Рух атмосферного повітря

рух атмосферного повітря

Атмосферна циркуляція створюється просторовими неоднорідностями нагріву атмосфери сонячним теплом (безпосередньо або від підстильної поверхні): порівнюючи теплий і холодний стовпи повітря, слід взяти до уваги, що тепле повітря розширено, і тому його маси підняті, так що на фіксованій висоті в теплому стовпі тиск більше , ніж в холодному, і ця різниця тисків повинна створювати рух повітря від теплого району до холодного. Таким чином, різниця температур між екватором і полюсами повинна створювати відтік повітря на верхніх рівнях від екватора до полюсів, і, очевидно, що компенсує приплив повітря з помірних широт до екватора на нижніх рівнях - пасатні вітри (аналогічно цьому різниці температур між континентами і океанами, що змінюють знак від зими до літа, повинні створювати відтік повітря на верхніх рівнях від теплих областей до холодних, влітку - від континентів до океанів, взимку - навпаки, і компенсуючі протилежні потоки повітря на нижніх рівнях мусони). Потік повітря від екватора до полюсів на верхніх рівнях сила Коріоліса повинна повертати на схід, формуючи західний перенос у верхній тропосфері помірних широт. [. ]

Рух грунтового повітря і обмін його з атмосферним повітрям відбуваються постійно під впливом різниці їх температур, коливань атмосферного тиску і рівня грунтових вод. Прохідність грунту для повітря і пов'язане з цим збагачення її киснем мають велике гігієнічне значення, пов'язане з біохімічними процесами окислення, що протікають в грунті і звільняють її від органічних забруднень. [. ]

Рух повітря в атмосфері схоже, скажімо, на повільний плин в'язкої рідини в тонкій трубці. Перебіг в трубці можна уявити як рух окремих що не змішуються струменів. Ці струмені можна зробити видимими, якщо, наприклад, ввести в рідину пофарбовані частки. Такий рух рідини, в якому не відбувається перемішування окремих струменів і швидкість в виділеної точки постійна або змінюється регулярним чином, називається ламінарним. Для руху повітря в атмосфері характерно те, що швидкість в будь-якій точці безперервно змінюється як за величиною, так і за напрямком. Ці зміни мають безладний, випадковий характер. Крім того, атмосферні рухи призводять до інтенсивного перемішування, що легко бачити, спостерігаючи, наприклад, димові струменя. Такий рух, в якому швидкість безладно змінюється і має місце інтенсивне перемішування, називається турбулентним. [. ]

Великі атмосферні вихори з низьким тиском в центрі - циклони - охоплені обертанням повітря проти годинникової стрілки (в південній півкулі - за годинниковою стрілкою). У них існують, як сказано вище, фронти-лінії збіжності більш холодних і тепліших (наприклад, арктичних і помірних) повітряних мас. Навпаки, розбіжність течій, так само як і місцевий приплив теплого повітря в високі широти, створює антициклони - вихори з підвищеним тиском в центрі, що обертаються за годинниковою стрілкою (в південній півкулі - проти неї). У них, особливо в нижній тропосфері, панують низхідні рухи. Циклонічні і антіціклоніческіх вихори народжуються, рухаються і згасають головним чином в тропосфері, хоча часто вони тривають у верхній тропосфері і в нижній стратосфері зі зміною знака (над циклоном - висотний антициклон і т. Д.). [. ]

Система рухів атмосферного повітря в масштабі всієї земної кулі (загальна циркуляція атмосфери) або над невеликою площею земної поверхні з особливими властивостями (місцева циркуляція). Поняття відноситься як до миттєвого стану, так і, частіше, до умов, усередненої за будь-якої, особливо за багаторічний, період. [. ]

Вихровий рух. 1. Рух рідини, зокрема атмосферного повітря, при якому переміщення її малих елементів містить також обертання близько деяких миттєвих осей (вихор швидкості). [. ]

Розсіювання атмосферних забруднювачів пов'язано, взагалі кажучи, з двома основними характеристиками атмосферної циркуляції: середньою швидкістю вітру і атмосферної турбулентністю. Атмосферна турбулентність досі недостатньо досліджена. Турбулентність в атмосфері зазвичай включає флуктуації вітру, які мають частоту більше 2 цикл / ч. Найбільш значимі флуктуації мають частоти від 1 до 0,01 цикл / с. Атмосферна турбулентність є результатом двох процесів: а) нагрівання атмосфери, в зв'язку з чим утворюються природні конвективні потоки (dp / dz), і б) «механічної» турбулентності, яка є результатом вітрового зсуву du / dz). Хоча обидва ефекту зазвичай мають місце в будь-яких даних атмосферних умовах, як правило, переважають механічна або теплова (конвективная) турбулентність. Теплові вихори частіше виникають в сонячні дні, коли швидкість вітру невисока, а температурний градієнт істотно негативний. Період таких циклічних флуктуацій буде порядку хвилин. З іншого боку, механічні вихори переважають в періоди байдужою стійкості в вітряні ночі, і флуктуації вітру в цьому випадку мають порядок секунд. Механічна турбулентність формується в результаті руху повітря над земною поверхнею, і на неї впливають розміщення будівель і відносна шорсткість місцевості. [. ]

Загальна маса повітря на Землі становить 5,13 х 1015 т, в земній атмосфері - 1,18 х 1015 т кисню. У спокої потреба людини в кисні становить 12-17 л / год. Величина насичення крові киснем залежить не від відсотка змісту його в повітрі, а від парціального тиску кисню, т. Е. Тієї частини загального атмосферного тиску, яка припадає на частку кисню. На висоті 8000- 9000 м парціальний тиск - 55,8-48,3 мм рт. ст. що небезпечно для життя. При підвищенні вмісту азоту в повітрі знижується парціальний тиск кисню, що може надавати наркотичну дію, наприклад у аквалангістів можуть спостерігатися такі ознаки: порушення, запізнення зорових, слухових, нюхових реакцій, погіршення пам'яті, порушення координації рухів. При. підйомі з глибини азот виділяється з крові у вигляді бульбашок газу, може статися закупорка дрібних судин, що призводить до набряку тканин, закупорка судин головного мозку і серця зі смертельними наслідками [41]. [. ]

Турбулентний рух повітря можна представити таким чином. Атмосферні процеси, такі, наприклад, як тертя повітряного потоку об поверхню землі і освіту внаслідок цього профілю швидкості вітру з великими вертикальними градієнтами, термічна конвекція, пов'язана з неоднаковим нагріванням різних ділянок підстильної поверхні, зміна поля температури і швидкості вітру в результаті хмара-освіти і т. п. [3], призводять до утворення великомасштабних вихорів. Характерний розмір цих вихорів L0 називається зовнішнім масштабом турбулентності. Якщо число Рейнольдса Av Lo / v, де AvL -разніца швидкостей на відстані Lo, велике, то такі вихори виявляються нестійкими і під впливом сил інерції розпадаються на більш дрібні, передавши їм свою енергію. Процес дроблення вихорів без втрати енергії триватиме до тих пір, поки їх розміри не наблизяться до критичного значення / о, званому внутрішнім масштабом, при якому число Рейнольдса Avio / 0 / v буде порядку одиниці. Починаючи з цього моменту сили тертя відіграють визначальну роль в порівнянні з силами інерції, і кінематична енергія вихорів диссипирует в тепло. Інтервал масштабів між L0 і / 0 називається інерційним, вихори з масштабами /