§1 — La espiral de Ekman
El viento que sopla sobre la superficie del océano ejerce una tensión de arrastre \(\tau\) sobre el agua.
Usa los controles para ver cómo la latitud, la velocidad del viento y la viscosidad turbulenta moldean la espiral.
Tensión del viento: \(\tau = 1.8\times10^{-3}\, W^2\)
Parámetro de Coriolis: \(f = 2\Omega\sin\varphi\)
Corriente superficial: \(V_0 = \dfrac{\tau}{\rho\sqrt{A_z \lvert f \rvert}}\)
Componentes de la velocidad:
\(u_e = V_0\, e^{z/D_e}\cos\!\left(\tfrac{z}{D_e}+\tfrac{\pi}{4}\right)\)
\(v_e = V_0\, e^{z/D_e}\sin\!\left(\tfrac{z}{D_e}+\tfrac{\pi}{4}\right)\)
Dₑ = — m · V₀ = — m/s
§2 — Deflexión de 45° en superficie
La corriente de Ekman en superficie (\(z = 0\)) se desvía 45° a la derecha del viento en el hemisferio norte.
La gráfica muestra el hodógrafo: la espiral que traza la punta del vector corriente al aumentar la profundidad.
En \(z=0\): \(\operatorname{arg}(u_e + iv_e) = \theta_\text{viento} + 45°\)
Velocidad en superficie: \(V_0 = \dfrac{\tau}{\rho\sqrt{A_z \lvert f \rvert}}\)
§3 — Profundidad de Ekman
La velocidad decae exponencialmente con la profundidad, gobernada por la profundidad de Ekman \(D_e\).
Mueve los controles para ver de qué dependen.
Profundidad de Ekman: \(D_e = \sqrt{\dfrac{2A_z}{\lvert f \rvert}}\)
Envolvente de velocidad: \(|V(z)| = V_0\, e^{z/D_e}\)
Dₑ = — m
§4 — Transporte neto de Ekman
Al integrar en profundidad todas las capas, las contribuciones se cancelan en la dirección del viento y suman exactamente 90° a su derecha (hemisferio norte).
Gira la dirección del viento y comprueba que la flecha de transporte se mantiene siempre a 90°.
\(M_x = \dfrac{\tau_y}{\rho f}\) , \(M_y = -\dfrac{\tau_x}{\rho f}\)
Dirección: \(\theta_\text{transporte} = \theta_\text{viento} + 90°\)
§5 — Hemisferio sur
En el hemisferio sur \(f < 0\), la fuerza de Coriolis actúa hacia la izquierda y la espiral gira en sentido contrario.
Hemisferio norte (\(\varphi > 0\)): \(f > 0\)
Hemisferio sur (\(\varphi < 0\)): \(f < 0\)
Hemisferio norte
Hemisferio sur