Войти
Две лунные медузы нарушают термоклин в верхнем слое воды фьорда Гуллмарн, Швеция A термоклин (также известный как термический слой или металимнион в озерах) представляет собой тонкий, но отчетливый слой в большом объеме жидкости (например, вода, как в океане или озере; или воздух, например, атмосфера ), в которой температура изменяется более резко с глубиной, чем в слоях выше или ниже. В океане термоклин разделяет верхний смешанный слой ээ из спокойной глубокой воды внизу.
В зависимости от сезона, широты и турбулентного перемешивания ветром, термоклины могут быть полупостоянными. особенность водоема, в котором они встречаются, или они могут образовываться временно в ответ на такие явления, как радиационное нагревание / охлаждение поверхностной воды в течение дня / ночи. Факторы, влияющие на глубину и толщину термоклина, включают сезонные колебания погоды, широту и местные условия окружающей среды, такие как приливы и течения.
График, показывающий термоклин тропического океана (глубина в зависимости от температуры). Обратите внимание на быстрое изменение между 100 и 1000 метров. Температура почти постоянна после глубины 1500 метров. 
График различных термоклинов (глубина в зависимости от температуры) в зависимости от времени года и широты Большая часть тепловой энергии солнечного света поглощается в первые несколько сантиметров на поверхности океана, что нагревается днем и охлаждается ночью, так как тепловая энергия теряется в космос из-за радиации. Волны перемешивают воду около поверхностного слоя и распределяют тепло в более глубокие воды, так что температура может быть относительно однородной в верхних 100 метрах (330 футов), в зависимости от силы волны и наличия поверхностной турбулентности, вызванной токи. Ниже этого смешанного слоя температура остается относительно стабильной в течение дневных / ночных циклов. Температура глубокого океана постепенно понижается с глубиной. Поскольку соленая вода не замерзает, пока не достигнет –2,3 ° C (27,9 ° F) (холоднее по мере увеличения глубины и давления), температура глубоко под поверхностью обычно близка к нулю градусов.
Глубина термоклина меняется. Он полупостоянен в тропиках, изменчив в регионах с умеренным климатом (часто наиболее глубокий летом) и от мелководья до полного отсутствия в полярных регионах, где водяной столб холодный от поверхности до дна. Слой морского льда будет действовать как изоляционное одеяло.
В открытом океане термоклин характеризуется отрицательным градиентом скорости звука, что делает термоклин важным в подводной войне, потому что он может отражать активный гидролокатор. и другие звуковые сигналы. Это происходит из-за неоднородности акустического импеданса воды, создаваемой внезапным изменением плотности.
В подводном плавании с аквалангом, термоклин, при котором температура воды резко падает на несколько градусов Цельсия, иногда может наблюдаться между двумя водоемами, например, когда более холодная восходящая вода выходит на поверхность. слой более теплой воды. Это придает воде вид мятого стекла, которое часто используется в окнах ванных комнат, чтобы скрыть обзор, и вызвано изменением показателя преломления столба холодной или теплой воды. Эти же шлирены можно наблюдать, когда горячий воздух поднимается с асфальта в аэропортах или пустынных дорогах, и они являются причиной миражей.
Также могут наблюдаться термоклины. в озерах. В более холодном климате это приводит к явлению, называемому стратификацией. Летом теплая вода, которая менее плотна, будет располагаться поверх более холодной, плотной и глубокой воды с термоклином, разделяющим их. Теплый слой называется эпилимнионом, а холодный слой - гиполимнионом. Поскольку теплая вода подвергается воздействию солнца в течение дня, существует устойчивая система, и происходит очень небольшое смешивание теплой и холодной воды, особенно в безветренную погоду.
Озера разделены на три отдельных слоя: эпилимнион (I), металимнион (II) и (III) гиполимнион.. Шкалы используются для сопоставления каждого раздел стратификации на соответствующие им глубины и температуры. Стрелка показывает движение ветра над поверхностью воды, которое инициирует круговорот в эпилимнионе и гиполимнионе. Одним из результатов этой стабильности является то, что по мере того, как лето идет, остается все меньше и меньше кислорода под водой. термоклин, поскольку вода ниже термоклина никогда не выходит на поверхность, и организмы в воде истощают доступный кислород. По мере приближения зимы температура поверхностных вод будет падать, поскольку в теплопередаче преобладает ночное охлаждение. Достигается точка, в которой плотность охлаждающей поверхностной воды становится больше, чем плотность глубокой воды, и начинается опрокидывание, когда плотная поверхностная вода движется вниз под действием силы тяжести. Этому процессу способствует ветер или любой другой процесс (например, течения), вызывающий волнение воды. Этот эффект также наблюдается в арктических и антарктических водах, вынося воду на поверхность, которая, хотя и с низким содержанием кислорода, содержит больше питательных веществ, чем исходная поверхностная вода. Такое обогащение поверхностных питательных веществ может вызвать цветение фитопланктона, что сделает эти районы продуктивными.
По мере того, как температура продолжает падать, вода на поверхности может стать достаточно холодной, чтобы замерзнуть, и озеро / океан начнет покрываться льдом. Возникает новый термоклин, когда самая плотная вода (4 ° C (39 ° F)) опускается на дно, а менее плотная вода (вода, приближающаяся к точке замерзания) поднимается вверх. Как только это новое расслоение устанавливается, оно продолжается до тех пор, пока вода не нагреется достаточно для «весеннего круговорота», который происходит после таяния льда и повышения температуры поверхностной воды до 4 ° C. Во время этого перехода может образоваться полоса температуры.
На термоклине могут возникать волны, вызывающие колебания глубины термоклина, измеренной в одном месте (обычно в виде сейши ). Альтернативно, волны могут быть вызваны потоком над приподнятым дном, создавая волну термоклина, которая не меняется со временем, но изменяется по глубине при движении внутрь или против потока.
Нижняя атмосфера также обычно содержит границу между двумя отдельными регионами (тропосферой и стратосферой ), но эта граница (тропопауза ) проявляет совершенно иное поведение. Однако атмосферные термоклины или инверсии могут возникать, например поскольку ночное охлаждение поверхности Земли приводит к образованию холодного, плотного, часто спокойного воздуха, прилегающего к земле. Самый холодный воздух находится у земли, причем температура воздуха увеличивается с высотой. В верхней части этого ночного пограничного слоя (который может составлять всего сотню метров) снова наблюдается нормальный адиабатический профиль температуры тропосферы (т.е. температура уменьшается с высотой). Термоклин или инверсионный слой возникает там, где профиль температуры изменяется с положительного на отрицательный с увеличением высоты. Стабильность ночной инверсии обычно нарушается вскоре после восхода солнца, поскольку энергия солнца нагревает землю, что нагревает воздух в инверсионном слое. Затем поднимается более теплый и менее плотный воздух, нарушая стабильность, характерную для ночной инверсии.
Это явление было впервые применено в области исследования шумового загрязнения в 1960-х годах, что способствовало проектированию городских магистралей и шумозащитных экранов.
