ГЛАВА 9. ДВИЖЕНИЕ ВОЗДУХА

Силы, действующие на движущуюся массу воздуха.

Геострофический ветер

При наличии в атмосфере горизонтального градиента давления G = -∆р/∆n, называемого барическим градиентом, возникает движение воздуха, ускорение которого равно

, м/с²,                                   (9.1)

где ∆р – разность давлений в гПа, ∆n – расстояние (по нормали) между изобарами в метрах.

Отклоняющая сила вращения Земли (кориолисова сила), действующая на единицу массы, т.е. ускорение движения А, создаваемое этой силой, выражается формулой

,                                                             (9.2)

где ω = 7,3∙10^-5 с^-1 – угловая скорость вращения Земли, v – скорость движения воздуха, φ – широта места.

Пример. Определить кориолисово ускорение на широте 50º при скорости движения воздуха 5 м/с.

Решение.

 = 2∙0,000073∙5sin50º = 0.00073∙0.766 = 0.000559 м/с².

Равномерное (без ускорения) горизонтальное движение воздуха при отсутствии трения называется градиентным ветром. В случае движения воздуха в прямолинейных изобарах градиентный ветер называется геострофическим. Скорость геострофического ветра можно определить по формуле:

,                                               (9.3)

Пример. Определить скорость геострофического ветра на широте 50º, если градиент давления равен 5 гПа/100 км при нормальной плотности воздуха (ρ = 1,292 кг/м³) .

Решение.

Здесь ∆р выражаем в Н/м², ∆n – в метрах.

Задачи и упражнения

 9.1. В Харькове отмечалось атмосферное давление 995 гПа и температура воздуха 22°С, а в Курске в это время давление составляло 1000 гПа и температура 18°С. Каково ускорение, создаваемое барическим градиентом между указанными пунктами, если расстояние между ними по нормали к изобаре равно 190 км?

9.2. По данным радиозонда над Москвой на высоте 1000 м атмосферное давление равнялось 885 гПа, температура –2°С, а над Самарой в это время на той же высоте отмечалось давление 871 гПа при температуре 2°С. Определить среднее значение ускорения, создаваемого барическим градиентом на ука­занном уровне между Москвой и Самарой, если расстояние между пунктами по нормали к изобарам составляет 850 км.

9.3. Определить ускорение, обусловленное барическим гра­диентом, если расстояние между двумя соседними изобарами составляет 300 км при среднем атмосферном давлении 1040 гПа и температуре 20°С.

9.4. Расстояние по нормали между двумя соседними изоба­рами (1010 и 1015 гПа) составляет 200 км при температуре воз­духа 0°С. Как изменится ускорение, обусловленное барическим градиентом, если при неизменном барическом поле температура повысится на 30°С?

9.5. 20 октября 1882 г. на широте 15° 06' во время силь­ной бури отмечалась скорость ветра 54 м/с. Каково было при этом кориолисово ускорение?

9.6. 23 сентября 1942 г. в Москве (φ = 55° 45′) была зарегист­рирована скорость ветра 32 м/с. Какое ускорение сообщала кориолисова сила воздуху?

9.7. Определить ускорение, которое сообщит воздушному по­току кориолисова сила на широтах 30, 60 и 90° при скорости ветра 15 м/с.

9.8. На о. Ян-Майен (φ = 71° 30′) 9 апреля 1935 г. была заре­гистрирована скорость ветра 84 м/с. Каково при этом ускорение, сообщаемое воздуху барическим градиентом, если считать, что ветер у земли мало отличается от геострофического?

9.9. На широте 70° барический градиент составлял 4 гПа/100 км. Каков должен быть горизонтальный барический градиент на широте 30°, чтобы скорости геострофического ветра на обеих широтах были одинаковы?

9.10. Какова будет скорость геострофического ветра на ши­роте 40° при таком же градиенте давления, как на полюсе, при скорости ветра 20 м/с?

9.11. Начертить схему взаимодействия сил, действующих на движущуюся частицу воздуха при установившемся движении в случае прямолинейных изобар:

а) при отсутствии трения,

б) при наличии трения, если угол отклонения направления движения от направления градиента составляет 60°.

⇐ Предыдущая10111213141516171819Следующая ⇒

Поделиться: