Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Трение и ветер




 

Трение является силой, которая замедляет скорость движения воздуха и изменяет его направление. Силу трения можно считать направленной навстречу направлению ветра. С высотой сила трения убывает и на уровне 1000 км становится пренебрежимо малой по сравнению с другими действующими силами. Эта высота называется уровнем трения.

Нижний слой тропосферы между подстилающей поверхностью и уровнем трения называется слоем трения или планетарным пограничным слоем. В этом слое частицы воздуха с относительно небольшой скоростью, находящиеся вблизи земной поверхности, под воздействием турбулентного процесса перемещаются в более высокие слои атмосферы. Их место занимают частицы из верхних слоев, обладающие более высокой скоростью. Скорость движения этих частиц, в свою очередь, замедляется в приземном слое.

При неустойчивой стратификации атмосферы возникает и термическая турбулентность, называемая конвекцией, которая в значительной мере перемешивает воздух по вертикали. Конвекция, которая в большей мере наблюдается летом, оказывает влияние до высоты порядка 1500 м, где также сказывается влияние силы трения.

Скорость ветра, измеренная флюгером, расположенным на высоте 10 м, приблизительно в два раза меньше скорости геострофического ветра, вычисленного на основе существующих на этой высоте горизонтальных барических градиентов.

При прямолинейном и равномерном движении воздуха должны уравновешиваться следующие силы: горизонтальный барический градиент, отклоняющая сила вращения Земли и сила трения. Поскольку направление силы трения должно быть направлено против вектора скорости, то ее сложение с отклоняющей силой вращения Земли даст новое направление равнодействующей. В результате, вектор скорости составит с направлением барического градиента некоторый острый угол (рис. 5.9). В этом случае вектор скорости ветра будет направлен не по касательной к изобарам, а будет пересекать их, отклоняясь от направления барического градиента вправо. Скорость ветра в этом случае можно разложить на две составляющих, одна из которых совпадает по направлению с барическим градиентом, а другая направлена по касательной к изобаре.

 

Рис. 5.9. Ветер в слое трения:

G – сила барического градиента; А – отклоняющая сила вращения Земли;

R – сила трения; u – скорость ветра

 

В циклоне, где барические градиенты направлены от периферии к центру, вектор ветра имеет дополнительную составляющую, направленную к центру. В результате поток воздуха в циклоне движется против часовой стрелки, отклоняясь от периферии к центру (рис. 5.10 а). В антициклоне, где вектор скорости направлен по касательной к изобарам по направлению часовой стрелки, а градиент давления направлен в сторону периферии, движение воздуха будет направлено к окраине антициклона (рис. 5.10б).

Угол, который составляет вектор скорости с барическим градиентом, в среднем у земной поверхности равен 60º. Над морями и океанами он увеличивается до 70–80º, а над сушей уменьшается до 40–50º. По мере увеличения высоты над уровнем подстилающей поверхности этот угол возрастает и на уровне трения приближается к 90º, т.е. совпадает с направлением геострофического ветра. В общем случае в слое трения происходит поворот вектора скорости в правую сторону.

 

 

Рис. 5.10. Изобары и линии тока в циклоне (а) и в антициклоне (б)

 







Дата добавления: 2015-08-27; просмотров: 1457. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.002 сек.) русская версия | украинская версия