double arrow

II. Эффект Кориолиса и его влияние на ветер

1

I. Движение воздуха на невращающейся Земле без учета трения о земную поверхность

 
 

Если бы характер воздушных течений зависел только от барического градиента, то движение воздуха совершалось бы вдоль вектора барического градиента перпендикулярно изобарам от областей высокого давления к областям низкого давления (рис. 6.6).

II. Эффект Кориолиса и его влияние на ветер.

В случае вращения планеты при перемещении воздуха из зон высокого давления в области с низким давлением ветровые потоки не движутся прямолинейно. Их отклоняет в сторону сила инерции , которую называют силой Кориолиса.

На планете, вращающейся с угловой скоростью , частица, движущаяся поступательно со скоростью , получает ускорение Кориолиса:

или в проекциях:

где - широта места , если угол острый; , если угол тупой.

Поскольку сила Кориолиса по природе является силой инерции, то можно записать для неё: , - или после подстановки выражения для ускорения Кориолиса :

В проекциях:

- угол между векторами угловой скорости вращения Земли и скорости ветра. Вектор угловой скорости направлен, как всегда, вдоль оси вращения, и его направление определяется в соответствии с правилом буравчика. Направление ускорения Кориолиса определяется, как всегда в случае правой тройки векторов: если вращение правого винта осуществляется от первого вектора векторного произведения () ко второму (), то перемещение винта укажет направление искомого вектора (). Тогда направление силы Кориолиса определится, как противоположное ускорению в соответствии со знаком минус в формуле .

В итоге совместного действия силы барического градиента и силы Кориолиса ветер поворачивает, и воздух движется не перпендикулярно изобарам, а вдоль них. На Рис. 6.7 дана схема, поясняющая поворот вектора скорости ветра под совокупным влиянием силы барического градиента и силы Кориолиса . В положении 1 изображён момент, когда воздушная частица готова начать движение под действием силы барического градиента, и направление скорости совпадает с барическим градиентом. Но, как только начинается движение, сила Кориолиса начинает отклонять вектор скорости. Поскольку сила Кориолиса по определению всегда перпендикулярна скорости, то вслед за поворотом скорости поворачивает и вектор , составляя с вектором скорости всё время угол 90° (момент 2). Вращение вектора скорости прекращается с того момента, как только действующие силы располагаются вдоль одной прямой (момент 3). С этого момента направление воздушных потоков совпадает с направлением изобар.

Ветер, дующий в свободной атмосфере вдоль изобар, называется геострофическим ветром (Рисунки 6.8

 
 

и 6.9).

 
 

Причем, если стать спиной к ветру в северном полушарии, то область высокого давления оказывается справа, низкого - слева. В южном полушарии – наоборот. Так движется воздух в свободной атмосфере, где не сказывается трение о земную поверхность.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  


1

Сейчас читают про: