Что такое токи: Токи — это… Что такое Токи? — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Содержание

Что такое ток: основные понятия

Что же такое ток и напряжение на пальцах

Что называют силой тока? Такой вопрос не раз и не два возникал у нас в процессе обсуждения различных вопросов. Поэтому мы решили разобраться с ним более подробно, и постараемся сделать это максимально доступным языком без огромного количества формул и непонятных терминов.

Что такое электрический ток

Итак, что называется электрическим током? Это направленный поток заряженных частиц. Но что это за частицы, с чего это вдруг они двигаются, и куда? Это все не очень понятно. Поэтому давайте разберемся в этом вопросе подробнее.

Носители электрического заряда в различных материалах

Начнем с вопроса про заряженные частицы, которые, по сути, являются носителями электрического тока. В разных веществах они разные. Например, что представляет собой электрический ток в металлах? Это электроны. В газах — электроны и ионы; в полупроводниках – дырки; а в электролитах — это катионы и анионы.

Строение атома

Эти частицы имеют определенный заряд. Он может быть положительным или отрицательным. Определение положительного и отрицательного заряда дано условно. Частицы, имеющие одинаковый заряд, отталкиваются, а разноименный — притягиваются.

Электрический ток

Исходя из этого, получается логичным, что движение будет происходить от положительного полюса к отрицательному. И чем большее количество заряженных частиц имеется на одном заряженном полюсе, тем большее их количество будет перемещаться к полюсу с другим знаком.
Но все это глубокая теория, поэтому давайте возьмем конкретный пример. Допустим, у нас имеется розетка, к которой не подключено ни одного прибора. Есть ли там ток?
Для ответа на этот вопрос нам необходимо знать, что такое напряжение и ток. Дабы это было понятнее, давайте разберем это на примере трубы с водой. Если говорить упрощенно, то труба — это наш провод. Сечение этой трубы — это напряжение электрической сети, а скорость потока — это и есть наш электрический ток.

Возвращаемся к нашей розетке. Если проводить аналогию с трубой, то розетка без подключенных к ней электроприборов, это труба, закрытая вентилем. То есть электрического тока там нет.

Электрический ток появится тогда, когда появится нагрузка, а для этого нужно вставить вилку в розетку

Но зато там есть напряжение. И если в трубе, для того чтоб появился поток, необходимо открыть вентиль, то чтобы создать электрический ток в проводнике, надо подключить нагрузку. Сделать это можно путем включения вилки в розетку.
Конечно, это весьма упрощенное представление вопроса, и некоторые профессионалы будут меня хаять и указывать на неточности. Но оно дает представление о том, что называют электрическим током.

Постоянный и переменный ток

Виды электрического тока

Следующим вопросом, в котором мы предлагаем разобраться – это: что такое переменный ток и постоянный ток. Ведь многие не совсем правильно понимают эти понятия.

Постоянный ток

Постоянным называется ток, который в течение времени не изменяет своей величине и направлению. Достаточно часто к постоянному еще относят пульсирующий ток, но давайте обо всем по порядку.

Постоянный ток

Постоянный ток характеризуется тем, что одинаковое количество электрических зарядов постоянно сменяет друг друга в одном направлении. Направление — это от одного полюса, к другому.
Получается, что проводник всегда имеет либо положительный, либо отрицательный заряд. И в течение времени это неизменно.

Обратите внимание! При определении направления постоянного тока, могут быть несогласности. Если ток образуется движением положительно заряженных частиц, то его направление соответствует движению частиц. Если же ток образован движением отрицательно заряженных частиц, то его направление принято считать противоположным движению частиц.

Виды пульсирующего тока

Но под понятие, что такое постоянный ток достаточно часто относят и так называемый пульсирующий ток. От постоянного он отличается только тем, что его значение в течение времени изменяется, но при этом он не меняет своего знака.
Допустим, мы имеем ток в 5А. Для постоянного тока эта величина будет неизменной в течении всего периода времени. Для пульсирующего тока, в один отрезок времени она будет 5, в другой 4, а в третий 4,5. Но при этом он ни в коем случае не снижается ниже нуля, и не меняет своего знака.

Вариант преобразованного из переменного, постоянного пульсирующего тока

Такой пульсирующий ток очень распространен при преобразовании переменного тока в постоянный. Именно такой пульсирующий ток выдает ваш инвертор или диодный мост в электронике.
Одним из главных преимуществ постоянного тока является то, что его можно накапливать. Сделать это можно своими руками, при помощи аккумуляторных батарей или конденсаторов.

Переменный ток

Чтобы понять, что такое переменный ток, нам необходимо представить себе синусоиду. Именно эта плоская кривая лучше всего характеризует изменение постоянного тока, и является стандартом.

Синусоида переменного тока	Как и синусоида, переменный ток с постоянной частотой меняет свою полярность. В один период времени он положительный, а в другой период времени он отрицательный.
На фото основные параметры синусоиды	Поэтому, непосредственно в проводнике передвижения, носителей заряда, как такового, нет. Дабы понять это, представьте себе волну, набегающую на берег. Она движется в одну сторону, а затем — в обратную. В итоге, вода вроде движется, но остается на месте.
Частота переменного тока	Исходя из этого, для переменного тока очень важным фактором становится его скорость изменения полярности. Этот фактор называют частотой. Чем выше эта частота, тем чаще за секунду меняется полярность переменного тока. В нашей стране для этого значения есть стандарт – он равен 50Гц. То есть, переменный ток меняет свое значение от крайнего положительного, до крайнего отрицательного 50 раз в секунду.
Формула частоты переменного тока	Но существует не только переменный ток частотой в 50Гц. Многое оборудование работает на переменном токе отличных частот. Ведь за счет изменения частоты переменного тока, можно изменять скорость вращения двигателей. Можно так же получать более высокие показатели обработки данных – как например в чипсетах ваших компьютеров, и многое другое.

Обратите внимание! Наглядно увидеть, что такое переменный и постоянный ток, можно на примере обычной лампочки. Особенно хорошо это видно на некачественных диодных лампах, но присмотревшись, можно увидеть и на обычной лампе накаливания. При работе на постоянном токе они горят ровным светом, а при работе на переменном токе едва заметно мерцают.

Что такое мощность и плотность тока?

Ну вот, мы выяснили, что такое ток постоянный, а что такое переменный. Но у вас наверняка осталось еще масса вопросов. Их-то мы и постараемся рассмотреть в этом разделе нашей статьи.

Из этого видео Вы подробнее сможете узнать о том, что же такое мощность.

И первым из этих вопросов будет: что такое напряжение электрического тока? Напряжением называется разность потенциалов между двумя точками.

Что является электрическим напряжением

Сразу возникает вопрос, а что такое потенциал? Сейчас меня вновь будут хаять профессионалы, но скажем так: это избыток заряженных частиц. То есть, имеется одна точка, в которой избыток заряженных частиц — и есть вторая точка, где этих заряженных частиц или больше, или меньше. Вот эта разница и называется напряжением. Измеряется она в вольтах (В).

Напряжение в розетке

В качестве примера возьмем обычную розетку. Все вы наверняка знаете, что ее напряжение составляет 220В. В розетке у нас имеется два провода, и напряжение в 220В обозначает, что потенциал одного провода больше чем потенциал второго провода как раз на эти 220В.
Понимание понятия напряжения нам необходимо для того, чтоб понять, что такое мощность электрического тока. Хотя с профессиональной точки зрения, это высказывание не совсем верное. Электрический ток не обладает мощностью, но является ее производной.

Плотность электрического тока в проводнике

Дабы понять этот момент, давайте вновь вернемся к нашей аналогии с водяной трубой. Как вы помните сечение этой трубы — это напряжение, а скорость потока в трубе — это ток. Так вот: мощность — это то количество воды, которое протекает через эту трубу.

Логично предположить, что при равных сечениях, то есть напряжениях — чем сильнее поток, то есть электрический ток, тем больший поток воды переместиться через трубу. Соответственно, тем большая мощность передастся потребителю.
Но если в аналогии с водой мы через трубу определенного сечения можем передать строго определенное количество воды, так как вода не сжимается, то с электрическим током все не так. Через любой проводник мы теоретически можем передать любой ток. Но практически, проводник небольшого сечения при высокой плотности тока просто перегорит.

Формула плотности тока

В связи с этим, нам необходимо разобраться с тем, что такое плотность тока. Грубо говоря — это то количество электронов, которое перемещается через определенное сечение проводника за единицу времени.
Это число должно быть оптимальным. Ведь если мы возьмем проводник большого сечения, и будем передавать через него небольшой ток, то цена такой электроустановки будет велика. В то же время, если мы возьмем проводник небольшого сечения, то из-за высокой плотности тока он будет перегреваться и быстро перегорит.

В связи с этим, в ПУЭ есть соответствующий раздел, который позволяет выбрать проводники исходя из экономической плотности тока.

Таблица выбора проводников по экономической плотности тока

Но вернемся к понятию, что такое мощность тока? Как мы поняли по нашей аналогии, при одинаковом сечении трубы передаваемая мощность зависит только от силы тока. Но если сечение нашей трубы увеличить, то есть увеличить напряжение, в этом случае, при одинаковых значениях скорости потока, будут передаваться совершенно разные объемы воды. То же самое и в электрике.

Передача мощностей через лини разных напряжений и видов электрического тока

Чем выше напряжение, тем меньший ток необходим для передачи одинаковой мощности. Именно поэтому, для передачи на большие расстояния больших мощностей используют высоковольтные линии электропередач.

Ведь линия сечением провода в 120 мм² на напряжение в 330кВ, способна передать в разы большую мощность в сравнении с линией такого же сечения, но напряжением в 35кВ. Хотя то, что называется силой тока, в них будет одинаковой.

Способы передачи электрического тока

Что такое ток и напряжение мы разобрались. Пришла пора разобраться со способами распределения электрического тока. Это позволит в дальнейшем более уверено чувствовать себя в общении с электроприборами.

Постоянный ток

Как мы уже говорили, ток может быть переменным и постоянным. В промышленности, и у вас в розетках используется переменный ток. Он более распространен, так как его легче передавать по проводам. Дело в том, что изменять напряжение постоянного тока достаточно сложно и дорогостояще, а изменять напряжение переменного тока можно при помощи обыкновенных трансформаторов.

Обратите внимание! Ни один трансформатор переменного тока не будет работать на постоянном токе. Так как свойства, которые он использует, присущи только переменному току.

Аккумуляторная батарея

Но это совсем не обозначает, что постоянный ток нигде не используется. Он обладает другим полезным свойством, которое не присуще переменному. Его можно накапливать и хранить.
В связи с этим, постоянный ток используют во всех портативных электроприборах, в железнодорожном транспорте, а также на некоторых промышленных объектах где необходимо сохранить работоспособность даже после полного прекращения электроснабжения.

Промышленная аккумуляторная батарея

Самым распространенным способом хранения электрической энергии, являются аккумуляторные батареи. Они обладают специальными химическими свойствами, позволяющими накапливать, а затем при необходимости отдавать постоянный ток.
Каждый аккумулятор обладает строго ограниченным объемом накапливаемой энергии. Ее называют емкостью батареи, и отчасти она определяется пусковым током аккумулятора.
Что такое пусковой ток аккумулятора? Это то количество энергии, которое аккумулятор способен отдать в самый первоначальный момент подключения нагрузки. Дело в том, что в зависимости от физико-химических свойств, аккумуляторы отличаются по способу отдачи накопленной энергии.

Графики разряда аккумуляторной батареи

Одни могут отдать сразу и много. Из-за этого они, понятное дело, быстро разрядятся. А вторые отдают долго, но по чуть-чуть. Кроме того, важным аспектом аккумулятора является возможность поддержания напряжения.
Дело в том, что как говорит инструкция, у одних аккумуляторов по мере отдачи емкости, плавно снижается и их напряжение. А другие аккумуляторы способны отдать практически всю емкость с одинаковым напряжением. Исходя из этих основных свойств, и выбирают эти хранилища для электроэнергии.
Для передачи постоянного тока, во всех случаях используется два провода. Это положительная и отрицательная жила. Красного и синего цвета.

Переменный ток

А вот с переменным током все намного сложнее. Он может передаваться по одному, двум, трем или четырем проводам. Чтоб объяснить это, нам необходимо разобраться с вопросом: что такое трехфазный ток?

Переменный ток у нас вырабатывается генератором. Обычно почти все их них имеют трёхфазную структуру. Это значит, что генератор имеет три вывода и в каждый из этих выводов выдается электрический ток, отличающийся от предыдущих на угол в 120⁰.

Синусоиды трехфазной сети переменного тока

Дабы это понять, давайте вспомним нашу синусоиду, которая является образцом для описания переменного тока, и согласно законам которой он изменяется. Возьмем три фазы – «А», «В» и «С», и возьмем определенную точку во времени. В этой точке синусоида фазы «А» находится в нулевой точке, синусоида фазы «В» находится в крайней положительной точке, а синусоида фазы «С» — в крайней отрицательной точке.
Каждую последующую единицу времени переменный ток в этих фазах будет изменяться, но синхронно. То есть, через определенное время, в фазе «А» будет отрицательный максимум. В фазе «В» будет ноль, а в фазе «С» — положительный максимум. А еще через некоторое время, они вновь сменятся.

Фазные и линейные напряжения трехфазной сети

В итоге получается, что каждая из этих фаз имеет собственный потенциал, отличный от потенциала соседней фазы. Поэтому между ними обязательно должно быть что-то, что не проводит электрический ток.
Такая разность потенциалов между двумя фазами называется линейным напряжением. Кроме того, они имеют разность потенциалов относительно земли – это напряжение называется фазным.
И вот, если линейное напряжение между этими фазами составляет 380В, то фазное напряжение равно 220В. Оно отличается на значение в √3. Это правило действует всегда и для любых напряжений.

Величины фазных и линейных напряжений

Исходя из этого, если нам необходимо напряжение в 220В, то можно взять один фазный провод, и провод, жестко подключенный к земле. И у нас получится однофазная сеть 220В. Если нам необходима сеть 380В, то мы можем взять только 2 любые фазы, и подключить какой-то нагревательный прибор как на видео.

Цветовое обозначение проводников трехфазной сети в разных странах мира

Но в большинстве случаев, используются все три фазы. Все мощные потребители подключаются именно к трехфазной сети.

Вывод

Что такое индукционный ток, емкостной ток, пусковой ток, ток холостого хода, токи обратной последовательности, блуждающие токи и многое другое, мы просто не можем рассмотреть в рамках одной статьи.

Ведь вопрос электрического тока достаточно объемен, и для его рассмотрения создана целая наука электротехника. Но мы очень надеемся, что смогли объяснить доступным языком основные аспекты данного вопроса, и теперь электрический ток не будет для вас чем-то страшным и непонятным.

Что такое ток остановки и свободный ток двигателей?

Краткий ответ

Ток останова — это максимальный ток, потребляемый ¹ , когда двигатель прикладывает свой максимальный крутящий момент, либо потому, что он не может двигаться полностью, либо потому, что он больше не может ускоряться, учитывая нагрузку, под которой он находится.
Свободный ток — это ток, потребляемый, когда двигатель свободно вращается на максимальной скорости, без нагрузки ^2, кроме сил трения и противо-ЭДС в самом двигателе.

^{1: При нормальных условиях, то есть двигатель не запрашивается, переходите от максимальной скорости в одном направлении к максимальной скорости в другом .
2: Предполагается, что двигатель не приводится в движение внешними силами .}

Длинный ответ

Течение сваливания

Со страницы Википедии по крутящему моменту в стойле :

Крутящий момент — это крутящий момент, который создается устройством, когда выходная скорость вращения равна нулю. Это также может означать моментную нагрузку, которая приводит к тому, что выходная частота вращения устройства становится равной нулю, то есть вызывает останов . Задержка — это состояние, когда двигатель перестает вращаться. Это условие возникает, когда крутящий момент нагрузки больше, чем крутящий момент на валу двигателя, т.е. В этом состоянии двигатель потребляет максимальный ток, но двигатель не вращается. Ток называется током останова.

…

Электродвигатели
Электродвигатели продолжают обеспечивать крутящий момент в остановленном состоянии. Однако электродвигатели, оставленные в остановленном состоянии, подвержены перегреву и возможному повреждению, поскольку протекающий ток максимален в этих условиях.
Максимальный крутящий момент, который электродвигатель может создать в долгосрочной перспективе при остановке, не причиняя ущерба, называется максимальным непрерывным моментом останова .

Таким образом, из спецификации этого двигателя

Stall Torque:  8.6 in-lbs
Stall Current: 2.6 A

мы можем видеть, что если требуется, чтобы двигатель прикладывал крутящий момент более 8,6 фунт-силы, двигатель прекращает движение (или ускоряется при работе против трения) и потребляет максимум 2,6А тока.

Хотя он не говорит, что это за двигатель, я ожидал, что это будет электродвигатель с щеткой постоянного тока, учитывая его двухпроводный интерфейс.

Когда электродвигатель постоянного тока без нагрузки вращается, он генерирует электродвижущую силу в обратном направлении, которая противостоит току, приложенному к двигателю. Ток, проходящий через двигатель, падает с увеличением скорости вращения, и у двигателя с вращающимся свободным током ток очень мал. Только когда нагрузка на двигатель замедляет ротор, ток, протекающий через двигатель, увеличивается.

Со страницы Википедии «Противоэлектродвижущая сила» :

В управлении двигателем и робототехнике термин «обратная ЭДС» часто относится к использованию напряжения, генерируемого вращающимся двигателем, для определения скорости вращения двигателя.

Обратите внимание, что, как объясняет DrFriedParts , это только часть истории. Максимальный непрерывный пусковой момент может быть значительно ниже , чем максимальный крутящий момент и , следовательно , тока. Например, если вы переключаетесь с полного крутящего момента в одном направлении на полный крутящий момент в другом. В этом случае потребляемый ток может быть удвоенным непрерывным током срыва. Делайте это достаточно часто, превышая рабочий цикл двигателя, и вы можете перегореть.

Свободный ток

Опять же, глядя на спецификации:

Free Speed:     100 rpm
Free Current:   0.18 A

Поэтому, когда он работает свободно, без нагрузки, он быстро разгоняется до 100 оборотов в минуту, где он набирает всего 180 мА, чтобы поддерживать эту скорость с учетом трения и противо-ЭДС.

Однако, как объясняет DrFriedParts , это тоже только часть истории. Если двигатель приводится в действие внешней силой (фактически нагрузкой), и, таким образом, двигатель превращается в генератор, потребляемый ток может быть нейтрализован током, создаваемым внешней силой.

Что такое электрический ток: определение, характеристики, виды

Открытия, связанные с электричеством, кардинально изменили нашу жизнь. Используя электрический ток как источник энергии, человечество сделало прорыв в технологиях, которые облегчили наше существование. Сегодня электричество приводит в движение токарные станки, автомобили, управляет роботизированной техникой, обеспечивает связь. Этот список можно продолжать очень долго. Даже трудно назвать отрасль, где можно обойтись без электроэнергии.

В чём секрет такого массового использования электричества? Ведь в природе существуют и другие источники энергии, более дешевые, чем электричество. Оказывается всё дело в транспортировке.

Электрическую энергию можно доставить практически везде:

к производственному цеху;
квартире;
на поле;
в шахту, под воду и т. д.

Электроэнергию, накопленную аккумулятором, можно носить с собой. Мы пользуемся этим ежедневно, беря с собой сотовый телефон. Ни один другой вид энергии не обладает такими универсальными свойствами как электричество. Разве это не является достаточной причиной для того, чтобы глубже изучить природу и свойства электричества?

Что такое электрический ток?

Электрические явления наблюдались давно, но объяснить их природу человек смог относительно недавно. Удар молнии казался чем-то неестественным, необъяснимым. Странным казалось потрескивание некоторых предметов при их трении. Искрящаяся в темноте расчёска, после расчёсывания шерсти животных (например, кошки) вызвала недоумение, но подогревала интерес к этому явлению.

Как всё начиналось

Ещё древним грекам было известно свойство янтаря, потёртого о шерсть, притягивать некоторые мелкие предметы. Кстати, от греческого названия янтаря –«электрон» пошло название «электричество».

Когда физики вплотную занялись исследованием электризации тел, они начали понимать природу подобных явлений. А первый кратковременный электрический ток, созданный человеком, появился при соединении проводником двух наэлектризованных предметов (см. рис. 1). В 1729 году англичане Грей и Уиллер открыли проводимость зарядов некоторыми материалами. Но определения электрического тока они не смогли дать, хотя и понимали, что заряды перемещаются от одного тела к другому по проводнику.

Рис. 1. Опыт с заряженными телами

Об электрическом токе, как о физическом явлении заговорили лишь после того, как итальянец Вольта дал объяснение опытам Гальвани, а в 1794 году изобрёл первый в мире источник электричества – гальванический элемент (столб Вольта). Он обосновал упорядоченное перемещение заряженных частиц по замкнутой цепи.

Определение

В современной трактовке электрическим током называют направленное перемещение силами электрического поля заряженных частиц, Носителями зарядов металлических проводников являются электроны, а растворов кислот и солей — отрицательные и положительные ионы. Полупроводниковыми носителями зарядов являются электроны и «дырки».

Для того чтобы электрический ток существовал, необходимо всё время поддерживать электрическое поле. Должна существовать разница потенциалов, поддерживающая наличие первых двух условий. До тех пор, пока эти условия соблюдены, заряды будут упорядоченно перемещаться по участкам замкнутой электрической цепи. Эту задачу выполняют источники электричества.

Такие условия можно создать, например, с помощью электрофорной машины (рис. 2). Если два диска вращать в противоположных направлениях, то они будут заряжаться разноимёнными зарядами. На щётках, прилегающих к дискам, появится разница потенциалов. Соединив контакты проводником, мы заставим заряженные частицы двигаться упорядоченно. То есть электрофорная машина является источником электричества.

Рисунок 2. Электрофорная машина

Источники тока

Первыми источниками электрической энергии, нашедшими практическое применение, были упомянутые выше гальванические элементы. Усовершенствованные гальванические элементы (народное название – батарейки) широко применяются по сей день. Они используются для питания пультов управления, электронных часов, детских игрушек и многих других гаджетов.

С изобретением генераторов переменных токов электричество приобрело второе дыхание. Началась эра электрификации городов, а позже и всех населённых пунктов. Электрическая энергия стала доступной для всех граждан развитых стран.

Сегодня человечество ищет возобновляемые источники электроэнергии. Солнечные панели, ветряные электростанции уже занимают свои ниши в энергосистемах многих стран, включая Россию.

Характеристики

Электрический ток характеризуется величинами, которые описывают его свойства.

Сила и плотность тока

Для описания характеристики электричества часто используют термин «сила тока». Название не совсем удачное, так как оно характеризует только интенсивность движения электрических зарядов, а не какую-то силу в буквальном смысле. Тем не менее, этим термином пользуются, и он означает количество электричества (зарядов) проходящего через плоскость поперечного сечения проводника. Единицей измерения силы тока в системе СИ является ампер (А).

1 А означает то, что за одну секунду через поперечное сечение проводника проходит электрический заряд 1 Кл. (1А = 1 Кл/с).

Плотность тока – векторная величина. Вектор направлен в сторону движения положительных зарядов. Модуль этого вектора равен отношению силы тока на некотором перпендикулярном к направлению движения зарядов сечении проводника к площади этого сечения. В системе СИ измеряется в А/м². Плотность более ёмко характеризует электричество, однако на практике чаще используется величина «сила тока».

Разница потенциалов (напряжение) на участке цепи выражается соотношением: U = I×R, где U – напряжение, I – сила тока, а R – сопротивление. Это знаменитый закон Ома для участка цепи.

Мощность

Электрическими силами совершается работа против активного и реактивного сопротивления. На пассивных сопротивлениях работа преобразуется в тепловую энергию. Мощностью называют работу, выполненную за единицу времени. По отношению к электричеству применяют термин «мощность тепловых потерь». Физики Джоуль и Ленц доказали, что мощность тепловых потерь проводника равна силе тока умноженной на напряжение: P = I× U. Единица измерения мощности – ватт (Вт).

Частота

Переменный ток характеризуется также частотой. Данная характеристика показывает, как за единицу времени изменяется количество периодов (колебаний). Единицей измерения частоты является герц. 1 Гц = 1 периоду за секунду. Стандартная частота промышленного тока составляет 50 Гц.

Ток смещения

Понятие «ток смещения» ввели для удобства, хотя в классическом понимании его нельзя назвать током, так как отсутствует перенос заряда. С другой стороны, интенсивность магнитного поля пребывает в зависимости от токов проводимости и смещения.

Токи смещения можно наблюдать в конденсаторах. Несмотря на то, что при зарядке и разрядке между обкладками конденсатора не происходит перемещения заряда, ток смещения протекает через конденсатор и замыкает электрическую цепь.

Виды тока

По способу генерации и свойствам электроток бывает постоянным и переменным. Постоянный – это такой, что не меняет своего направления. Он течёт всегда в одну сторону. Переменный ток периодически меняет направление. Под переменным понимают любой ток, кроме постоянного. Если мгновенные значения повторяются в неизменной последовательности через равные промежутки времени, то такой электроток называют периодическим.

Классификация переменного тока

Классифицировать изменяющиеся во времени токи можно следующим образом:

Синусоидальный, подчиняющийся синусоидальной функции во времени.
квазистационарный – переменный, медленно изменяющийся во времени. Обычные промышленные токи являются квазистационарными.
Высокочастотный – частота которого превышает десятки кГц.
Пульсирующий – импульс которого периодически изменяется.

Различают также вихревые токи, которые возникают в проводнике при изменении магнитного потока. Блуждающие токи Фуко, как их ещё называют, не текут по проводам, а образуют вихревые контуры. Индукционный ток имеет ту же природу что и вихревой.

Дрейфовая скорость электронов

Электричество по металлическому проводнику распространяется со скоростью света. Но это не означает, что заряженные частицы несутся от полюса к полюсу с такой же скоростью. Электроны в металлических проводниках встречают на своём пути сопротивление атомов, поэтому их реальное перемещение составляет всего 0,1 мм за секунду. Реальная, упорядоченная скорость перемещения электронов в проводнике называется дрейфовой.

Если замкнуть проводником полюсы источника питания, то вокруг проводника молниеносно образуется электрическое поле. Чем больше ЭДС источников, тем сильнее проявляется напряжённость электрического поля. Реагируя на напряжённость, заряженные частицы вмиг принимают упорядоченное движение и начинают дрейфовать.

Направление электрического тока

Традиционно считают, что вектор электрического тока направлен к отрицательному полюсу источника. Но на самом деле электроны движутся к положительному полюсу. Традиция возникла из-за того, что за направление вектора было выбрано движение положительных ионов в электролитах, которые действительно стремятся к негативному полюсу.

Электроны проводимости с отрицательным зарядом в металлах были открыты позже, но физики не стали менять первоначальные убеждения. Так укрепилось утверждение, что ток направлен от плюса к минусу.

Электрический ток в различных средах

В металлах

Носителями тока в металлических проводниках являются свободные электроны, которые из-за слабых электрических связей хаотично блуждают внутри кристаллических решёток (рис. 3). Как только в проводнике появляется ЭДС, электроны начинают упорядочено дрейфовать в сторону позитивного полюса источника питания.

Рис. 3. Электрический ток в металлах

В результате прохождения тока возникает сопротивление проводников, которое препятствует потоку электронов и приводит нагреванию. При коротком замыкании выделение тепла настолько сильное, разрушает проводник.

В полупроводниках

В обычном состоянии у полупроводника нет свободных носителей зарядов. Но если соединить два разных типа полупроводников, то при прямом подключении они превращаются в проводник. Происходит это потому, что у одного типа есть положительно заряженные ионы (дырки), а у другого – отрицательные ионы (атомы с лишним электроном).

Под напряжением электроны из одного полупроводника устремляются для замещения (рекомбинации) дырок в другом. Возникает упорядоченное движение свободных зарядов. Такую проводимость называют электронно-дырочной.

В вакууме и газе

Электрический ток возможен и в ионизированном газе. Заряд переносится положительными и отрицательными ионами. Ионизация газов возможна под действием излучения или вследствие сильного нагревания. Под действием этих факторов возбуждаются атомы, которые превращаются в ионы (рис. 4).

Рис 4. Электрический ток в газах

В вакууме электрические заряды не встречают сопротивления, поэтому. заряженные частицы движутся с околосветовыми скоростями. Носителями зарядов являются электроны. Для возникновения тока в вакууме необходимо создать источник электронов и достаточно большой положительный потенциал на электроде.

Примером может служить работа вакуумной лампы или электронно-лучевая трубка.

В жидкостях

Оговоримся сразу – не все жидкости являются проводниками. Электрический ток возможен в кислотных, щёлочных и соляных растворах. Иначе говоря – в средах, где имеются заряженные ионы.

Если опустить в раствор два электрода и подключить их к полюсам источника, то между ними будет протекать электрический ток (рис. 5). Под действием ЭДС катионы устремятся к катоду (минусу), а анионы к аноду. При этом будет происходить химическое воздействие на электроды – на них будут оседать атомы растворённых веществ. Такое явление называют электролизом.

Рис. 5. Электроток в жидкостях

Для лучшего понимания свойств электротока в разных средах, предлагаю рассмотреть картинку на рисунке 6. Обратите внимание на вольтамперные характеристики (4 столбец).

Рис. 6. Электрический ток в средах

Проводники электрического тока

Среди множества веществ, лишь некоторые являются проводниками. К хорошим проводникам относятся металлы. Важной характеристикой проводника является его удельное сопротивление.

Небольшое сопротивление имеют:

все благородные металлы;
медь;
алюминий;
олово;
свинец.

На практике наиболее часто применяют алюминиевые и медные проводники, так как они не слишком дорогие.

Электробезопасность

Несмотря на то что электричество прочно вошло в нашу жизнь, не следует забывать об электробезопасности. Высокие напряжения опасны для жизни, а короткие замыкания становятся причиной пожаров.

При выполнении ремонтных работ необходимо строго соблюдать правила безопасности: не работать под высоким напряжением, использовать защитную одежду и специальные инструменты, применять ножи заземления и т.п.

В быту используйте только такую электротехнику, которая рассчитана на работу в соответствующей сети. Никогда не ставьте «жучки» вместо предохранителей.

Помните, что мощные электролитические конденсаторы имеют большую электрическую емкость. Накопленная в них энергия может вызвать поражение даже спустя несколько минут после отключения от сети.

Что такое ток смачивания?

Смачивающий ток — это измерение, используемое в электронике для описания того, сколько энергии требуется цепи для прохождения через окисленный выключатель. Это окисление обычно добавляется специально через пленку, чтобы помочь замкнуть цепь, и это имеет тенденцию быть на контактах. Если цепь подвергается воздействию высокой влажности, то в цепи может образоваться окисление; большинство инженеров стараются избегать этого, потому что это может вызвать проблемы со схемой. Если ток смачивания не используется должным образом, это может привести к плохой работе цепи.

Частью почти каждой цепи является окисленная пленка, окружающая реле и переключатели. Этот окисленный слой предназначен для добавления сопротивления току, что затрудняет прохождение цепи окисления без разрыва цепи. Ток смачивания — это мощность, которую может потребовать окисление, прежде чем оно будет принудительно размыкаться без размыкания цепи вручную.

Так как это помогает остановить цепь, это окисление обычно намеренно добавляется вокруг контактов. Существуют разные типы окисления, и каждый рассчитан на разное количество энергии. Эта пленка обычно выбирается исходя из того, сколько энергии в среднем проходит через цепь, потому что использование тонкой пленки в мощной цепи может не позволить цепи замкнуться должным образом, если ток смачивания задан очень высоким.

Хотя окисление обычно добавляют специально, оно также может случайно оказаться в контуре. Это обычно происходит в средах с высокой влажностью, и только в том случае, если контур подвергается прямому воздействию влажности. Неспособность защитить цепь от этой влажности может увеличить сопротивление в цепи, делая невозможным ее включение, или цепь может быть слабее или работать медленнее, потому что через реле проходит меньше энергии.

Как часть создания правильной цепи, ток смачивания должен быть тщательно откалиброван и использован для правильной работы схемы. Цепи должны открываться и закрываться, либо включаться и выключаться, либо устройство всегда будет включено. Без смачивающего тока цепь не могла бы отключиться, потому что ничто не могло бы остановить движение тока. Этот ток обычно производится в соответствии со средним количеством энергии, проходящей через цепь, поэтому более сильным цепям обычно потребуются более сильные токи смачивания, чтобы цепь могла замкнуться.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Токи Фуко. Вихревые токи и их применение

Автор Alexey На чтение 3 мин. Просмотров 658 Опубликовано 26.11.2016 Обновлено 26.11.2016

Вихревые или цикличные токи имеют как позитивное, так и негативное значение для человека. С одной стороны, они являются причиной утрат энергии в массивном проводнике или катушке. В то же время явление вихревого тока можно применять и с пользой – например ,создание индукционных печей. Но обо всем по порядку.

Открытие вихревых токов

Вихревые электрические токи были открыты французским ученым Араго Д.Ф. Ученый экспериментировал с медным диском и стрелкой, которая была намагничена.

Она крутилась вокруг диска, в какой-то момент времени он начал повторять движения стрелки. Тогдашние ученые объяснение явлению не нашли – это странное движение назвали «явление Араго». Загадка ждала своего времени.

Через несколько лет вопросом заинтересовался Максвелл Фарадей, на тот момент, открывший свой знаменитый закон электромагнитной индукции.

Согласно закону, М. Фарадей выдвинул предположение, что движимое магнитное поле имеет влияние на атомную металлическую решетку медного проводника.

Электрический ток, возникший в результате направленного движения электронов, всегда создает магнитное поле по всему периметру проводника. Детально описал вихревые токи, опираясь на работы Араго и Фарадея – физик-экспериментатор Фуко, откуда они и получили свое второе название.

Какова природа вихревых токов?

Замкнутые циклические токи способны возникать в проводниках, в тех случаях, когда магнитное поле вокруг этих проводников не стабильно, то есть постоянно меняющееся во времени или динамично вращающееся.

Таким образом, сила вихревого тока прямо зависит от скорости изменения магнитного потока, пронзающего проводник. Известно, что электроны в проводнике двигаются линейно вследствие разницы потенциалов, таким образом электрический ток прямо направлен.

Токи Фуко проявляют себя иначе и замыкаются прямо в теле проводника, образуя вихреобразные цикличные контуры. Они способны взаимодействовать с магнитным полем, вследствие действия которого они и возникли. (рис 1)

Вихревые токи в проводнике

На рисунке можно хорошо рассмотреть, как интересующие нас токи увеличиваются при повышении уровня индукции (показаны пунктирными направляющими) в середине катушки, которая подключена к переменному току.

Исследуя вихревые токи Фуко русский ученый Ленц сделал вывод, что собственное магнитное поле этих токов не дает магнитному потоку, причиной коих они и являются, изменится. Характер направления силовых линий вихревого электрического тока совпадает с вектором направления индукционного тока.

