Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Гилл А. -> "Динамика атмосферы и океаны " -> 10

Динамика атмосферы и океаны - Гилл А.

Гилл А. Динамика атмосферы и океаны — М.: Мир, 1986. — 415 c.
Скачать (прямая ссылка): dinamikaatmosferiiokeana1986.pdf
Предыдущая << 1 .. 4 5 6 7 8 9 < 10 > 11 12 13 14 15 16 .. 170 >> Следующая

В [785] на основе методики, охарактеризованной в этой главе, предложена простая модель этого процесса. На рис. 9.5 показано сравнение данных наблюдений с модельными результатами. Предполагалось, что днем существует хорошо перемешанный пограничный слой толщиной 800 м, в котором напряжение в соответствии с выражением (9.3.4) линейно уменьшается с высотой. Напряжение связано со скоростью в слое законом сопротивления (в модели он взят в линейном виде). Соответственно, в пограничном слое получена скорость, которая со временем стремится достичь состояния равновесия и вращается циклонически по отношению к геострофическому ветру. При заходе толщина пограничного слоя резко уменьшилась до 200 м. Ветер в слое 200—800 м начал при этом антициклонически вращаться, так что на годографе (плоскость (u,v)) его можно было представить в виде окружности с центром в точке, соответствующей скорости геострофического ветра (см. рис. 9.5). Это с неизбежностью привело к появлению в этом слое скорости, превысившей геострофическую. Авторы предполагали, что на рассвете перемешивание вновь будет происходить во всем восьмисотметровом слое и при обмене импульсом между двумя слоями вновь сформируется постоянная по вертикали скорость. Поскольку она не находится в равновесии с градиентом давления и силами
V
Рис. 9.5. (а) Скорости, осреднениые за часовые промежутки времени, на 13—14 день эксперимента Вангара (27—28 июля 1967 г.). Ночные значения осреднены по слоям 0—200 м (+) и 200—800 м (•). Дневные значения осреднены по слою 0—800 м (О). Числа у точек обозначают восточное поясное время. (Из [785, рис. 6].) (б) Соответствующие модельные результаты. По модельным расчетам верхний слой совершил половину инерционного колебания, представленного полуокружностью с центром в точке геострофиче-ского ветра и — ug, v — vs. Вектор ветра вращается антициклонически (наблюдения проводились в южном полушарии) со скоростями, которые в течение ночи примерно на 60 % превосходили в данной модели скорость геостро-фического ветра. (В действительности ночное струйное течение было даже более сильным.) Предполагалось, что с восходом Солнца импульсы обоих слоев перемешиваются и ветер начинает «ощущать» влияние трения. С заходом Солнца верхний слой перестает ощущать это влияние и возникает новое инерционное колебание (Из [785, рис. 7].)
сопротивления, вплоть до нового сокращения толщины перемешанного слоя при заходе Солнца будет происходить ее приспособление к равновесному состоянию.
9.8. ПРИЛИВООБРАЗУЮЩИЕ СИЛЫ
Приливы интересовали ученых с давних времен, и о них написано очень и очень много. (Детальные исторические данные приводятся, например, в [178, гл. 13].) Известно, например, что последние месяцы жизни Аристотеля прошли на острове Эв-бейя, где он изучал приливные процессы в узких проливах, отделяющих остров от материковой территории Греции. Со временем сложилось предание (см., например, [162, с. 10]), что неудача в объяснении приливных изменений настолько разочаровала Аристотеля, что он бросился в глубоко оскорбивший его залив и утонул.
Современная теория приливов основывается на ньютоновой теории гравитации, которая позволяет рассчитать силы притяжения Луны и Солнца (вклад Ньютона в теорию приливов охарактеризован Праудменом в работе [646]), и на уравнениях Эйлера движения жидкости. Объединив эти элементы, Лаплас [431] заложил основы математической теории приливов. Его работа, впрочем, касается не только приливов, но и большинства движений, о которых идет речь в этой книге. Лаплас не только вывел уравнения движения жидкости под влиянием силы тяжести на вращающейся сфере, но нашел также способ расчета приливообразующих сил и их представления в форме, удобной для расчета приливов. Приливообразующая сила определяется как та часть силы притяжения двух гравитационно взаимодействующих тел, которая не влияет на движение Земли как единого целого. Таким образом, она является остаточной силой, получающейся при вычитании из полной силы значения, вычисленного для центра масс Земли. Этот эффект симметричен относительно линии, соединяющей Землю с притягивающим телом (Луной или Солнцем) и стремится вытянуть Землю в эллипс, большая ось которого совпадает с линией притяжения. Относительно Земли эта ось движется, что связано с вращением Земли и относительным движением Луны и Солнца вокруг Земли. Океан не способен в точности принять ту эллипсоидальную форму, которую сила тяжести диктует ему, поскольку скорость его реакции ограничена скоростью распространения гравитационных волн (~200 м/с). Для того чтобы обежать Землю, таким волнам в принципе нужно около двух суток,, однако в действительности их распространение затрудняется прихотливыми очертаниями океанов. Два обстоятельства — что (а) время, необходимое волнам для обегаиия поверхности земного шара, сравнимо с периодом вращения Земли, и что (б) океан имеет очень сложную
форму, и объясняют, с одной стороны, сложность, и с другой— привлекательность этой задачи, которая занимала умы многих крупных ученых со времен Лапласа и до наших дней.
Предыдущая << 1 .. 4 5 6 7 8 9 < 10 > 11 12 13 14 15 16 .. 170 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed