Атмосферная циркуляция создается пространственными неоднородностями нагрева атмосферы солнечным теплом (непосредственно или от подстилающей поверхности): сравнивая теплый и холодный столбы воздуха, следует принять во внимание, что теплый воздух расширен, и потому его массы приподняты, так что на фиксированной высоте в теплом столбе давление больше, чем в холодном, и эта разность давлений должна создавать движение воздуха от теплого района к холодному. Таким образом, разность температур между экватором и полюсами должна создавать отток воздуха на верхних уровнях от экватора к полюсам, и, очевидно, компенсирующий приток воздуха из умеренных широт к экватору на нижних уровнях — пассатные ветры (аналогично этому разности температур между континентами и океанами, меняющие знак от зимы к лету, должны создавать отток воздуха на верхних уровнях от теплых областей к холодным, летом — от континентов к океанам, зимой — наоборот, и компенсирующие противоположные потоки воздуха на нижних уровнях — муссоны). Поток воздуха от экватора к полюсам на верхних уровнях сила Кориолиса должна поворачивать на восток, формируя западный перенос в верхней тропосфере умеренных широт.[ ...]
Вследствие отрицательной вязкости, которую создает статистический ансамбль синоптических вихрей, в циклонических циркумполярных течениях или западном переносе в верхней тропосфере умеренных широт образуются относительно узкие (шириной между точками, где скорость падает до половины максимальной, примерно 300—400 км и толщиной 1—2 км) так называемые субтропические струйные течения на широтах в среднем около ±35° и на высотах около 12 км (с давлением примерно 200 гПа) с максимальными скоростями 60 м/с и более.[ ...]
Н. Е. Кочин показал, как из соответствующим образом упрощенных уравнений гидродинамики можно определить трехмерные поля вектора скорости ветра и плотности и высотное поле давления без использования уравнения термодинамики, задав по данным наблюдений поле наземного давления и трехмерные поля температуры и коэффициента вязкости. Дальнейшее развитие этих идей было осуществлено Е. Н. Блиновой (1947), добавившей к уравнениям Н. Е. Кочина уравнение притока тепла (в форме, разработанной И. А. Кибелем, 1943, и использованной им для расчета термического равновесия в атмосфере, см. § 5) и рассчитавшей при его помощи с учетом материков и океанов среднее годовое трехмерное поле температуры в атмосфере и поле наземного давления (в котором, в частности, были впервые теоретически получены все так называемые центры действия атмосферы). Позже Е. Н. Блинова рассчитала также и годовой ход общей циркуляции атмосферы.[ ...]
Значение инвариантов ц и £2,; для динамики атмосферных процессов заключается в следующем: эти процессы делятся на (1) медленные (длиннопериодные)—глобальные циркуляции и синоптические процессы (волны Россби), которые описываются полями г] и £2 и их эволюцией во времени (а остальные гидродинамические поля «адаптированы» или «приспособлены» к полям г и т. е. определяются по ним из синхронных соотношений, не содержащих производных по времени); (2) быстрые ч (короткопериодные)— акустические, поверхностные и внутренние гравитационные и инерционно-гироскопические волны, в которых адиабатические колебания полей ц и £2 отсутствуют (по крайней мере, в линейном приближении).[ ...]
Коэффициент а меняется в средней тропосфере от +0,1 на экваторе до —0,25 на полюсе, а в верхней тропосфере, наоборот, от —0,05 на экваторе до +0,05 на полюсе.[ ...]
При использовании квазистатического приближения (9.1) — (9.4) уравнение (10.4) остается в силе, если в нем заменить rotv-f2 0 и f на го ул+2£2г и f/i + g, где индексами h и г отмечены горизонтальные и вертикальные векторные составляющие векторов.[ ...]
При адиабатических процессах любые две независимые функции от т] и £2 могут служить лагранжевыми координатами воздушных частиц. Соответствующие координатные поверхности будут образовывать трубки, по которым воздух течет, не пересекая их стенок. При адиабатических процессах происходят только деформации таких трубок без нарушений их целостности; при неадиабатических процессах стенки трубок начинают «протекать», и воздух может перетекать в соседние трубки.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Плотность вероятности ц(0, Q) за период 1—10 апреля 1962 г., по А. Б. Карунину. |
 |
| Одномерные спектры скорости ветра по данным разных авторов. |
 |