Афанасьев Игорь Сергеевич, студент направления 03.04.02 Физика, физико-технического факультета
Ставрополь
Afanasyev Igor S., student of the direction 03.04.02 Physics, Faculty of Physics and Technology
Stavropol
Слуцкая Ольга Юрьевна, студент направления 03.03.02 Физика, физико-технического факультета
Ставрополь
Slutskaya Olga Yu., student of the direction 03.03.02 Physics, Faculty of Physics and Technology
Stavropol
Закинян Роберт Гургенович, доктор физико-математических наук, профессор, профессор кафедры теоретической и математической физики физико-технического факультета
Ставрополь
Zakinyan Robert G., Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, Professor of the Department of Theoretical and Mathematical Physics of the Faculty of Physics and Technology
Stavropol
Введение. В статье проводится исследование колебательных режимов атмосфер двух планет (Юпитер, Венера) при учёте осевого вращения, которое оказывает влияние на возникновение биений и резонансов, сравниваются параметры атмосфер этих планет с параметрами атмосферы Земли.
Материалы и методы исследований. Рассматриваются колебания в атмосфере, изначально находившейся в состоянии статики, вызванные начальным превышением температуры вблизи поверхности земли и суточным вращением Земли. Для их описания используется система, в которую входят уравнение движения в форме Эйлера и выражения, учитывающие распределение температуры и давления воздуха с высотой. Подробно рассматривается случай, когда вращение Земли вокруг своей оси приводит к значимым периодическим изменениям температуры.
Результаты исследований и их обсуждения. Находятся значения основных параметров атмосферы Юпитера и Венеры с целью исследования колебательных режимов атмосфер на этих планетах и построения соответствующей математической модели. В начале мы находим стандартные параметры амплитуд скоростей, температур, частот Брента– Вяйсяля для того, чтобы рассчитывать величины, входящие в систему уравнений, описывающую колебания воздуха в атмосфере и строить соответствующие графики этих уравнений с целью их дальнейшего анализа. Получены решения для колебательных процессов, когда учитываются суточные изменения температуры воздуха.
Выводы. Показано, что в стандартной атмосфере осевое вращение планеты не сказывается на колебательных процессах в атмосфере, при этом учитывается рельеф местности. Однако имеет место быть случай, когда разница между вышеуказанными частотами крайне мала или нулевая (это возможно при Δγ =Δγстанд). Если частота Брента – Вяйсяля совпадает с частотой суточного вращения Земли или их разница незначительна, то возникают такие явления, как резонанс или биения, которые рассматриваются подробно.
Introduction. The article studies the oscillatory modes of the atmosphere of two planets (Jupiter, Venus), taking into account the influence of axial rotation, which affects the occurrence of beating and resonance, and comparing their parameters with the parameters of the Earth’s atmosphere.
Materials and research methods. We consider fluctuations in the atmosphere, which was initially in a state of statics, caused by the initial temperature rise near the earth's surface and the daily rotation of the earth. To describe them, a system is used that includes the equation of motion in the Euler form and expressions that take into account the distribution of temperature and air pressure with height. The case when the rotation of the Earth around its axis leads to significant periodic temperature changes is considered in detail.
Research results and their discussion. The values of the main parameters of the atmosphere of Jupiter and Venus are found in order to study the oscillatory regimes of the atmospheres on these planets and build an appropriate mathematical model. At the beginning, we find the standard parameters of velocity amplitudes, temperatures, Brunt-Väisälä frequencies in order to calculate the quantities included in the system of equations describing the fluctuations of air in the atmosphere and build the corresponding graphs of these equations for the purpose of their further analysis. Solutions for oscillatory processes are obtained when daily changes in air temperature are taken into account.
Conclusions. It is shown that in the standard atmosphere the axial rotation of the planet does not affect the oscillatory processes in the atmosphere, while the terrain is taken into account. However, there is a case when the difference between the above frequencies is extremely small or zero (this is possible at). If the frequency of Brent – Väisälä coincides with the frequency of the daily rotation of the Earth or their difference is insignificant, then phenomena such as resonance or beats occur, which are considered in detail.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.