Механика жидкости и газа, Раздел Геофизическая гидродинамика, Подольская Э.Л., 2007

Механика жидкости и газа, Раздел Геофизическая гидродинамика, Подольская Э.Л., 2007.

   Геофизическая гидродинамика и динамическая метеорология - “младшие сестры” гидродинамики. Обе эти дисциплины могут быть названы теоретической метеорологией. По сравнению с физикой и гидромеханикой теоретическая метеорология является специальной наукой, изучающей земную атмосферу. По сравнению с действительно специальными предметами такими, как численные методы прогноза погоды, она выступает как общая базовая наука. Задачей теоретической метеорологии является исследование физики атмосферных процессов и формулировка результатов на языке математики, т. е. создание теоретической базы для дальнейших теоретических и экспериментальных исследований.




ОСНОВНАЯ СИСТЕМА УРАВНЕНИЙ ГИДРОТЕРМОДИНАМИКИ АТМОСФЕРЫ.
Основная система уравнений, описывающая атмосферные процессы, выводится из фундаментальных законов физики. При этом важно учесть, что атмосфера представляет смесь газов, т.е. содержит миллиарды молекул и атомов, находящихся в хаотическом движении. Макроскопические законы физики применимы лишь в том случае, если атмосфера является сплошной средой, характеристики которой представляют средние (для всех молекул) величины и не испытывают флуктуаций, вызванных отдельными молекулами.

Оценки показывают, что ниже 100 км атмосферу можно считать сплошной средой, так как путь свободного пробега молекул значительно меньше элементарных объемов (трактуемых как “точка”), а эти объемы, в свою очередь, значительно меньше масштабов атмосферных процессов (вплоть до нескольких метров). В то же время ниже 100 км частота столкновений молекул достаточно велика для того, чтобы в процессе обмена устанавливались средние значения давления, плотности, средней скорости направленного движения воздуха, а также температуры, представляющей среднюю кинетическую энергию хаотического движения молекул. Такая оценка означает, что практически всю массу атмосферы, участвующую в погодообразующих процессах, можно рассматривать как сплошную среду, поскольку выше 100 км давление меньше 0,001 гПа, т. е. там находится всего 0,0001 % массы атмосферы.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Введение.
1. Основная система уравнений гидротермодинамики атмосферы.
1.1. Уравнения движения.
1.1.1. Второй закон Ньютона и его следствия.
1.1.2. Ускорение частицы воздуха на вращающейся Земле.
1.1.3. Силы, действующие в атмосфере.
1.2. Уравнение неразрывности.
1.3. Уравнение состояния.
1.4. Закон сохранения энергии. Первое начало термодинамики.
1.5. Уравнение притока влаги.
1.6. Основная система уравнений динамики и термодинамики атмосферы.
2. Изменение состояния и кинетической энергии воздушной частицы при вертикальных движениях.
2.1. Вертикальный градиент температуры.
2.2. Изменение кинетической энергии вертикально движущейся частицы.
3. Атмосферная турбулентность. Осреднение основной системы уравнений.
3.1. Принципы осреднения.
3.2. Оценка порядков величин турбулентных пульсаций.
3.3. Связь притока тепла с изменением потенциальной температуры.
3.4. Осреднение уравнений состояния и неразрывности.
3.5. Осреднение уравнений движения и притоков тепла и влаги.
3.6. Система осредненных уравнений.
3.8. Замкнутая система осредненных уравнений.
4. Упрощение системы осредненных уравнений.
4.1. Принципы упрощения.
4.2. Упрощение системы уравнений методами теории подобия.
4.3. Упрощенная осредненная система уравнений гидротермодинамики атмосферы.
5. Статика.
5.1. Геопотенциал.
5.2. Основные уравнения гидротермодинамики атмосферы в изобарической системе координат.
5.3. Упрощенные уравнения гидротермодинамики атмосферы в изобарической системе координат.
6. Динамика свободной атмосферы.
6.1. Геострофический ветер.
6.2. Вертикальные движения и изменение давления при геострофическом ветре.
6.3. Составляющие геострофического ветра в изобарической системе координат.
6.4. Термический ветер.
6.5. Составляющие термического ветра в изобарической системе координат.
6.6. Геострофическая адвекция температуры.
6.7. Агеострофические отклонения ветра.
6.8. Уравнения движения и неразрывности в цилиндрической системе координат.
6.8.1. Уравнения движения.
6.8.2. Уравнение неразрывности.
6.9. Градиентный ветер при круговых изобарах.
7. Теоретические основы квазигеострофического прогноза погоды.
7.1. Уравнение вихря.
7.2. Закон сохранения абсолютного вихря.
7.3. Уравнение дивергенции.
7.4. Схема квазигеострофического численного прогноза погоды.
7.5. Связь между относительным вихрем и скоростью ветра в атмосферных вихрях.
8. Поверхности раздела в атмосфере.
8.1. Скорость движения поверхностей раздела.
8.2. Наклон метеорологических поверхностей раздела.
8.3. Правило Маргулеса, его следствия и другие особенности поля ветра вблизи от фронта.
8.4. Скачки v и w составляющих скорости на фронтальной поверхности.
9. Волновые движения в атмосфере.
9.1. Система уравнений для малых колебаний.
9.2. Параметры волн.
9.3. Главные типы атмосферных волн.
9.4. Звуковые волны.
9.5. Волны Россби.
9.6. Гравитационные волны.
9.6.1. Внутренние гравитационные волны.
9.6.2. Гравитационные волны на мелкой воде.
9.6.3. Гравитационные волны на поверхности, разделяющей две жидкости с разными плотностями.
9.7. Проблема отфильтровывания гравитационных волн.
9.7.1. Неустойчивость атмосферных движений и проблемы отфильтровывания волн.
9.7.2. Смешанные волны на мелкой воде.
9.7.3. Процедура отфильтровывания гравитационных волн.



Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Механика жидкости и газа, Раздел Геофизическая гидродинамика, Подольская Э.Л., 2007 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить эту книгу


Скачать - pdf - Яндекс.Диск.




Теги: учебник по физике :: физика :: Подольская