Русская Википедия:Число Россби

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Число́ Ро́ссби Шаблон:Math — безразмерное число, критерий подобия, используемый для описания потока. Названо в честь Карла Густава Россби. Является отношением между силой инерции и силой Кориолиса. В уравнении Навье — Стокса — это члены <math>v\cdot\nabla v\sim U^2/L</math> (сила инерции) и <math>\Omega\times v\sim U\Omega</math> (сила Кориолиса)[1][2]. Часто используется для описания геофизических явлений в океане и атмосфере, где характеризует важность ускорения Кориолиса, вызываемого вращением Земли. Также известно как число Кибеля Шаблон:Math[3].

Математическое выражение

Число Россби обозначается как <math>\mathrm{Ro}</math> (а не как <math>R_o</math>) и определяется следующим образом:

<math>\mathrm{Ro}=\frac{U}{Lf},</math>

где <math>U</math> — характерная скорость геофизического явления (циклона, океанского вихря), <math>L</math> — характерный пространственный масштаб геофизического явления, <math>f=2\Omega\sin\varphi</math> — параметр Кориолиса, где <math>\Omega</math> — угловая скорость вращения Земли, а <math>\varphi</math> — широта.

Использование

Малое число Россби — признак системы, которая подвержена значительному влиянию силы Кориолиса. Большое число Россби — признак системы, в которой доминируют сила инерции и центробежная сила. Например, для торнадо число Россби большое (≈103, высокая скорость и малый пространственный масштаб), а для системы низкого давления (такой как циклон) оно мало (≈0,1—1). Для различных явлений в океане число Россби может варьировать в масштабах ≈10−2—102[4]. В результате действие силы Кориолиса на торнадо ничтожно и баланс достигается между барическим градиентом и центробежной силой (циклострофический баланс)[5][6].

В системах низкого давления центробежная сила ничтожна, и баланс достигается между силой Кориолиса и барическим градиентом (геострофический баланс). В океанах все три силы сравнимы между собой (циклогеострофический баланс)[6]. В работе Кантхи (L. H. Kantha) и Клейсон (C. A. Clayson) можно увидеть иллюстрацию, показывающую пространственные и временны́е масштабы явлений в атмосфере и океане[7].

Когда число Россби велико (либо потому, что мало <math>f</math>, поскольку дело происходит в тропиках и более низких широтах; либо <math>L</math> мало, как в случае со сливом в раковине; или скорости велики), эффект вращения Земли ничтожен и им можно пренебречь. Когда число Россби мало, тогда эффект вращения Земли значителен и общее ускорение сравнительно невелико, позволяя использование геострофического приближения[8].

Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

Шаблон:Критерии подобия