Русская Википедия:Геострофический ветер
Геострофи́ческий ве́тер (от Шаблон:Lang-grc «земля» + Шаблон:Lang-grc2 «поворот») — вызванный вращением Земли теоретический ветер, который является результатом полного баланса между силой Кориоли́са и горизонтальным компонентом силы барического градиента — такие условия называются геострофическим балансом. Геострофический ветер направлен параллельно изобарам (линиям постоянного атмосферного давления на определённой высоте). В природе такой баланс встречается редко. Реальный ветер почти всегда отклоняется от геострофического за счёт действия других сил (трение о поверхность Земли, центробежная сила). Таким образом, реальный ветер будет равен геострофическому, если отсутствует трение и изобары являются идеальными прямыми. Несмотря на практическую недостижимость таких условий, трактовка ветра как геострофического явления — достаточно хорошее первое приближение для определения потоков в атмосфере вне тропической зоны.
Происхождение
Воздух движется из областей с высоким давлением в область с низким давлением благодаря существованию силы барического градиента. Однако как только воздух приходит в движение, на него начинает действовать и сила Кориолиса, которая отклоняет поток на восток в Северном полушарии и на запад в Южном полушарии. С увеличением скорости ветра увеличивается и отклонение под влиянием силы Кориолиса. Отклонение увеличивается до тех пор, пока сила Кориолиса и сила барического градиента не сбалансируют друг друга, в результате чего воздух будет перемещаться уже не от области высокого давления в область низкого, а вдоль изобары (линии равного давления). Геострофическим балансом объясняется, почему системы низкого давления (в частности, циклоны) вращаются против часовой стрелки, а системы высокого давления (в частности, антициклоны) по часовой стрелке в Северном полушарии (и наоборот в Южном полушарии). Им же объясняется и барический закон ветра.
Геострофические течения
Многие течения в океане тоже геострофические. Как многочисленные измерения метеозондов, собирающих информацию об атмосферном давлении на разных высотах в атмосфере, используются для того чтобы определить поле атмосферного давления и вывести геострофический ветер, также и измерения плотности по глубине в океане используются для вывода геострофических течений. Спутниковые альтиметры также используются для измерения аномалий высоты морской поверхности, которая позволяет вести расчёт геострофических течений. Геострофическое течение в воде или в воздухе — это внутренняя волна нулевой частоты.
Ограничения геострофического приближения
Эффект трения между воздухом и земной поверхностью нарушает геострофический баланс. Трение замедляет поток, уменьшая эффект от силы Кориолиса. В результате сила барического градиента имеет больший эффект, и воздух всё-таки движется от высокого атмосферного давления к низкому атмосферному давлению, хоть и с большим отклонением. Это объясняет, почему ветры в системах высокого давления (антициклонах) расходятся от центра системы, тогда как ветры в системах низкого давления (циклонах) спирально закручиваются к центру системы.
При расчёте геострофического ветра пренебрегают силой трения, что обычно является хорошим допущением для мгновенного потока в средней тропосфере умеренных широт. Но, несмотря на то, что агеострофические члены в уравнении геострофического баланса относительно малы, они вносят значительный вклад в картину потоков и, в частности, играют большую роль в усилении и ослаблении ураганов.
Математическое выражение
В приближении геострофического баланса компоненты вектора скорости <math> \overrightarrow{V_g}</math> геострофического ветра <math>(u_g,v_g)</math> на изобарической поверхности могут быть записаны как:
- <math> u_g = - {g \over f} {\partial Z \over \partial y}~,</math>
- <math> v_g = {g \over f} {\partial Z \over \partial x}~,</math>
где:
- <math>g</math> — ускорение свободного падения (9.81 м с−2);
- <math>f=2\Omega \sin{\phi}</math> — параметр Кориолиса;
- <math>\Omega</math> — угловая скорость вращения Земли;
- <math>\phi</math> — широта (параметр Кориолиса равен примерно 10−4 с−1);
- <math>Z</math> — высота геопотенциала изобарической поверхности.
Справедливость этого приближения зависит от локального числа Россби. На экваторе приближение не работает, поскольку там <math>f</math> равняется нулю, и в тропиках обычно не используется.
Вектор скорости геострофического ветра также можно выразить через градиент высоты геопотенциала <math>\Phi</math> на изобарической поверхности:
- <math> \overrightarrow{V_g} = {\hat{k} \over f} \times \nabla_p \Phi~. </math>
Параметры: Шаблон:Прояснить2</math>, подстрочный индекс <math>{_p}</math> |комментарий =не раскрыт смысл|подпись = Anacefal (обс.) 10:20, 23 июля 2021 (UTC)}}
См. также
Ссылки
- Геострофический ветер // Метеорологический словарь.
- Шаблон:БСЭ3
- Шаблон:Книга Шаблон:Wayback
