Главная | География | Часовой пояс | Климатические условия | Название и истоки | Смоленское княжество |

Смоленск - история, общество, экономика
Новости

Экономика

Политика

Даты

История

Общество

Личности

Культура

Производство

Смоленск - город России

Обширная информация о городе

Сегодня 24.09.2018 г.

Параграфы раздела

Статистика ресурса


Вихри в лаборатории

Вихри в лаборатории

Анализ и обработка результатов наблюдений в геофизической гидродинамике сочетаются с лабораторным моделированием общей циркуляции атмосферы. Преимущество таких экспериментов в том, что в них можно освободиться от второстепенных факторов, строго контролировать и изменять по воле исследователя внешние параметры системы. Моделирование, как правило, ведется в кольцевых каналах, где воспроизводится движение атмосферы в средних широтах земного шара.

Однако чтобы создать зональные течения различного типа в лабораторных условиях, совсем не обязательно использовать источники тепловой энергии, хотя такие эксперименты и проводятся. В Институте физики атмосферы АН СССР, например, в этих целях применяют магнитогидродинамический метод: движение возбуждается силой Ампера, которая создается в электропроводящей жидкости, помещенной в магнитное поле, если через нее пропустить электрический ток. Проводимость среды должна быть слабой и выбираться c таким расчетом, чтобы с помощью магнитогидродинамического «привода» создать основное зональное течение, исключив появление на его фоне заметных магнитогидродинамических возмущений.

На специальной осесимметричной магнитогидродинамической установке зональное течение с желаемым профилем скорости вдоль радиуса создается в кольцевом сосуде, заполненном электролитом (раствор медного купороса) и находящемся между двумя медными кольцами, на которые подается регулируемое напряжение (рис. 8). Перпендикулярное к поверхности дна кюветы осесимметричное магнитное поле, меняющееся вдоль радиуса, возбуждается специальным кольцевым магнитом, расположенным под ней. Взаимодействие магнитного поля с радиальным током порождает опять-таки осесимметричную «разгонную» силу, зависимость которой от радиуса известна, а интенсивность может регулироваться в достаточно широких пределах. На рис. 9 (внизу) воспроизведены три профиля (зависимости от радиуса) этой силы, порождавшей в двух случаях встречные потоки и в одном — струйное однонаправленное течение с известным распределением скоростей. При достаточно большой интенсивности такие зональные течения становятся неустойчивыми (так называемая неустойчивость Кельвина—Гельмгольца). В результате развития наиболее активных возмущений в закритическом режиме устанавливается новое — «возбужденное» состояние (см. рис. 9, вверху).

Похожие картины течения получаются и при моделировании крупномасштабных атмосферных движений (циклогенеза) на полярных фронтах, осуществляемом на установке с вращающимся кольцевым каналом (рис. 10, 11). Напомним, что полярный фронт опоясывает земной шар в средних широтах и отделяет встречные потоки воздуха. Вертикальная конвекция в атмосфере имитировалась методом источников и стоков. Силы Кориолиса заставляли жидкие частицы, совершающие конвективное движение противоположной направленности, перемещаться в противоположные стороны вдоль кольца, в результате чего устанавливался сдвиговый режим со встречными внешним и внутренним потоками. Параметры течения можно варьировать, меняя скорость вращения и интенсивность источников и стоков. Из рис. 12 видно, что в ходе одного из таких экспериментов из-за потери устойчивости подобного сдвигового течения («фронта») возникло в одном случае пять и в другом шесть «циклонов», образовавших затем уже стабильные системы. Такая картина течения нередко наблюдается в Южном полушарии, где синоптические закономерности проявляются значительно четче, чем в Северном (благодаря большей однородности подстилающей поверхности). В результате подобных экспериментов выяснилось, что на циклогенез известное воздействие оказывает приземное трение, которым ранее при теоретических исследованиях устойчивости атмосферных течений, в общем-то, пренебрегали.



11
1
ГлавнаяНовостиЭкономикаПолитикаДатыИсторияОбществоЛичностиКультураПроизводство
© 2006 - 2010, GSI