ผลของสนามโน้มถ่วงต่อการไหลของกระแสน้ำในมหาสมุทร

Abstract

งานวิจัยชิ้นนี้เป็นการศึกษาอิทธิพลสนามโน้มถ่วงและการหมุนของโลกในเชิงทฤษฎีที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงปริภูมิเวลา 4 มิติ ซึ่งมีผลต่อการไหลของกระแสน้ำในมหาสมุทรจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปแทนกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันที่เป็นพื้นฐานสมการเนเวียร์–สโตกต์บนปริภูมิเวลา 4 มิติแบบระบบยูคลิด โดยเริ่มต้นนั้นพิจารณาจากเคอร์เมทริกและพบว่าค่ากำลังสองของโมเมนตัมเชิงมุมต่อมวลของโลกมีค่าประมาณ 10⁻¹³ หรือเรียกว่าการหมุนของเคอร์แบบช้า ดังนั้นจึงลดรูปเมทริกเทนเซอร์ดังกล่าวให้อยู่ในรูปชวอสชาย์เมทริกเพื่อนำไปคำนวณสมการจีโอเดสิก และผลการคำนวณค่ารัศมีชวอสชาย์ของโลกมีค่าประมาณ 9x10⁻³ หรือสามารถจัดสนามแรงโน้มถ่วงของโลกเป็นสนามแบบอ่อน พร้อมทั้งความเร็วของกระแสน้ำมีค่าน้อยกว่าความเร็วแสง จึงได้สมการจีโอเดสิกที่อยู่ในรูปแบบสมการการเคลื่อนที่ของนิวตัน รวมทั้งจากสมการเนเวียร์–สโตกต์บนปริภูมิเวลา 4 มิติแบบนอกระบบยูคลิด เมื่อคำนวณค่าริชชี่เทนเซอร์แรงค์ 2 พบว่ามีค่าเข้าใกล้ศูนย์ จึงทำให้สมการเนเวียร์-สโตกต์บนปริภูมิเวลา 4 มิติแบบนอกระบบยูคลิดจึงถูกลดรูปได้สมการเนเวียร์–สโตกต์บนปริภูมิเวลา 4 มิติแบบระบบยูคลิด ดังนั้นอิทธิพลสนามโน้มถ่วงและการหมุนของโลกมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงปริภูมิเวลา 4 มิติน้อยมาก เนื่องจากการหมุนของโลกจัดอยู่ในแบบการหมุนของเคอร์แบบช้าและอิทธิพลสนามโน้มถ่วงของโลกจัดเป็นสนามแบบอ่อน