Движение воздуха в сл ое трения

В приземном слое ат мосферы, в слое трения, на движение возд уха влияют три силы: сила горизонтального барического градиента, сила Кориолиса и сила трения. При установивш емся движении, когда скорость вет ра постоянна, силы, действующие на массу воздуха, уравновешивают друг друга (их векторная сумма равна нулю). В эт ом случае сила горизонтального барического град иента уравновешивает ся суммой сил Кориолиса и трения. Так как сила трения противоположна направлению движения воздуха, а сила Кориолиса в Северном полушарии отклоняет ся от него на 90° вправо, то воздуш ный поток в слое т рения

будет отклоняться от направления вектора силы горизонтального б арического градиент а вправо на некоторый угол a, который меньш е 90° (рис. 4.9). Эт от угол называется углом отк лонения. При эт ом воздушный пот ок в слое трения будет направлен не вдоль изоб ар, а под некот орым углом к ним, от клоняясь от изобары с большим давлением в сторону изоб ары с меньшим давлением.

Р ис. 4.9. Ветер в слое трения

Величину угла отклонения можно определить из зашт рихованного треугольника, в котором один катет представляет собой вект ор силы трения, вт орой - вектор силы Кориолиса, а гипотенуза - суммарный вектор

tg a= F к = 2w u sin j

или

F т кu

tg a= 2w sin j

к

(4.15)

Таким образом, угол от клонения зависит от коэффициент а т рения и широты места. Угол отклонения б удет тем б ольше, чем меньш е коэффициент трения. Если коэффициент трения уменьшается (т.е. если “ к ” стремит ся к нулю), то угол a приближает ся к 90°. В среднем величина угла от клонения над сушей составл яет 50…60°, а над морем – 70…80°. С высот ой коэффициент трения уменьшается и угол a возрастает. Выш е слоя трения a = 90°. Широта места оказывает следующее влияние на угол отклонения: на экват оре, где j = 0 и a = 0, движение воздуха будет совпадать с направлением силы барического градиента. Самое большое отклонение ветра от силы барического градиента (для Северного полушария в правую ст орону) будет наблюдаться на полюсе, где j = 90°, а sin 90° = 1. Здесь величина

2w

tg a= имеет максимальное значение.

к

Таким образом, у поверхности земли вет ер направлен не вдоль изобар, а под некоторым

углом к ним, и, если стат ь спиной к вет ру, т о низкое давление будет находит ься слева и

несколько впереди, а высокое - справа и несколько позади наблюдателя. Это барический закон ветра (правило Бейс-Балло).

Практ ически для определения направления вет ра на приземной карте (в том районе, где данны е отсутствуют) нужно провести перпендикуляр от изоб ары с большим давлением к изоб аре с меньшим давлением. Затем отклонить его вправо на угол 50…60° и посмотрет ь, откуда дует ветер - эт о и есть направление вет ра.

Дата добавления: 2014-12-16