埃克曼螺旋

海洋风力驱动的埃克曼螺旋是由剪切应力、科里奥利力和水阻力产生的力平衡的结果。 这种力平衡产生了不同于风的水流。 在海洋中，有两个地方可以观测到埃克曼螺旋。 在海洋表面，剪应力与风应力相对应。 在海底，剪切应力是由与海底的摩擦产生的。 挪威海洋学家弗里乔夫·南森 (Fridtjof Nansen) 在他的 Fram 探险期间首先在地表观察到了这种现象。 他注意到冰山并没有随风向同一方向漂移。 他的学生，瑞典海洋学家 Vagn Walfrid Ekman 是xxx个用物理方法解释这个过程的人。

为了推导埃克曼螺旋的特性，我们观察了均质流体中均匀的水平地转内流。

其中 f {\displaystyle f} 是科里奥利参数，ρ 0 {\displaystyle \rho _{0}} 是流体密度，而 ν E {\displaystyle \nu _{E}} 是涡流粘度， 为简单起见，此处均视为常数。 这些参数在埃克曼螺旋旋的尺度上有很小的变化，因此这个近似值将成立。 均匀的流动需要均匀变化的压力梯度。

由于底部的无滑移条件和 z ≫ d {\displaystyle z\gg d} 的恒定内部流动，系数 A {\displaystyle A} 和 B {\displaystyle B} 可以确定。 最后，这将导致 u → ( z ) {\displaystyle {\vec {u}}(z)} 的以下解决方案：

请注意，当 z {\displaystyle z} 的阶数为 d {\displaystyle d} 时，速度向量将接近内部流的值。 这就是为什么 d {\displaystyle d} 被定义为埃克曼层厚度的原因。 埃克曼螺旋的一些重要属性将随之而来。