КОЛЕБАНИЯ СУХОГО ВОЗДУХА В АТМОСФЕРЕ

Введение. В статье рассматривается влияние рельефа местности и суточного вращения Земли на колебательные процессы в атмосфере. Показано, что результатом наложения двух колебательных процессов, обусловленных как собственными колебаниями, так и вынужденными (суточное вращение Земли), могут быть биения и резонанс. Материалы и методы исследований. Рассматриваются колебания в атмосфере, изначально находившейся в состоянии статики, вызванные начальным превышением температуры вблизи поверхности земли, рельефом местности 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. Без учета влияния осевого вращения планеты получаем простейшие уравнения колебаний. Показано, что начальные условия определяются превышением температуры вблизи поверхности земли и рельефом местности (орографией). В качестве другого примера рассматривается случай, когда вращение Земли вокруг своей оси приводит к значимым периодическим изменениям температуры. Результаты исследований и их обсуждения. На первом этапе проводится анализ решений уравнений колебаний без учета влияния суточного вращения Земли, делая акцент на орографию. Вблизи наклонной поверхности воздушные частицы получают дополнительный импульс, что приводит к возрастанию амплитуды колебаний скорости и температуры воздушного потока. Второй этап - получение решения для колебательных процессов, когда учитываются суточные изменения температуры воздуха. Если частота Брента-Вяйсяля совпадает с частотой суточного вращения Земли или их разница незначительна, то возникают такие явления, как резонанс или биения. 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 Ау << Ау_станд). Тогда происходит возрастание амплитуды колебаний, т.е. биения или резонанс. В этих случаях орографию можно не брать во внимание: при рассмотрении колебаний скорости и температур: динамический нагрев оказывается очень малым, а собственные амплитуды скорости значительно больше скоростей вертикальных воздушных потоков, вызванных рельефом.

частота Брента - Вяйсяля, разность температур, разность градиентов температур, динамический нагрев, скорость, восходящие потоки, амплитуда, биения, резонанс

1. Блейк Д., Робсон Р Физические основы динамики атмосферы и метеорологии. Долгопрудный: Интеллект, 2016. 159 с.

2. Дашко Н. А. Курс лекций по синоптической метеорологии, Владивосток: ДВГУ, 2005. 523 с.

3. Ландау Л.Д., Лифшиц Е. М. Механика. 4-е изд., испр. Москва: Наука. Гл. ред. физ. -мат. лит., 1988. 215 с. (т. I).

4. Ландау Л.Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. Гидродинамика 3-е изд , испр Москва: Наука Гл ред физ -мат лит. , 1986. 736 с. (т. VI).

5. Матвеев Л. T. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 2000. 752 c.

6. Полянская Н. Е. , Закинян Р. Г. Исследование влияния рельефа Ставропольского края на динамику тепловой конвекции // Наука. Инновации. Технологии. № 2. 2013. С. 3542

7. Рабинович М. И., Трубецков Д. И. Введение в теорию колебаний и волн Москва: Наука, 1984. 432 с.

8. Рыжков Р.Д., Аванесян К. С., Смирнова Л. Н., Закинян Р. Г. Двумерная модель тепловой конвекции сухого воздуха в атмосфере // Наука Инновации Технологии № 1. 2019. С. 117-130.

9. Савельев И. В. Курс общей физики. Т. 1: Механика, колебания и волны, молекулярная физика. Москва: Наука, 1970. 517 с.

10. Сидоренков Н. С. Небесно-механические причины изменений погоды и климата Москва: Геофизические процессы и биосфера. 2015, №3, Т. 14. С. 5-26.

11. Симахина М. А. Условия возникновения и методика расчета параметров конвекции в атмосфере: диссертация кандидата физико-математических наук: 25. 00. 30 [Место защиты: Высокогор. геофиз. ин-т]. Ставрополь, 2010. 181 с.

12. Sidorenkov N. S. The interaction between Earth's rotation and geophysical processes. Weinheim. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2009. 317 p.