Адиабатический градиент

Cтраница 2

Если был бы известен точный химический состав атмосферы Венеры, сравнивая найденное значение п с показателем адиабаты х cp / cv для смеси газов, составляющих атмосферу планеты, можно было бы судить о характере стратификации атмосферы. В результате конвективного перемешивания энтропия стремится выравняться по высоте, что в итоге должно приводить к установлению адиабатического градиента температуры, равного д / Ср. Обращаясь для сравнения к атмосфере Земли, вспоминаем, что градиенты температуры, большие адиабатического, и, как результат этого, сильная конвекция встречаются лишь летом в полуденные часы над сушей или зимой над теплыми океанами при вторжениях холодных масс воздуха, а, как правило, земная атмосфера в общем устойчива и имеет субадиабатический градиент температуры. [16]

В общем случае неравенство ( 55) показывает, что N2 должно быть сравнимо по величине с 402 так что конвекция не возникает до тех пор, пока градиент температуры не превысит адиабатический градиент на величину, хоть и малую, но не настолько, чтобы ею можно было пренебречь; отсюда следует, что вращение стабилизирует конвекцию для широкого класса смещений. Однако при некоторых возмущениях критерий Каулинга ( 55) показывает, что для существования конвективных движений градиент температуры должен превысить адиабатический градиент лишь на очень малую величину; это возмущения, для которых kz мало по сравнению с k - или с т / й, или с обеими этими величинами. Следовательно, конвективные движения в твердотельно вращающейся звезде должны возникать всякий раз, когда фактический градиент температуры превышает адиабатический, но если это превышение недостаточно велико, то они возникают лишь для смещений определенных типов. Другими словами, при твердотельном вращении критерий Шварц-шильда остается неизменным, а вращение просто стабилизирует некоторые возмущения, которые в его отсутствие были бы неустойчивыми. [17]

При этом мы отвлекаемся от возможного возникновения конвекции в самое первое время; по-видимому, должно выполняться условие At C т, где At - время выделения тепла. Если общее выделившееся количество тепла не слишком велико, a At конечно, то даже если dT / dz и превзойдет адиабатический градиент температуры па какое-то краткое время, то конвекция не успеет развиться в достаточной степени. [18]

При умеренно неустойчивой стратификации приземного слоя атмосферы вычисленные значения v составляют лишь около 40 % от измеренных. Этот результат согласуется с представлениями о механизме явления: при неустойчивой стратификации сила, вызывающая оседание облака, должна быть больше, чем при адиабатическом градиенте температуры, так как к весу дисперсной фазы добавляется сила, обусловленная разностью удельных весов воздуха внутри облака и вне его. При инверсии быстрого оседания облака не наблюдалось, что также согласуется с представлениями о механизме явления: сила, обусловленная разностью удельных весов воздуха, в этом случае не ускоряет, а тормозит оседание облака. [19]

Градиенты температуры.| Влияние конденсации на вертикальный градиент температуры. [20]

Если эта частица движется вертикально вверх с некоторой достаточной скоростью, то изменение ее температуры будет адиабатическим безотносительно к вертикальному градиенту температуры ( изменению температуры г высотой над поверхностью земли), преобладающему в атмосфере. В то время как в положении 2 температура окружающего воздуха равна Т2, температура рассматриваемого элементарного объема воздуха составит Т: 2 Т1 - ( Л2 -, hj / уц, где 7 а - адиабатический градиент температуры. [21]

Из этих уравнений следует, что концентрация прямо пропорциональна производительности источника и приблизительно обратно пропорциональна скорости ветра. Измерения в дымовых облаках подтвердили, что для точечного источника распределение концентрации в поперечном и вертикальном направлениях приближенно выражается гауссовской кривой с тем лишь отличием, что вследствие отражения от поверхности земли вертикальное распределение соответствует лишь одной половине этой кривой. При п1 / 4, что соответствует диффузии над поросшей травой ровной возвышенностью в условиях адиабатического градиента, из уравнений (8.1) и (8.2) следует, что максимальная концентрация ( соответствующая у z 0) должна убывать с расстоянием в направлении ветра как я-1 - 75 для точечного источника и как л 0 - 88 для бесконечного линейного источника. Этот вывод хорошо согласуется с экспериментальными данными, полученными для газовых и дымовых облаков на Британской военно-химической экспериментальной станции в Портоне. [22]

Из этих уравнений следует, что концентрация прямо пропорциональна производительности источника и приблизительно обратно пропорциональна скорости ветра. Измерения в дымовых облаках подтвердили, что для точечного источника распределение концентрации в поперечном и вертикальном направлениях приближенно выражается гауссовской кривой с тем лишь отличием, что вследствие отражения от поверхности земли вертикальное распределение соответствует лишь одной половине этой кривой. При п - 1 / 4, что соответствует диффузии над поросшей травой ровной возвышенностью в условиях адиабатического градиента, из уравнений (8.1) и (8.2) следует, что максимальная концентрация ( соответствующая у - z 0) должна убывать с расстоянием в направлении ветра как х - 1 - 75 для точечного источника и как я-0 88 для бесконечного линейного источника. Этот вывод хорошо согласуется с экспериментальными данными, полученными для газовых и дымовых облаков на Британской военно-химической экспериментальной станции в Портоне. [23]

Давление в частице меняется так же, как и давление внешней среды. Частица - это условный элемент объема, в котором достаточно много молекул, и по мере перемещения воздуха давление в частице все время равно давлению среды. Но по мере подъема будет происходить изменение температуры частицы, и этот градиент температуры, полученный в адиабатическом приближении, называют адиабатическим градиентом температуры. [24]

В настоящее время придерживаются двух предположений относительно начальной температуры Земли: 1) вначале холодная Земля образовалась в результате слипания твердых частиц и 2) вначале горячая Земля находилась в газообразном состоянии и, постепенно охлаждаясь, перешла в жидкое состояние. В случае первоначально горячей Земли рассмотрение начинается с момента, когда вся она стала жидкой и быстро охлаждалась в результате излучения с поверхности, теплообмен в жидкой внутренней области осуществлялся бы конвекцией и градиент температуры равнялся бы адиабатическому градиенту), примерно равному 0 2 С / км. [25]

В настоящее время придерживаются двух предположений относительно начальной температуры Земли: 1) вначале холодная Земля образовалась в результате слипания твердых частиц и 2) вначале горячая Земля находилась в газообразном состоянии и, постепенно охлаждаясь, перешла в жидкое состояние. В случае первоначально горячей Земли рассмотрение начинается с момента, когда вся она стала жидкой и быстро охлаждалась в результате излучения с поверхности, теплообмен в жидкой / внутренней области осуществлялся бы конвекцией и градиент температуры равнялся бы адиабатическому градиенту), примерно равному 0 2 С / км. [26]

Хотя обычно имеют место эти оба эффекта, могут быть случаи, когда один из них преобладает. Тепловые вихри чаще возникают в солнечные дни, когда скорость ветра невелика. Нагревающийся у поверхности земли воздух вследствие уменьшения его плотности поднимается вверх, а более холодный и плотный воздух опускается к поверхности Земли. Если, поднимаясь, нагретый воздух расширяется адиабатически, без теплообмена с окружающими массами воздуха, то температура его понижается примерно на 1 С на каждые 100 м высоты. Эта величина принимается за адиабатический градиент температуры. [28]

Страницы: 1 2