Значение и применение

В момент движения тела в создаваемых магнитных полях токи Фуко являются причиной физического замедления тела в этих полях. Эта способность давно реализована в конструкции бытового электросчетчика. Суть заключается в том, что замедляется алюминиевый диск, вращающийся под действием магнита. (рис2)

Рисунок изображает диск счетчика электрической энергии, где сплошной стрелкой указано направление вращения самого диска, а пунктирными – вихревые потоки

Эти же взаимодействия помогли реализовать идею создания насоса для перекачки расплавленных металлов. Токи Фуко провоцируют возникновение скин — эффекта. В результате их действия КПД проводника уменьшается, поскольку посредине сечения проводника ток фактические отсутствует, а преобладает на его периферии.

Для уменьшения потерь электроэнергии, особенно при передаче на длительные дистанции, используют многоканальный кабель, каждая жила в котором имеет свою изоляцию. Вихревые токи, а именно индукционные печи, сконструированные на их основе, нашли широкое применение в металлургии.

Их использую для плавки металлов, их перекачивания и закалки поверхности. А также свойства вихревых токов используются для замедления и остановки металлического диска в индукционных тормозах. В современных вычислительных приборах и аппаратах токи Фуко способствуют замедлению движущихся частиц.

Электрический ток, что это такое

Электрический ток — направленное (упорядоченное) движение частиц или квазичастиц — носителей электрического заряда.

Когда мы произносим словосочетание «электрический ток», то обычно имеем ввиду самые разные проявления электричества. Ток течет по проводам высоковольтных линий электропередач, ток вращает стартер и заряжает аккумулятор в нашем автомобиле, молния во время грозы — это тоже электрический ток.

Электролиз, электросварка, искры статического электричества на расческе, по спирали лампы накаливания течет ток, и даже в крохотном карманном фонарике через светодиод течет крохотный ток. Что и говорить о нашем сердце, которое также генерирует небольшой электрический ток, особенно это заметно во время прохождения процедуры ЭКГ.

В физике электрическим током принято называть упорядоченное движение заряженных частиц и в принципе любых носителей электрического заряда. Движущийся вокруг атомного ядра электрон — это тоже ток. И заряженная эбонитовая палочка, если держать ее в руке и двигать из стороны в сторону — также станет источником тока: не равный нулю заряд есть и он движется.

Физические аналогии между течением воды в системе водоснабжения и электрическим током: Электропроводка и трубопровод

Постоянный ток:

Ток течет по проводам бытовых электроприборов питающихся от розетки — электроны перемещаются туда-сюда 50 раз за секунду — это называется переменным током.

Высокочастотные сигналы внутри электронных приборов — это тоже электрический ток, поскольку электроны и дырки (носители положительного заряда) перемещаются внутри схемы.

Любой электрический ток порождает своим существованием магнитное поле. Вокруг проводника с током оно обязательно присутствует. Не существует магнитного поля без тока и тока без магнитного поля.

Даже если магнитного поля вокруг тока не наблюдается, это лишь значит что магнитные поля двух токов в момент наблюдения взаимно скомпенсированы, как в двужильном проводе любого электрического чайника — переменные токи в каждый момент направлены в противоположные стороны и текут параллельно друг другу — их магнитные поля друг друга нейтрализуют. Это называется принципом наложения (суперпозиции) магнитных полей.

Практически для существования электрического тока необходимо наличие электрического поля, потенциального или вихревого. Исключительно редко заряды перемещаются чисто механическим образом (как например в генераторе Ван Де Граафа — наэлектризованной резиновой лентой).

Генератор Ван Де Граафа:

В электрическом поле заряженная частица испытывает действие электрической силы, которая у источников тока называется ЭДС — электродвижущая сила. ЭДС измеряется в вольтах как и напряжение между двумя точками электрической цепи. Чем больше напряжение приложенное к потребителю — тем больший электрический ток это напряжение способно вызвать.

Переменное напряжение порождает в проводнике, к которому оно приложено, переменный ток, поскольку электрическое поле, приложенное к носителям заряда, будет в этом случае также переменным. Постоянное напряжение — условие существования в проводнике тока постоянного.

Высокочастотное напряжение (изменяющее свое направление сотни тысяч раз за секунду) также способствует переменному току в проводниках, но чем выше частота — тем меньше носителей заряда участвуют в создании тока в толще проводника, поскольку электрическое поле действующее на заряженные частицы вытесняется ближе к поверхности, и получается что ток течет не в проводнике, а по его поверхности. Это называется скин-эффект.

Электрический ток может существовать в вакууме, в проводниках, в электролитах, в полупроводниках и даже в диэлектриках (ток смещения). Правда в диэлектриках постоянного тока быть не может, поскольку в них заряды не имеют возможности к свободному перемещению, а способны лишь смещаться в пределах внутримолекулярного расстояния от своего первоначального положения под действием приложенного электрического поля.

Настоящий электрический ток всегда предполагает возможность свободного перемещения электрических зарядов под действием электрического поля.

Ранее ЭлектроВести писали, что две команды американских физиков разработали стратегию производства устройств для преобразования света в электричество с помощью органических полупроводников и «освобожденных» электронов.

По материалам: electrik.info.

ТОК — Что такое ТОК?

Слово состоит из 3 букв: первая т, вторая о, последняя к,

Слово ток английскими буквами(транслитом) — tok

Значения слова ток. Что такое ток?

Ток

ТОК ТОК токовище, место, на котором собираются для токования полигамные виды птиц (глухарь, тетерев, дрофа, стрепет и др.). Как правило, в течение ряда лет оно постоянно. На токовище существует строгая иерархия токующих самцов…
Экологический словарь

ТОК токовище, место, на котором собираются для токования полигамные виды птиц (глухарь, тетерев, дрофа, стрепет и др.). Как правило, в течение ряда лет оно постоянно. На токовище существует строгая иерархия токующих самцов…
Экологический словарь

ТОК, токовище, место, на к-ром собираются для токования полигамные виды птяц (напр., тетерев, глухарь, дупель, дрофа, стрепет). Как правило, оно постоянно в течение ряда лет (иногда десятилетий).
Биологический словарь

Ток-шоу

Ток-шо́у (от англ. talk show — разговорное шоу) — вид телепередачи, в котором один или несколько приглашённых участников ведут обсуждение предлагаемых ведущим тем. Как правило, при этом присутствуют приглашённые в студию зрители.
ru.wikipedia.org

ТОК-ШОУ (англ. talk show от talk — говорить — беседовать и show — показ, демонстрация), жанр телепередачи — дискуссии, обсуждения какого-либо вопроса, в которых принимают участие приглашенные в студию зрители.
Большой энциклопедический словарь

Ток-писин

Ток-писи́н (самоназвание — Tok Pisin) — креольский язык, распространён в Папуа — Новой Гвинее. Является одним из официальных языков этой страны.
ru.wikipedia.org

Ток-писин (неомеланезийский язык, новогвинейский пиджин) – креолизовавшийся пиджин, официальный язык Папуа – Новой Гвинеи. Возник в результате контактов разноязычных выходцев с различных тихоокеанских островов во время работ на плантациях в…
voluntary.ru

Ток смещения

Соответственно, плотностью тока смещения в вакууме называется величина.
ru.wikipedia.org

Ток смещения. При построении теории электромагнитного поля Дж. К. Максвелл выдвинул гипотезу (впоследствии подтвержденную на опыте) о том, что магнитное поле создаётся не только движением зарядов (током проводимости, или просто током)…
БСЭ. — 1969—1978

ТОК СМЕЩЕНИЯ скорость изменения во времени t электрич. индукции D (точнее, величина д/дt(D/4p)). Введен англ. физиком Дж. Максвеллом в его теории эл.-магн. поля (см. МАКСВЕЛЛА УРАВНЕНИЯ).
Физическая энциклопедия. — 1988

Постоянный ток

Постоя́нный ток, (англ. direct current) — электрический ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению. На рисунке справа красным цветом изображён график постоянного тока.
ru.wikipedia.org

ПОСТОЯННЫЙ ТОК электрический ток, не изменяющийся с течением времени ни по силе, ни по направлению. П. т. возникает под действием пост. напряжения и может существовать лишь в замкнутой цепи…
Физическая энциклопедия. — 1988

ПОСТОЯННЫЙ ТОК — электрический ток, плотность к-рого не зависит от времени. Микроскопич. природа П. т. состоит в направленном перемещении дискретных заряж. частиц, но макроскопически он может рассматриваться как непрерывный процесс…
Физическая энциклопедия. — 1988

Сила тока

СИЛА ТОКА скалярная хар-ка электрического тока; равна отношению заряда Dq, переносимого через сечение проводника за интервал времени Dt, к этому интервалу: i=Dq/Dt.
Физическая энциклопедия. — 1988

СИЛА ТОКА — электрического — величина (I), характеризующая упорядоченноедвижение электрич. зарядов и численно равная кол-ву заряда,протекающего через определ. поверхность в единицу времени…
Физическая энциклопедия. — 1988

Сила тока — физическая величина, равная отношению количества заряда, прошедшего за некоторое время через поперечное сечение проводника, к величине этого промежутка времени:. Сила тока в…
ru.wikipedia.org

Вихревые токи

Вихревые токи, токи Фуко, замкнутые электрические токи в массивном проводнике, которые возникают при изменении пронизывающего его магнитного потока. В. т. являются индукционными токами (см. Индукция электромагнитная)…
БСЭ. — 1969—1978

ФУКО ТОКИ то же, что (см. ВИХРЕВЫЕ ТОКИ). Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983. ФУКО ТОКИ — электрич. токи в сплошных проводящих телах…
Физическая энциклопедия. — 1988

ВИХРЕВЫЕ ТОКИ (токи Фуко) замкнутые электрич. токи в массивном проводнике, возникающие при изменении пронизывающего его магн. потока. В. т. явл. индукционными токами (см. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ)…
Физическая энциклопедия. — 1988

Трансформатор тока

Трансформа́тор то́ка — трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику тока, а вторичная обмотка замыкается на измерительные или защитные приборы, имеющие малые внутренние сопротивления.
ru.wikipedia.org

Трансформатор тока, измерительный трансформатор электрический, предназначенный для измерения и контроля больших токов с использованием стандартных измерительных приборов и устройств автоматического управления и контроля.
БСЭ. — 1969—1978

ТРАНСФОРМАТОР ТОКА — измерительный трансформатор, предназнач. для преобразования герем. электрич. тока большой силы (реже — пост. тока по спец. схеме) до значения, удобного для измерений стандартными измерит. приборами.
Большой энциклопедический политехнический словарь

Переменный ток

Переме́нный ток (англ. alternating current) — электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению или, в частном случае, изменяется по величине, сохраняя своё направление в электрической цепи неизменным.
ru.wikipedia.org

Переменный ток Если какой-либо источник тока вызывает в данном проводнике или в данной замкнутой цепи электродвижущую силу и эта электродвижущая сила непрерывно изменяется по величине и по направлению…
Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — 1890-1907

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК в широком смысле электрический ток, изменяющийся во времени. П. т. создаётся перем. напряжением. В технике обычно под П. т. понимают периодич, ток, в к-ром средние за период значения силы тока и напряжения равны нулю.
Физическая энциклопедия. — 1988

Электрический ток

ТОК в квантовой теории поля, матем. выражение, описывающее превращение одной ч-цы в другую или рождение ч-цы и античастицы; представляет собой оператор (оператор плотности четырёхмерного тока)…
Физическая энциклопедия. — 1988

ТОК — в квантовой теории поля, матем. выражение, описывающее превращение одной ч-цы в другую или рождение ч-цы и античастицы; представляет собой оператор (оператор плотности четырёхмерного тока)…
Физическая энциклопедия. — 1988

Электри́ческий ток — направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц. Такими частицами могут являться: в металлах — электроны, в электролитах — ионы (катионы и анионы), в газах — ионы и электроны…
ru.wikipedia.org

Русский язык

Ток-шо́у, нескл., с.
Орфографический словарь. — 2004

Примеры употребления слова ток

Данный элемент стабилизирует ток и обеспечивает бесперебойную работу GPU под нагрузкой.

