[8] По мере удаления от поверхности Земли коэффициент кинематической молекулярной вязкости ν растет (из-за падения плотности воздуха) от 10-1 см2/с у поверхности Земли до 105 см2/с на высоте 100 км. Коэффициент турбулентной вязкости также растет с высотой, но не монотонно: на высоте около 10 км и в слое 80-100 км имеются локальные максимумы (здесь коэффициент турбулентного трения имеет порядок величины 105 см2/с и 107 см2/с), а в слое 20-30 км – минимум (~102 см2/с).
[9] Обратите внимание, что здесь понятие конвекции не связано однозначно с вертикальным направлением движения, хотя ранее (см. сноску на стр. ) мы определяли ее именно как вертикальное перемещение воздуха. Такие неопределенности в метеорологической терминологии весьма часты. Эта нечеткость в определениях отмечается также и в «Метеорологическом словаре» [39]: «Конвекция – в общем значении перенос воздуха (жидкости) в определенном направлении. Если речь идет о горизонтальном переносе в атмосфере, то используют термин адвекция».
[10] Здесь речь идет об адвективной скорости потока, направленной вдоль оси x. Очевидно, что при этом турбулентная составляющая скорости (отклонение от среднего значения, названного нами адвективным) может иметь любое направление, в том числе, может иметь и вертикальную составляющую. Единственное, что можно утверждать в таких условиях, это то, что вертикальная составляющая адвективной скорости равна нулю. Это, однако, не значит, что вертикальная составляющая плотности потока некоторой физической величины также должна быть равна нулю.
[11] То есть, исходят из неких идеализированных представлений о процессе.
[12] На самом деле отклонения ρj от ρ приводят к поправкам второго порядка малости, поскольку в формуле уже есть один малый множитель.
[13] Входящий в выражение для коэффициента множитель есть путь, пройденный частицей до обращения вертикальной составляющей скорости в ноль. В первом приближении логично считать, что этот путь пропорционален вертикальной составляющей скорости частицы в начале пути - . Немецкий ученый Людвиг Прандтль (L. Prandtl, 1875-1953) на основании экспериментальных аэродинамических исследований установил, что связь между скоростью и пройденным путем может быть представлена в виде . Если теперь обозначить , выражение для коэффициента турбулентной диффузии примет вид . Величина l, имеющая размерность длины, называется путем смешения. Если бы безразмерный множитель равнялся 1, это было бы просто среднее квадратичное расстояние между начальным и конечным уровнями частицы. Другая интерпретация пути смешения – расстояние, проходимое вихрем до его полного перемешивания с окружающим воздухом. Выражение коэффициента турбулентного обмена через путь смешения оказывается более удобным при рассмотрении ряда практических задач (см. разд. 16).
[14] В [17] отмечается, что на самом деле здесь существуют проблемы с доказательством сделанного вывода. В частности, если исходить из того, что изменение горизонтальной скорости на пути от точки поворота к площадке, зависит от знака вертикальной составляющей скорости, то значение (15.11) должно быть отличным от нуля. Если же в качестве физической величины выбрать не количество движения, а момент количества движения, выражение (15.11) должно обратиться в нуль. Теория «переноса завихренности» англичанина Дж. Тейлора (Jeffrey Taylor, 1886-1975) в некоторых случаях лучше объясняет наблюдаемые факты, чем «теория переноса количества движения». Тем не менее, обычно в метеорологии предпочтение отдают последней теории, приводящей к вполне удовлетворительному согласию с экспериментальными результатами.
[15] Лучистый тепловой поток (поток длинноволнового излучения) в десятки раз слабее теплового потока, обусловленного турбулентностью. Во всех случаях, когда температура воздуха падает с высотой этот поток направлен от Земли в атмосферу; только в случае температурных инверсий он направлен к поверхности Земли.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.