Fuerza de Coriolis-Stokes

En dinámica de fluidos , la fuerza de Coriolis-Stokes es una fuerza que actúa sobre el flujo medio en un fluido en rotación debido a la interacción del efecto Coriolis y la deriva de Stokes inducida por las olas . Esta fuerza actúa sobre el agua independientemente del esfuerzo del viento . ^{[ 1 ]}

Esta fuerza recibe su nombre de Gaspard-Gustave Coriolis y George Gabriel Stokes , dos científicos del siglo XIX. Ursell y Deacon (1950), Hasselmann (1970) y Pollard (1970) realizaron importantes estudios iniciales sobre los efectos de la rotación de la Tierra en el movimiento ondulatorio y los consiguientes efectos de forzamiento en la circulación oceánica media . ^{[ 1 ]}

La fuerza de Coriolis-Stokes sobre la circulación media en un marco de referencia euleriano fue dada por primera vez por Hasselmann (1970) : ^{[ 1 ]}

${\displaystyle \rho {\boldsymbol {f}}\times {\boldsymbol {u}}_{S},}$

para ser añadido al forzamiento de Coriolis común${\displaystyle \rho {\boldsymbol {f}}\times {\boldsymbol {u}}.}$Aquí${\displaystyle {\boldsymbol {u}}}$es la velocidad media del flujo en un marco de referencia euleriano y${\displaystyle {\boldsymbol {u}}_{S}}$es la velocidad de deriva de Stokes, siempre que ambas sean velocidades horizontales (perpendiculares a${\displaystyle {\sombrero {\boldsymbol {z}}}}$). Más${\displaystyle \rho }$es la densidad del fluido ,${\displaystyle \times }$es el operador de producto cruzado ,${\displaystyle {\boldsymbol {f}}=f{\hat {\boldsymbol {z}}}}$dónde${\displaystyle f=2\Omega \sin \phi }$es el parámetro de Coriolis (con${\displaystyle \Omega }$la velocidad angular de rotación de la Tierra y${\displaystyle \sin \phi }$el seno de la latitud ) y${\displaystyle {\sombrero {\boldsymbol {z}}}}$es el vector unitario en la dirección vertical ascendente (oponiéndose a la gravedad terrestre ).

Dado que la velocidad de deriva de Stokes${\displaystyle {\boldsymbol {u}}_{S}}$está en la dirección de propagación de la onda , y${\displaystyle {\boldsymbol {f}}}$es en la dirección vertical, la fuerza de Coriolis-Stokes es perpendicular a la dirección de propagación de la onda (es decir, en la dirección paralela a las crestas de la onda ). En aguas profundas, la velocidad de deriva de Stokes es${\displaystyle {\boldsymbol {u}}_{S}={\boldsymbol {c}}\,(ka)^{2}\exp(2kz)}$con${\displaystyle {\boldsymbol {c}}}$la velocidad de fase de la onda ,${\displaystyle k}$el número de onda ,${\displaystyle a}$la amplitud de la onda y${\displaystyle z}$la coordenada vertical (positiva en la dirección ascendente, opuesta a la aceleración gravitatoria). ^{[ 1 ]}

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