压力梯度力
一、压力梯度力的基本概念
影响大气运动的作用力有很多,大体上可划分为基本力(牛顿力)和视示力(外观力),具体见下表:
压力梯度力
基本力(牛顿力) 地心引力
摩擦力
作用于空气的力
惯性向心力
视示力(外观力) 地转偏向力
其中,压力梯度力为文本所讨论的重点。
压力梯度力(Pressure-gradient force):由于气压分布不均匀而作用于单位质量空气上的力, 其方向由高压指向低压。有时又称为气压梯度力。
事实上并不是真正意义上的“力”,它其实是由于气压不同而产生的空气加速度(即单位质量所受的力)。它是产生从高气压区向低气压区的空气加速度的原因,产生风。 在作用于空气的力中,水平方向的力有:
1)水平气压梯度力 (G)
2)水平地转偏向力 (A)
3)惯性离心力 (C)
4)摩擦力 (R)
二、压力梯度力的计算
首先,我们重点对水平气压梯度力进行分析。
图(1)
如图(1)所示,
在x方向上:气压梯度﹣ppdx ,气压差﹣xx
且 A点:气压 p ,压力 pdydz
ppdx) ,压力﹣(p+dx)dydz xx
pdx)dydz 所以,x方向上的净压力:pdydz﹣(p+xB点:气压﹣(p+
pdxdydz x
pdxdydz 因此,x方向上的净压力=﹣x=﹣
同理:y方向上的净压力=﹣pdxdydz y
pdxdydz zz方向上的净压力=﹣
综上,得出: 总的净压力=﹣(pppi+j+k)dxdydz xzy
=﹣▽p dxdydz
由于 dxdydz=V=m p
因此,作用于单位质量空气块上的净压力(气压梯度力)G
G=﹣1
▽p
由于气压梯度:﹣▽p ,气压梯度的方向:垂直于等压线,由高压指向低压。 所以,气压梯度力的方向:垂直于等压线,由高压指向低压。
同理,可以推出: 铅直气压梯度力:Gz1p z
1p nxiyj n水平气压梯度力:Gn
其中,水平气压梯度力是形成风的原始动力。
压力梯度力
一、压力梯度力的基本概念
影响大气运动的作用力有很多,大体上可划分为基本力(牛顿力)和视示力(外观力),具体见下表:
压力梯度力
基本力(牛顿力) 地心引力
摩擦力
作用于空气的力
惯性向心力
视示力(外观力) 地转偏向力
其中,压力梯度力为文本所讨论的重点。
压力梯度力(Pressure-gradient force):由于气压分布不均匀而作用于单位质量空气上的力, 其方向由高压指向低压。有时又称为气压梯度力。
事实上并不是真正意义上的“力”,它其实是由于气压不同而产生的空气加速度(即单位质量所受的力)。它是产生从高气压区向低气压区的空气加速度的原因,产生风。 在作用于空气的力中,水平方向的力有:
1)水平气压梯度力 (G)
2)水平地转偏向力 (A)
3)惯性离心力 (C)
4)摩擦力 (R)
二、压力梯度力的计算
首先,我们重点对水平气压梯度力进行分析。
图(1)
如图(1)所示,
在x方向上:气压梯度﹣ppdx ,气压差﹣xx
且 A点:气压 p ,压力 pdydz
ppdx) ,压力﹣(p+dx)dydz xx
pdx)dydz 所以,x方向上的净压力:pdydz﹣(p+xB点:气压﹣(p+
pdxdydz x
pdxdydz 因此,x方向上的净压力=﹣x=﹣
同理:y方向上的净压力=﹣pdxdydz y
pdxdydz zz方向上的净压力=﹣
综上,得出: 总的净压力=﹣(pppi+j+k)dxdydz xzy
=﹣▽p dxdydz
由于 dxdydz=V=m p
因此,作用于单位质量空气块上的净压力(气压梯度力)G
G=﹣1
▽p
由于气压梯度:﹣▽p ,气压梯度的方向:垂直于等压线,由高压指向低压。 所以,气压梯度力的方向:垂直于等压线,由高压指向低压。
同理,可以推出: 铅直气压梯度力:Gz1p z
1p nxiyj n水平气压梯度力:Gn
其中,水平气压梯度力是形成风的原始动力。