenea sulla verticale.
In conclusione, le onde dell'oceano generano una deriva significativa in superficie, nella loro direzione di propagazione, ma anche, in profondità, una deriva opposta, che annulla il trasporto di Stokes.
Note e riferimenti
- Studio della deriva superficiale sotto l'effetto del vento Osservazione e stima delle correnti Lagrangiane, Stokes ed Euleriane indotte dal vento e dalle onde sulla superficie del mare , F. Ardhuin, L. Marié, N. Rascle, P. Forget e A. Roland, 2009: J. Phys. Oceanogr., Vol. 39, n. 11, pagg. 2820–2838