Вот такая форма вещества способна проводить электрический ток, светиться.

Если же подать на субпиксель ток, два слоя пленки «слипаются», и субпиксель становится черным.

Чего на экране поджигать только детородные органы, давайте к креслам зрителей подключим ток!

Специальный защитный слой Conformal Coating делает платы ASRock неуязвимыми для проводящих ток жидкостей.

Так же может быть вызвано нарушение со стороны работы солнечных батарей, в них может уменьшиться ток.

токсоплазма
токсоплазмоз
токующий
ток
толай
толевщик
толевый

Управление океанических исследований и исследований NOAA

Океанские течения могут быть вызваны ветром, перепадами плотности водных масс, вызванными колебаниями температуры и солености, силой тяжести и такими событиями, как землетрясения или штормы.

Течения — это связанные потоки морской воды, которые циркулируют в океане. Некоторые из них недолговечны и малы, в то время как другие представляют собой огромные потоки, которым требуются столетия, чтобы совершить полный оборот вокруг земного шара.В океане есть две различные системы течений: поверхностная циркуляция, которая перемешивает относительно тонкий верхний слой моря, и глубокая циркуляция, которая распространяется по глубоководному дну. Загрузить изображение (jpg, 38.6 KB).

Поверхностные течения в океане вызываются глобальными ветровыми системами, которые подпитываются энергией солнца. Характер поверхностных течений определяется направлением ветра, силами Кориолиса, обусловленными вращением Земли, и положением форм рельефа, которые взаимодействуют с течениями.Поверхностные ветровые течения вместе с формами рельефа создают восходящие течения, создавая глубоководные течения.

Течения также могут быть вызваны разницей плотности водных масс из-за изменений температуры (термо) и солености (халин) в результате процесса, известного как термохалинная циркуляция. Эти течения перемещают водные массы через глубины океана, забирая с собой питательные вещества, кислород и тепло.

Случайные явления, такие как сильные штормы и подводные землетрясения, также могут вызывать серьезные океанические течения, перемещающие водные массы вглубь суши, когда они достигают мелководья и береговой линии.Землетрясения также могут вызвать быстрое движение водонасыщенных отложений вниз по склону, создавая сильные течения мутности.

Наконец, когда ток, который движется по большой площади, попадает в ограниченное пространство, он может стать очень сильным. На дне океана водные массы, проталкивающиеся через узкие отверстия в системе хребтов или обтекающие подводную гору, могут создавать течения, которые намного сильнее, чем в окружающей воде, влияя на распространение и численность организмов, а также на ученых и их оборудование, стремящиеся изучите эти организмы.

и nbsp

Для получения дополнительной информации

Ocean Currents — Multimedia Discovery Missions

Currents ( pdf, 381 kb ) — Изучение наук об океане через исследование океана: учебная программа для 6–12 классов

Океанские течения — NOAA

Исследование глубоких вод Американского Самоа — Экспедиция в Американское Самоа 2017: Суэсуэга о ле Моана о Америка Самоа

океанских течений | Национальное географическое общество

Вода в океане постоянно движется, и не только в виде волн и приливов.Океанские течения текут, как огромные реки, протекая предсказуемыми путями. Некоторые океанские течения текут на поверхности; другие текут глубоко в воде. Некоторые токи текут на короткие расстояния; другие пересекают целые океанические бассейны и даже кружат вокруг земного шара.

Перемещая тепло от экватора к полюсам, океанские течения играют важную роль в управлении климатом. Океанские течения также имеют решающее значение для морской жизни. Они несут питательные вещества и пищу организмам, которые живут постоянно прикрепленными к одному месту, и переносят репродуктивные клетки и океанскую жизнь в новые места.

Реки текут под действием силы тяжести. Что заставляет течь океанские течения?

Приливы способствуют прибрежным течениям, которые распространяются на короткие расстояния. Однако основные поверхностные океанические течения в открытом океане приводятся в движение ветром, который волочится по поверхности воды, когда она дует. Вода начинает течь в том же направлении, что и ветер.

Но течения не просто отслеживают ветер. Другие факторы, включая форму береговой линии и морского дна, и, что наиболее важно, вращение Земли, влияют на траекторию поверхностных течений.

В Северном полушарии, например, предсказуемые ветры, называемые пассатами, дуют с востока на запад прямо над экватором. Ветер увлекает за собой воду с поверхности, создавая течения. Когда эти токи текут на запад, эффект Кориолиса — сила, возникающая в результате вращения Земли — отклоняет их. Затем течения изгибаются вправо, направляясь на север. Примерно на 30 градусах северной широты другие ветры, западные, толкают течения обратно на восток, создавая замкнутую петлю по часовой стрелке.

То же самое происходит ниже экватора, в Южном полушарии, за исключением того, что здесь эффект Кориолиса изгибает поверхностные токи влево, создавая петлю против часовой стрелки.

Большие вращающиеся течения, начинающиеся около экватора, называются субтропическими круговоротами. Существует пять основных круговоротов: субтропический круговорот Северной и Южной части Тихого океана, субтропический круговорот Северной и Южной Атлантики и субтропический круговорот Индийского океана.

Эти поверхностные токи играют важную роль в смягчении климата, передавая тепло от экватора к полюсам.Субтропические водовороты также ответственны за концентрацию пластикового мусора в определенных частях океана.

В отличие от поверхностных течений, вызываемых ветром, глубоководные течения возникают из-за разницы в плотности воды. Процесс, который создает глубокие течения, называется термохалинной циркуляцией — «термо» относится к температуре, а «халин» — к солености.

Все начинается с поверхностных течений, уносящих теплую воду к северу от экватора. Вода охлаждается по мере продвижения в более высокие северные широты, и чем больше она остывает, тем плотнее становится.

В северной части Атлантического океана, недалеко от Исландии, вода становится настолько холодной, что начинает образовываться морской лед. Однако соль, естественно присутствующая в морской воде, не становится частью льда. Он остается в океанской воде, которая находится прямо подо льдом, что делает эту воду очень соленой и плотной. Более плотная вода опускается, и по мере того, как это происходит, больше океанской воды перемещается, чтобы заполнить пространство, которое она когда-то занимала. Эта вода также охлаждается и тонет, поддерживая в движении глубокое течение.

Это начало того, что ученые называют «глобальной конвейерной лентой», системы связанных глубинных и поверхностных течений, которые перемещают воду по земному шару.Эти токи циркулируют по земному шару с тысячелетним циклом.

Что такое течения воды? | Sciencing

Водные течения встречаются в ручьях, реках и океанах по всему миру. Водное течение — это скорость движения воды, и способы описания водного потока включают его скорость и направление. Существуют разные типы водных течений, которые ведут себя по-разному, потому что на них влияют разные переменные.

Течения рек и ручьев

Течения рек и ручьев создаются водой, текущей из источника реки или ручья в океан, где вода рассеивается.Гравитация играет свою роль в течениях рек и ручьев, потому что источник находится над уровнем моря, поэтому вода должна течь вниз по склону. Скорость и сила течения варьируются на протяжении реки или ручья из-за таких переменных, как крутизна земли и препятствия на его пути.

Риповые течения

Риповые течения, иногда называемые риповыми приливами, чаще всего встречаются на пляжах, где волны разбиваются о береговую линию, но могут также возникать на озерах, где волны разбиваются.Отрывное течение — это движение воды от береговой линии в море. Когда волны разбиваются о берег, вода выталкивается на землю, и когда вода течет обратно в океан, она находит путь между разбивающимися волнами, и это движение воды представляет собой отрывное течение.

Ocean Currents

Основными причинами океанских течений являются ветер, вращение Земли и различия в плотности воды в океанах. Различные типы включают поверхностные течения, глубоководные океанические течения и приливные течения.Большинство поверхностных течений Мирового океана вызвано ветром. Чаще всего глубоководные течения возникают из-за плотности воды. Чем соленее и холоднее океанская вода, тем она плотнее. Более плотная вода опускается на дно океана и отделяется от менее плотной воды, и это движение создает течение. Вращение Земли и его влияние на гравитацию вызывают регулярное возникновение различных приливных течений.

Использование водных течений

По мере того, как люди, изучающие водные течения, получают больше информации, они находят все больше применений.Знание океанских течений веками помогало и мешало морякам пересекать мировые океаны. Сильные речные течения использовались для производства чистой энергии за счет использования гидроэлектростанций. Также была разработана технология, позволяющая улавливать энергию, производимую приливом и отливом в Мировом океане.

Течения, волны и приливы | Смитсоновский океан

Большое движение воды в одном общем направлении — это течение. Течение может быть временным или продолжительным.Они могут быть у поверхности или в глубоком океане. Самые сильные течения формируют глобальные климатические модели Земли (и даже местные погодные условия), перемещая тепло по всему миру.

Поверхностные токи

Это карта течения океана с 1877 года. (Джон Джеймс Уайлд, 1877 г.)

На поверхности течения в основном вызываются четырьмя факторами: ветром, солнечной радиацией, гравитацией и вращением Земли. Все эти факторы взаимосвязаны. Солнечное излучение создает преобладающие ветры, которые заставляют океанскую воду собираться в холмы и долины.Гравитация уводит воду от холмов к долинам, а вращение Земли направляет движущуюся воду.

Солнце и ветер

Ветер — основная сила, перемещающая воду по земному шару в поверхностных течениях. Когда воздух движется по поверхности океана, он тянет за собой верхние слои воды за счет трения, силы сопротивления между двумя соприкасающимися материалами, движущимися друг над другом. Поверхностные океанические течения вызываются постоянными ветрами, которые сохраняются во времени по всему земному шару, например, струйным течением.Эти ветровые узоры (конвекционные ячейки) создаются излучением Солнца, падающим на Землю и выделяющим тепло.

Солнечное излучение сильнее всего на экваторе и рассеивается по мере приближения к полюсам. Это неравномерное распределение тепла заставляет воздух двигаться. Горячий воздух над экватором поднимается и удаляется от экватора. Точно так же холодный воздух с полюсов опускается и движется к экватору. Столкновение горячего воздуха, исходящего на экваторе, и холодного воздуха, исходящего на полюсах, создает области высокого и низкого атмосферного давления на определенных широтах.Было бы интуитивно понятно, что горячий воздух и холодный воздух встретятся в середине экватора и Северного или Южного полюса, однако на самом деле все намного сложнее. Комбинация вращения Земли, того факта, что Земля наклонена по оси, и расположения большинства континентов в северном полушарии создают системы давления, которые делят каждое полушарие на три отдельные модели ветра или ячейки циркуляции.

Основные ветры вызывают океанические течения. (НАСА)

В северном полушарии самая северная система, полярная ячейка, дует воздух в постоянном юго-западном направлении в направлении кармана низкого давления вдоль линии 60 градусов широты.Средняя система, ячейка Ферреля, дует в постоянном северо-восточном направлении к тому же минимуму под углом 60 градусов. А самая южная система, ячейка Хэдли, выдувает воздух в постоянном юго-западном направлении в направлении области низкого давления вдоль экватора. Результатом является глобальная картина преобладающего ветра, и именно этот постоянный ветер воздействует на океан.

Хотя может показаться, что океан представляет собой плоскую поверхность, на самом деле это серия холмов и долин в воде.В местах, где потоки, создаваемые ветром, сходятся друг с другом, океанская вода выталкивается, образуя небольшой холм. Точно так же, когда ветры расходятся, вода в океане опускается в небольшую депрессию.

Гравитация и вращение Земли

Ветер толкает воду в холмы высокого давления, которые оставляют после себя долины низкого давления. Поскольку вода представляет собой жидкость, которая предпочитает оставаться на высоте уровня, это создает нестабильную ситуацию. Под действием силы тяжести океанская вода перемещается из застроенных территорий с высоким давлением в долины с низким давлением.

Но когда вода движется с холмов в долины, она движется по кривой траектории, а не по прямой. Это искривление является результатом вращения Земли вокруг своей оси.

На Земле движение по прямой на большие расстояния сложнее, чем может показаться. Это потому, что Земля постоянно вращается, то есть каждый объект на ее поверхности движется со скоростью, с которой Земля вращается вокруг своей оси. С нашей точки зрения, неподвижные объекты — это всего лишь неподвижные объекты. На самом деле они кружатся со скоростью примерно 1000 миль в час (1600 км / ч) на экваторе Земли.Это то резкое вращательное движение, которое влияет на движение любого объекта, не находящегося в прямом контакте с поверхностью планеты, заставляя прямые кажущиеся траектории на самом деле изгибаться. Это также влияет на движение океанских течений. Ученые называют это изгибание эффектом Кориолиса.

NOVA PBS

Проще всего понять это явление, думая о путешествии в северном или южном направлении. Поскольку Земля по сути является сферой и вращается вокруг оси, все, что находится вблизи экватора Земли, будет перемещаться быстрее всего — поскольку Земля вращается с постоянной скоростью, а экватор проходит вдоль самой широкой части сферы, любой объект должен перемещаться на всей ее длине. Окружность Земли за один оборот.По мере того, как вы приближаетесь к полюсам, расстояние, пройденное за один оборот, постепенно сокращается, пока не достигнет нуля на любом полюсе. Следовательно, по мере приближения к полюсу объект на поверхности будет постепенно вращаться медленнее.

Но оставьте поверхность планеты, и якорь, удерживающий вас в синхронизации с землей под вами, исчезнет. Любой движущийся объект (самолет, лодка, воздушный шар, вода) начнет свое движение со скоростью вращения того места, откуда он взлетел. Если он пойдет на север или юг, земля под ним будет двигаться с другой скоростью.Путешествуйте на север от экватора, и земля под вами будет постепенно вращаться медленнее. Это приводит к тому, что объект, пытающийся двигаться по прямой линии, отклоняется вправо в Северном полушарии и отклоняется влево в Южном полушарии относительно направления движения.

Понять, как вращающаяся Земля влияет на движение на запад или восток, немного сложнее. Представьте себе эластичную веревку, прикрепленную к шару на одном конце и точку крепления на другом. Чем быстрее мяч вращается вокруг якоря, тем больше растягивается резинка и тем дальше мяч уходит от центральной точки.Точно так же ведет себя и объект, путешествующий по Земле. Если объект движется на восток в направлении вращения Земли, он теперь движется вокруг оси Земли быстрее, чем когда он был заякорен — и поэтому объект хочет двигаться дальше и дальше от оси. По-прежнему удерживаемый гравитацией, объект движется к экватору, месту на Земле, которое находится на наибольшем расстоянии от оси. Путешествуйте на запад, в направлении, противоположном вращению Земли, и теперь объект вращается медленнее, чем поверхность Земли, и поэтому он хочет двигаться к оси.Он делает это, двигаясь к полюсу. Это снова появляется как изгиб вправо в северном полушарии и влево в южном полушарии.

Вода, движущаяся по поверхности Земли, также подвержена эффекту Кориолиса, который заставляет движущуюся воду изгибаться в тех же направлениях, которые описаны выше. В Северном полушарии поверхностные воды изгибаются вправо, а в Южном полушарии — влево от направления, в котором они вынуждены двигаться.

Вихревой круг

Вращение Земли также отвечает за круговое движение океанских течений.На Земле существует 5 основных круговоротов — обширных течений, охватывающих целые океаны. Есть круговороты в Северной Атлантике, Южной Атлантике, Северной части Тихого океана, южной части Тихого океана и Индийском океане. Подобно поверхностным водам, северные круговороты вращаются по часовой стрелке (вправо), в то время как южные круговороты вращаются против часовой стрелки (влево).

Центром круговоротов являются относительно спокойные участки океана. Саргассово море, известное своими огромными просторами плавающих водорослей Sargassum, существует в круговороте Северной Атлантики и является единственным морем без границ суши.Сегодня круговороты также являются местом скопления морского пластика и мусора. Самый известный из них известен как Большое тихоокеанское мусорное пятно, но все пять круговоротов являются центрами скопления пластика.

Экман Транспорт

Ветер, пересекающий океан, перемещает воду под собой, но не так, как вы могли бы ожидать. Эффект Кориолиса, кажущаяся сила, создаваемая вращением Земли вокруг своей оси, влияет на движение воды, включая движение, вызванное ветром.Вспомните, что Кориолис заставляет траекторию движущегося объекта отклоняться вправо или влево в зависимости от полушария, в котором он находится. Но в этом случае трехмерная природа океана играет в направлении общего движения воды. Ветер, дующий над водой, будет перемещать океанскую воду под ней в среднем направлении, перпендикулярном направлению ветра.

Транспорт Экмана создает спираль, когда ветер волочит поверхность океана, который затем уносит более глубокие слои воды.(NOAA)

Когда ветер дует над поверхностным слоем воды, трение между ними толкает воду вперед. Как мы знаем, когда вода (и другие объекты) движется по поверхности Земли, она изгибается из-за эффекта Кориолиса. Самый верхний слой воды будет отклоняться от направления ветра примерно на 45 градусов. Для простоты предположим, что этот сценарий находится в Северном полушарии, и все движения отклоняются вправо. Когда верхний слой воды начинает двигаться, он, в свою очередь, притягивает слой воды под собой, как это делал ветер.Теперь этот второй слой воды начинает двигаться, и он движется в направлении немного правее слоя над ним. Этот эффект продолжается слой за слоем, когда вы спускаетесь с поверхности, создавая эффект спирали в движущейся воде.

Помимо изменения направления, каждый последующий слой теряет энергию и движется с меньшей скоростью. Трение заставляет воду двигаться, но сопротивление сопротивляется этому движению, поэтому при переходе от верхнего слоя к следующему часть энергии теряется.Когда учтены все слои по спирали, чистое направление воды перпендикулярно направлению ветра.

Глубокие течения

Океан связан массивным циркулирующим течением глубоко под водой. Этот планетарный паттерн тока, называемый глобальной конвейерной лентой, медленно перемещает воду по всему миру, и требуется 1000 лет, чтобы сделать полный круг. Это вызвано изменениями температуры и солености воды, что заставляет ученых относиться к течению как к примеру термохалинной циркуляции.

Разница в температуре и солености вызывает глубокие океанические течения. (НАСА)

И тепло, и соль влияют на плотность воды в океане. Более соленая и холодная вода тяжелее и плотнее, чем менее соленая (или более свежая), более теплая вода. По всему земному шару есть районы, где температура и соленость океанской воды (и, следовательно, ее плотность) меняются. Самый важный из этих районов находится в Северной Атлантике.

По мере того, как теплая атлантическая вода с экватора достигает холодного полярного региона на севере через Гольфстрим, она быстро охлаждается.В этом регионе также достаточно холодно, чтобы вода в океане замерзала, но только вода превращается в лед. Когда вода замерзает, она оставляет после себя соль, в результате чего окружающая вода становится более соленой и соленой. Затем холодная соленая вода массовым движением опускается в глубокий океан. Именно это опускание является основной движущей силой всей системы глубоководной циркуляции, которая перемещает огромные количества воды по всему земному шару. Похолодание также происходит около Антарктиды, но не до крайностей, которые случаются в Северном полушарии.

Местные жители в Зеббуге на Мальте создали соляные поддоны, где они могут собирать морскую соль после высыхания суперсоленой воды Средиземного моря. (Кристин М)

Еще одна область океана, где огромное количество воды перемещается в глубины океана, находится в Средиземном море. В этой области испарение является основной движущей силой, изменяющей соленость воды океана. Когда вода в Средиземном море испаряется, остается соль. Эта сверхсоленая океанская вода затем истекает в Атлантический океан через узкое устье Средиземного моря, также известное как Гибралтарский пролив.

Когда холодная соленая вода циркулирует по земному шару и постепенно становится теплее, она начинает подниматься. «Старая» глубоководная вода полна питательных веществ, которые накопились в результате опускания отходов из продуктивных поверхностных вод наверх. Места, где «старая» вода поднимается, являются высокопродуктивными, потому что они содержат достаточное количество питательных веществ и имеют доступ к солнечному свету — идеальное сочетание для фотосинтеза.

Токи и изменения

Поскольку циркуляция океана обусловлена изменением температуры, любое изменение климата планеты может значительно изменить систему.Ученые опасаются, что таяние льда, вызванное глобальным потеплением, может ослабить глобальную конвейерную ленту из-за добавления дополнительной пресной воды в Арктику. Исследование 2018 года показало, что мощное океаническое течение, текущее вокруг Атлантического океана, называемое атлантической меридиональной опрокидывающейся циркуляцией, уменьшилось примерно на 15 процентов с 400 г. н.э. и сейчас является самым слабым за 1600 лет. По иронии судьбы, несмотря на общее повышение глобальной температуры, во многих местах в Северной Америке и Европе в результате может стать холоднее.

Риповые токи

Сверху видно отрывное течение. (NOAA)

Не все токи возникают в таком большом масштабе. На отдельных пляжах могут быть отрывные течения, опасные для купающихся. Риповые течения — это сильные узкие водные потоки в сторону моря, которые простираются от береговой линии до зоны прибоя. Они встречаются практически на любом пляже с прибойными волнами и действуют как «морские реки», движущийся песок, морские организмы и другие материалы в открытом море.Отрывные течения образуются при наличии вдольбереговых вариаций обрушения волн. В частности, отрывные токи имеют тенденцию формироваться в областях с меньшим разрушением волн, зажатых между областями с большим разрушением волн. Это может произойти, когда в песчаных отмелях у берега есть зазоры, от таких конструкций, как пирсы или пристани, или из-за естественных изменений в том, как разбиваются волны.

Риповые течения могут двигаться быстрее, чем может плавать олимпийский пловец, со скоростью до восьми футов (2,4 метра) в секунду. На таких скоростях обратное течение может легко пересилить пловца, пытающегося вернуться на берег.Вместо того, чтобы пытаться плыть против течения, специалисты предлагают не бороться с ним и плыть параллельно берегу. Дополнительные советы по безопасности см. В руководстве NOAA по безопасности при разрыве тока.

Токи и природа

Невидимые человеческим глазом тысячи микроскопических животных пересекают океаны по океанскому шоссе. Эти животные, называемые зоопланктоном, передвигаются по прихоти океанских течений. У восточного побережья Соединенных Штатов одно из самых мощных океанских течений — Гольфстрим — переносит зоопланктон из Мексиканского залива вокруг оконечности Флориды до Кейп-Код в Массачусетсе, а затем через Северный Атлантический океан в направлении Европа.Течения позволяют молодым существам найти дорогу в гостеприимные места, где они вырастают во взрослых.

Течения на поверхности океана вызываются ветром, температурой, гравитацией и вращением Земли вокруг своей оси. (НАСА)

Другие океанические существа передвигаются по течению, используя плавающий мусор, например циновки из морских водорослей, стволы деревьев и даже пластик. Они используют эти убежища, чтобы выжить в опасном открытом океане. После цунами 2011 года, вызвавшего аварию на электростанции «Фукусима-дайити» в Японии, обломки с японского побережья начали вымываться на берег западного побережья Северной Америки, унеся с собой более 280 японских видов.Перемещение видов через океанические бассейны помогает поддерживать популяции во всем ареале вида. Это также обеспечивает разнообразие генетики внутри популяции, что является важным фактором для сохранения устойчивости и устойчивости видов к таким невзгодам, как болезни и экологические катастрофы.

Течения также влияют на то, куда крупные взрослые особи могут и хотят идти. Черепахи и киты ежегодно мигрируют в обильные воды Джорджес Бэнк у побережья Новой Англии, место, которое является продуктивным из-за теплых вод, принесенных к северу от экватора.

Океанское течение

2

Ученые используют спутниковые данные НАСА для отслеживания микропластика океана из космоса

25 июня 2021 г. — Ученые разработали инновационный способ использования спутниковых данных НАСА для отслеживания движения крошечных кусочков пластика в …

Повышение устойчивости снижает продуктивность океана и уменьшает отложение углерода

Сен.28, 2020 — По мере того, как земной шар нагревается, атмосфера становится более нестабильной, но океаны становятся более стабильными, согласно международной группе климатологов, которые говорят, что повышение стабильности …

Занижение поглощения углерода океаном

4 сентября 2020 г. — Мировой океан поглощает больше углерода, чем предполагает большинство научных моделей, согласно новому …

Новое течение, переносящее воду к крупному «водопаду», обнаруженному в глубоком океане

29 июля 2020 г. — Международная команда обнаружила ранее неизвестное океанское течение, которое переносит воду к одному из крупнейших в мире «водопадов» в северной части Атлантического океана: на берегу Фарерских островов…

Морской лед удерживал кислород от проникновения в глубокий океан во время последнего ледникового периода

2 февраля 2021 г. — Обширный морской лед покрыл мировые океаны во время последнего ледникового периода, что препятствовало проникновению кислорода в глубоководные воды океана, что усложняет взаимосвязь между кислородом и …

Математическая модель предсказывает движение микропластика в океане

13 июля 2021 г. — Новое исследование выявило процессы, лежащие в основе траектории микропластика под поверхностью океана.Авторы проанализировали, как биообрастание — скопление водорослей на поверхности …

Ученые предлагают дорожную карту для улучшения наблюдений за окружающей средой в Индийском океане

15 января 2021 г. — Группа из более чем 60 ученых представила рекомендации по совершенствованию Системы наблюдений в Индийском океане (IndOOS), бассейновой системы мониторинга для лучшего понимания воздействия антропогенных …

Североатлантическое течение может временно прекратиться в следующем столетии

Декабрь30 января 2019 г. — Североатлантическое течение переносит теплую воду из Мексиканского залива в Европу, обеспечивая большую часть северо-западной Европы относительно мягким климатом. Однако ученые подозревают, что …

Жизнь на дне Северного Ледовитого океана со строгостью и в деталях

17 октября 2018 г. — В ходе обширного и тщательного исследования жизни животных на дне центральной части Северного Ледовитого океана исследователи показали, что глубина воды и доступность пищи влияют на видовой состав, плотность и численность…

Понимание долгосрочных тенденций в слоях океана

30 января 2020 г. — Геофизики и физики-климатологи исследуют, как стратификация верхнего слоя океана изменилась за период 60 …

токов | Науки о Земле

Поверхностные токи

Океанская вода движется по поверхности океана предсказуемым образом. Поверхностные токи могут протекать на тысячи километров и могут достигать глубины сотен метров.Эти поверхностные токи не зависят от погоды; они остаются неизменными даже во время сильных штормов, потому что зависят от факторов, которые не меняются.

Поверхностные токи создаются тремя факторами:

глобальные шаблоны ветров
вращение Земли
форма бассейнов океана

Поверхностные токи чрезвычайно важны, потому что они распределяют тепло по планете и являются основным фактором, влияющим на климат во всем мире.

Глобальные модели ветра

Ветры на Земле бывают либо глобальными, либо местными.Глобальные ветры дуют в одних и тех же направлениях все время и связаны с неравномерным нагревом Земли Солнцем, т. Е. На экватор падает больше солнечной радиации, чем на полярные регионы, и с вращением Земли, то есть Эффект Кориолиса . Причины глобальных ветров будут подробно описаны в главе «Атмосфера Земли».

Вода в поверхностных течениях выталкивается в направлении основных ветровых поясов:

пассаты: с востока на запад между экватором и 30 ° ^° ° северной широты и 30 ° ^° ° южной широты
западные ветры: с запада на восток в средних широтах
полярные восточные направления: с востока на запад между 50 ^o и 60 ^o к северу и югу от экватора, а также к северному и южному полюсам

Вращение Земли

Ветер — не единственный фактор, влияющий на океанические течения.Эффект Кориолиса описывает, как вращение Земли управляет ветрами и поверхностными океанскими течениями ( Рис. ниже). Кориолис заставляет свободно движущиеся объекты двигаться вправо в Северном полушарии и влево в Южном полушарии. Сами объекты на самом деле движутся прямо, но Земля под ними вращается, поэтому кажется, что они изгибаются или изгибаются.

Пример может облегчить визуализацию эффекта Кориолиса. Если самолет пролетит 500 миль на север, он не прибудет в город, который находился прямо к северу от него, когда он начал свое путешествие.За время, которое требуется самолету, чтобы пролететь 500 миль, этот город переместился вместе с Землей, на которой он находится. Таким образом, самолет прибудет в город к западу от исходного города (в Северном полушарии), если пилот не компенсирует изменение. Таким образом, чтобы достичь намеченного пункта назначения, пилот должен также повернуть направо во время полета на север.

Когда ветер или океанское течение движутся, Земля вращается под ним. В результате объект, движущийся на север или юг по Земле, будет казаться движущимся по кривой, а не по прямой.Ветер или вода, которые движутся к полюсам от экватора, отклоняются на восток, в то время как ветер или вода, которые движутся к экватору от полюсов, отклоняются на запад. Эффект Кориолиса изменяет направление поверхностных течений вправо в северном полушарии и влево в южном полушарии.

Эффект Кориолиса заставляет ветры и течения образовывать круговые узоры. Направление, в котором они вращаются, зависит от полушария, в котором они находятся.

Эффект Кориолиса демонстрируется с помощью металлического шара и вращающейся пластины в этом видео.Мяч движется по круговой траектории, точно так же, как свободно движущаяся частица газа или жидкости движется по вращающейся Земле (5b) : http://www.youtube.com/watch?v=Wda7azMvabE (2:04).

Форма бассейнов океана

Когда поверхностный ток сталкивается с землей, ток должен изменить направление. На рисунке ниже, Атлантическое Южное Экваториальное течение движется на запад вдоль экватора, пока не достигает Южной Америки. В Бразилии часть идет на север, а часть — на юг.Из-за эффекта Кориолиса вода течет вправо в Северном полушарии и уходит влево в Южном полушарии.

Основные поверхностные океанические течения.

На карте основных поверхностных океанских течений вы можете видеть, что поверхностные океанические течения создают петли, называемые круговоротов ( Рисунок ниже). Антарктическое циркумполярное течение уникально, потому что оно свободно перемещается по земному шару. Почему это единственное течение, которое может идти по кругу?

Круговорот океана.Почему круговороты Северного полушария вращаются по часовой стрелке, а круговороты Южного полушария вращаются против часовой стрелки?

На этом видео показаны поверхностные океанические течения, создаваемые глобальными ветровыми поясами (5a) : http://www.youtube.com/watch?v=Hu_Ga0JYFNg (1:20).

Влияние на глобальный климат

Поверхностные токи играют огромную роль в климате Земли. Даже несмотря на то, что на экваторе и на полюсах очень разные климатические условия, в этих регионах климат был бы гораздо более разным, если бы океанские течения не переносили тепло из экваториальных регионов в более высокие широты.

Гольфстрим — река с теплой водой в Атлантическом океане, шириной около 160 километров и глубиной около километра. Вода, попадающая в Гольфстрим, нагревается по мере продвижения вдоль экватора. Затем теплая вода течет вверх по восточному побережью Северной Америки и через Атлантический океан в Европу ( Рис. ниже). Энергия, которую передает Гольфстрим, огромна: более чем в 100 раз превышает мировой спрос на энергию.

Теплые воды Гольфстрима повышают температуру в Северном море, что приводит к повышению температуры воздуха над сушей на 3–6 ° C (от 5 до 11 ° F).Лондон, Великобритания, например, находится на той же широте, что и Квебек, Канада. Однако средняя температура января в Лондоне составляет 3,8 ° C (38 ° F), а в Квебеке — всего -12 ° C (10 ° F). Поскольку воздух, движущийся над теплой водой в Гольфстриме, собирает много воды, в Лондоне бывает много дождей. Напротив, Квебек намного суше и получает осадки в виде снега.

На спутниковом снимке температуры воды в западной части Атлантического океана легко различить Гольфстрим, который приносит более теплые воды с экватора на восток Северной Америки.

Deep Currents Термохалинная циркуляция стимулирует глубинную циркуляцию океана. Термо означает тепло, а халин — соленость. Разница в температуре и солености изменяет плотность морской воды. Таким образом, термохалинная циркуляция является результатом разницы в плотности водных масс из-за их разной температуры и солености.

Какова температура и соленость очень плотной воды? Более низкая температура и более высокая соленость дают самую плотную воду. Когда объем воды охлаждается, молекулы движутся менее энергично, поэтому такое же количество молекул занимает меньше места, а вода более плотная.Если соль добавлена к определенному объему воды, в том же объеме будет больше молекул, поэтому вода станет более плотной.

На поверхности происходят изменения температуры и солености морской воды. У полюсов вода становится плотной. Холодный полярный воздух охлаждает воду и понижает ее температуру, повышая ее соленость. Пресная вода из морской воды замерзает, превращаясь в морской лед, что также увеличивает соленость оставшейся воды. Эта очень холодная, очень соленая вода очень плотная и тонет. Это опускание называется даунвеллинг .

В этой видеолекции обсуждается вертикальное распределение жизни в Мировом океане. Плотность морской воды создает течения, которые обеспечивают разные среды обитания для разных существ (5d) : http://www.youtube.com/watch?v=LA1jxeXDsdA (6:12).

Тогда происходят две вещи. Плотная вода выталкивает более глубокие воды со своего пути, и эта вода движется по дну океана. Эта глубокая вода смешивается с менее плотной водой по мере ее протекания. Поверхностные течения перемещают воду в пространство, освободившееся на поверхности, где плотная вода опустилась ( Рис. ниже).Вода также опускается в глубокий океан у Антарктиды.

Холодная вода (синие линии) тонет в Северной Атлантике, течет по дну океана и поднимается вверх в Тихом или Индийском океане. Затем вода перемещается поверхностными течениями (красные линии) обратно в Северную Атлантику. Глубокие воды также образуются у Антарктиды.

Поскольку неограниченное количество воды не может опуститься на дно океана, вода должна подниматься из глубины океана где-нибудь на поверхность. Этот процесс называется апвеллингом ( Рисунок ниже).

Апвеллинг заставляет более плотную воду снизу замещать менее плотную воду на поверхности, которую отталкивает ветер.

Обычно апвеллинг происходит вдоль побережья, когда ветер сильно уносит воду от берега. Это оставляет пустоту, заполненную глубокой водой, которая поднимается на поверхность.

Апвеллинг чрезвычайно важен там, где он возникает. За время нахождения на дне холодная глубокая вода собрала питательные вещества, прошедшие через толщу воды.Апвеллинг выносит эти питательные вещества на поверхность. Эти питательные вещества поддерживают рост планктона и составляют основу богатой экосистемы. Калифорния, Южная Америка, Южная Африка и Аравийское море — все извлекают выгоду из морского апвеллинга.

Здесь можно увидеть анимацию апвеллинга: http://oceanservice.noaa.gov/education/kits/currents/03coastal4.html.

Апвеллинг также имеет место вдоль экватора между Северным и Южным экваториальными течениями. Ветры дуют в поверхностные воды к северу и югу от экватора, поэтому глубокие воды подвергаются апвеллингу.Питательные вещества поднимаются на поверхность и поддерживают большую часть жизни в экваториальных океанах.

