Феномен каймы насыщения у берега

Нередко у кромки берега можно зрительно отличить полоску воды, обогащенную различными поверхностными примесями. Это явление назовем его каймой насыщения, не имеет связи со взмучиванием донных осадков. Оно возможно и в спокойную погоду, когда нет волн и ветра, но есть перемешивание, вызванное прибрежным течением. Посмотрим, как возникает кайма.

Допустим, что между берегом и морем происходит обмен каким-то веществом С. Последующие доказательства будут справедливы не только для берега, но и для дна, не только для вещества, но и для количества движения. Из опытов известно, что в некотором, прилегающем к границе слое коэффициент турбулентной диффузии (и трения) возрастает с удалением от границы по линейному закону

(115)

Соответствующий слой называют иногда логарифмическим, поскольку линейное измерение К_х приводит к логарифмическому респределению субстанции С с удалением от границы. Проверим это. Запишем уравнение диффузии вдоль оси х для случая стационарного распределения субстанции С, обозначив ее концентрацию, как и раньше, через с:

(116)

Поскольку производная равна нулю, величина, стоящая в квадратных скобках, должна быть постоянной вдоль оси х:

(117)

где А - константа, величина которой равна потоку субстанции через границу берег - вода.

Проведем в (117) разделение переменных

(118)

и проинтегрируем

(119)

Постоянную величину А₁ найдем из граничного условия

(120)

Подставив для этого уравнение (120) в уравнение (119), получим с(0) = А₁ откуда закон изменения концентрации окончательно запишется так:

(121)

Графический вид формулы (121)-логарифмическая кривая, показывающая повышенную концентрацию в начале координат (берег).

Морскую кайму насыщения порождает поток вещества, идущий от берега в море. Однако этот поток нередко имеет вторичное происхождение. Сперва (или одновременно) может создаться полоса поверхностных загрязнений на берегу моря так же, как это происходит с пенкой молока при наклоне и покачивании чашки, - сперва пленка вместе с молоком наплывает на наклонную стенку чашки, затем при обратном наклоне молоко оттекает, а пленка оседает на стенку и прилипает к ней.