埃克曼数

埃克曼数Ekman number,簡稱Ek)是用來描述海洋及大氣的地球物理学現象的無量綱數。埃克曼数是流體的黏滯力和行星自轉產生的科里奥利力的比值,埃克曼数得名自瑞典海洋学家沃恩·華費特·埃克曼。

埃克曼数也可以應用在任何旋轉的流場中,此時,埃克曼数是其黏滯力及科氏力的比值。當埃克曼数小時,擾動在受摩擦力影響而消失之前就會開始傳播。埃克曼数描述埃克曼層厚度的量值,也就是粘滯力和科里奥利力平衡的特殊邊界層。

定義
埃克曼数的定義如下:

:\mathrm{Ek}=\frac{\nu}{2D^2\Omega\sin\varphi}

其中
:D為現象的特徵尺度(多半是垂直的)
:ν為运动黏度(kinematic viscosity)
:Ω為行星自轉的角速度
:φ為緯度
定義中的2 Ω sin φ是科里奥利頻率

埃克曼数也可以用動粘滯係數ν、角速度Ω及特徵尺度L表示,例如Tritton的公式如下

:
\mathrm{Ek} = \frac{\nu}{\Omega L^2}.

相反的NRL Plasma Formulary的公式如下:

:
\mathrm{Ek} = \sqrt{\frac{\nu}{2\Omega L^2}} = \sqrt{\frac{\mathrm{Ro}}{\mathrm{Re}}}.

其中Ro是罗斯贝数,而Re是雷诺数

參考資料

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