Краткое содержание урока

Океанские поверхностные течения создаются глобальными ветрами, эффектом Кориолиса и формой каждого океанического бассейна.
Тихий и Атлантический океаны имеют круговую структуру поверхностных течений, называемых круговоротами, которые вращаются по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки в Южном. Индийский океан вращается только против часовой стрелки.
Поверхностная циркуляция океана приносит теплые экваториальные воды к полюсам и более прохладные полярные воды к экватору.
Термохалинная циркуляция вызывает глубинные океанические течения.
Апвеллинг холодных, богатых питательными веществами вод создает биологически богатые районы, где поверхностные воды уносятся от берега или где экваториальные воды уносятся наружу.

Контрольные вопросы

Что вызывает характер поверхностных течений в океане?
Как поверхностные течения океана влияют на климат?
Что такое эффект Кориолиса?
Какой процесс может заставить глубокую плотную воду подняться на поверхность?
Почему районы апвеллинга важны для морской флоры и фауны?

Дополнительная литература / Дополнительные ссылки

Пунктов для рассмотрения

Некоторые ученые выдвинули гипотезу, что если тает достаточно льда в Гренландии, Гольфстрим может быть перекрыт.Почему это могло произойти?
Если Гольфстрим отключится, каковы будут последствия для климата в Европе?
Как движение океанской воды способствует жизни океана?

океанских течений: различные типы, причины, последствия и важность

Океанские течения относятся к устойчивому движению или потоку поверхностных вод океана в преобладающем направлении. На воду океана действуют различные силы, заставляя ее двигаться. К ним относятся ветер, температура, прибойные волны и приливы, а иногда и подземные силы, такие как землетрясения.

Океанские течения — это движение океанской воды под действием силы тяжести, вращения Земли (эффект Кориолиса), плотности воды, солнца и ветра. Различные силы определяют размер, направление скорости и форму океанских течений. Вода может двигаться горизонтально — течения или вертикально — вниз или вверх.

Источник: Canva
Океанские течения несут ответственность за перенос тепла, изменения биоразнообразия и климата планеты. В этой статье мы рассмотрим, как океанские течения влияют на климат, важность океанских течений, а также типы, причины и последствия океанских течений .
Согласно Википедии,
«Океанское течение — это непрерывное направленное движение морской воды, создаваемое рядом сил, действующих на воду, в том числе ветром, эффектом Кориолиса, прибойными волнами, извозом, а также разницей температуры и солености. Контуры глубины, конфигурация береговой линии и взаимодействие с другими течениями влияют на направление и силу течения. Океанские течения — это в первую очередь горизонтальные движения воды. ”
Типы океанских течений
Горизонтальные токи
1.Поверхностные токи
Это течения, возникающие в верхнем слое океана и вызываемые в основном ветром. Они влияют на воду в верхних 300 метрах океана. Токи отражают крупномасштабную циркуляцию воздуха, в основном вызванную неравномерным нагревом поверхности планеты солнцем.
Таким образом, течения образуют вращающиеся системы в центре океанических систем, называемые круговоротами. Поверхностные токи ответственны за перераспределение тепла в планетарном масштабе.
2.Глубоководные течения
В отличие от поверхностных течений, которые возникают на верхней поверхности океана, глубоководные течения возникают глубоко внутри океана. Поскольку они происходят глубоко под поверхностью, на них не влияет ветер.
Однако они возникают в результате изменения плотности воды в океане и регулируются температурой и содержанием соли в воде.
Вертикальные токи
3. Апвеллинг
Апвеллинг-течения — это течения, которые движутся из глубины океана к поверхности.Они несут ответственность за перенос органических веществ из-под океана к его поверхности.
Например, они выносят питательные вещества вверх, помогая некоторым морским обитателям. Его можно увидеть, когда на поверхности под океаном происходят толчки или землетрясения, а волны поднимаются вверх.
В Антарктиде восходящие течения перекачивают азот и фосфаты из морских глубин в цветение водорослей и других растений.
Планктоны могут поедать ракообразные, называемые крилем, которые, в свою очередь, поедаются пингвинами, морскими птицами, тюленями и усатыми китами, крупнейшими животными на Земле.
4. Даунвеллинг
Это течения, которые перемещают материал с поверхности океана к его дну. Поверхностные воды могут быть вытеснены вниз под давлением воды, когда течения сходятся или ветер толкает океан к береговой линии.
Это важно, так как растворенный кислород в донных отложениях и воде будет быстро израсходован при разложении органических веществ.
Кроме того, анаэробные бактерии будут контролировать разложение, способствуя накоплению сероводорода, и лишь горстка бентосных животных сможет выжить в таких токсичных условиях.
Причины океанских течений
1. Солнечное отопление
заставляет воду расширяться. Вода вокруг экватора примерно на 8 см выше, чем в средних широтах. Это вызывает небольшой уклон в воде, и она стекает по склонам. Теплая вода течет в холодные полярные регионы, а холодная вода течет в более теплые экваториальные районы.
2. Ветер
Ветер отвечает за океанские течения, поскольку он выдувает воду на поверхность, вызывая течения.Ветер отвечает за поверхностные течения, в которых вода в океане перераспределяется в зависимости от ее плотности и температуры.
3. Гравитация
Гравитация притягивает предметы к поверхности земли. Когда ветер дует океанскую воду, вода накапливается по направлению ветра. Таким образом, сила тяжести тянет воду вниз с «холма» против градиента давления.
4. Соленость воды
Когда вода движется к полюсам, она остывает и превращается в лед, оставляя после себя часть соли.Это делает нижележащую воду более соленой, делая ее более плотной. Холодная, соленая и плотная вода опускается на дно океана и при этом заменяется поверхностной водой.
5. Температура
Теплая вода имеет тенденцию оставаться на поверхности океана. Когда более плотная, соленая и холодная вода движется к экватору, где она теплее, она нагревается и становится менее плотной, поднимаясь на поверхность океана, что приводит к апвеллингу.
6. Эффект Кориолиса
Это относится к вращению Земли.Он создает силы на все тела, движущиеся относительно земли. Поскольку Земля имеет сферическую форму, силы сильно ощущаются на полюсах и, по крайней мере, на экваторе.
Эффект Кориолиса также приводит к изменению направления ветра: ветры и течения в Северном полушарии движутся вправо, а течения в Южном полушарии отклоняются влево.
7. Подводные землетрясения
Они могут вызывать океанические течения, перемещающие водные массы вглубь суши. Землетрясения также могут вызывать движение водонасыщенных отложений вниз по склону, что приводит к сильным мутным течениям.
Источник: Canva
Эффекты океанских течений
.
1. Они приводят к дождю
Теплые течения приводят к испарению, которое в прибрежных районах превращается в дождь. Например, Североатлантический дрейф приносит дожди в западные части Европы, что приводит к дождям в течение всего года.
2. Они также могут вызывать пустыни
Холодные течения не порождают влажных ветров, поэтому в прибрежных районах нет осадков. Эти условия вызывают опустынивание в пострадавших прибрежных регионах, таких как пустыни Калахари и Патагония, из-за холодных течений Бенгелы и Фолклендов соответственно.
3. Они могут уничтожить морскую дикую природу
Некоторые течения могут быть слишком сильными и в конечном итоге уничтожить планктон. Например, Эль-Ниньо в настоящее время уничтожает планктон вдоль побережья Перу. Он также приносит с собой несколько болезней, убивающих рыбу.
4. Они помогают поддерживать непрерывность жизни
В Антарктиде сильные восходящие потоки перекачивают азот и фосфаты из морских глубин в цветение водорослей и других растений. Планктоны поедают ракообразные, называемые крилем.Криль, в свою очередь, питает пингвинов, морских птиц, тюленей и усатых китов — самых крупных животных на Земле.
5. Экономят время и стоят
Это касается углубленных знаний моряков о течениях. Когда течения идут в их пользу, они могут вовремя добраться до места назначения. Они также могут сэкономить время доставки и расходы на топливо.
Однако, если они выступают против моряков, они могут тратить время на борьбу с течениями и использовать больше топлива, чтобы проплыть мимо этих течений.
6.Они могут привести к смерти
Океанские течения также могут привести к гибели людей и разрушению имущества, если они достаточно сильны, чтобы одолеть корабли в океане. Конечно, для этого они должны быть очень сильными и, вероятно, сопровождаться сотрясениями или молниями, но в конечном итоге они могут привести к плачевным результатам.
Важность океанских течений
1. Контроль климата
Океанские течения несут ответственность за перенос тепла от экватора к полюсам.Таким образом, они поддерживают естественный порядок и баланс климата.
2. Критично для морской флоры и фауны
Морская фауна в значительной степени зависит от баланса, создаваемого океаном, и поддерживается океанскими течениями. Токи переносят питательные вещества и пищевые организмы, питая растения и животных, которые от них зависят.
Они также переносят репродуктивные клетки и океанскую жизнь в новые места. Лучший пример — морские черепахи, откладывающие яйца в песок на берегу океана.Затем океанские течения переносят птенцов в воду.
3. Они жизненно важны для портов в полярных регионах
Теплые океанические течения обеспечивают работу портов в полярных регионах. Это потому, что они защищают порты ото льда. Например, Североатлантический дрейф сохраняет большую часть европейских портов незамерзающей и работоспособной. Норвегия — главный бенефициар этого дрейфа.
4. Рассеивание форм жизни
Океанские течения также важны, поскольку они рассеивают множество форм жизни.Например, жизненный цикл европейского угря сильно поддерживается и находится под влиянием океанских течений.
5. Перевозка людьми
Люди полагаются на океанские течения, чтобы перемещать по воде некоторые из своих морских судов, например лодки. Течения также важны, поскольку они помогают при стыковке и расстыковке лодок, ускорении судоходных путей и обеспечении безопасности судов, в первую очередь на узких водных путях.
Направление течений может также помочь в поисково-спасательных операциях, а также в ликвидации последствий экологических катастроф.
6. Они занимаются некоторыми видами спорта
Не всеми видами спорта занимаются на суше. Некоторые течения создают волны, которые можно использовать для спортивных состязаний или развлекательных мероприятий, таких как серфинг. При серфинге серфер едет вместе с волной или против нее, помогая перенести серфера на берег.
Как океанские течения влияют на климат?
1. Поддержание климата вокруг полюсов
Теплые токи движутся к полюсам, а холодные — к экватору.Такое движение гарантирует, что климат вокруг полюсов поддерживается, и жизнь вокруг не нарушается.
2. Вызывающие дожди
Токи также вызывают дожди. Теплые потоки мигрируют от экватора к полюсам, и в то же время тепло вызывает испарение воды. То же самое приведет к дождям в прибрежных районах или в океане.
3. Океанская вода направляет океанские течения
Океанские течения непрерывно управляются движением океанской воды.Силы, действующие на воду, такие как ее плотность, температура и соленость, среди прочего, контролируют течения в океане.
4. Они создают глобальные конвейерные ленты
Глобальная конвейерная лента — это система глубоких и поверхностных течений, которые перемещают воду по всему земному шару. Токи циркулируют по земному шару и могут играть важную роль в определении климата региона.
Например, Североатлантический дрейф приносит дожди в западные части Европы, а течения Бенгелы и Фолкленда вызывают состояние пустынь в пустынях Калахари и Патагонии, соответственно.
Артикул:
Бич, Э. (2018). Два типа океанских течений. Наука . Получено с https://sciencing.com/two-types-ocean-currents-5209213.html
.
Cenedese, C. & Gordon, A. L. (2018). Океаническое течение. Британника. Получено с https://www.britannica.com/science/ocean-current/Two-types-of-ocean-circulation
.
«Течения и морская жизнь». Океан Эксплорер . Получено с https: // oceanexplorer.noaa.gov/edu/learning/8_ocean_currents/activities/currents.