В науке об атмосфере градиент давления (обычно воздуха, но в более общем случае любой жидкости ) - это физическая величина, которая описывает, в каком направлении и с какой скоростью давление увеличивается наиболее быстро в определенном месте. Градиент давления - это размерная величина, выраженная в паскалях на метр (Па / м). Математически это получается путем применения оператора del к функции давления от положения. Отрицательный градиент давления известен как плотность силы .
В нефтяной геологии и нефтехимии, относящейся к нефтяным скважинам , и более конкретно в гидростатике , градиенты давления относятся к градиенту вертикального давления в столбе жидкости внутри ствола скважины и обычно выражаются в фунтах на квадратный дюйм на фут (psi / ft ). Этот столб жидкости подвержен сложному градиенту давления вышележащих жидкостей. Путь и геометрия колонны совершенно не важны; только вертикальная глубина столбца имеет какое-либо отношение к вертикальному давлению в любой точке в его столбце и градиенту давления для любой заданной истинной вертикальной глубины .
Физическая интерпретация [ править ]
Концепция градиента давления - это локальная характеристика воздуха (в более общем смысле исследуемой жидкости). Градиент давления определяется только в тех пространственных масштабах, в которых определяется само давление (в более общем смысле гидродинамика ).
В планетных атмосферах (включая Землю ) градиент давления - это вектор, указывающий примерно вниз, потому что давление наиболее быстро изменяется по вертикали, возрастая вниз (см. Изменение давления по вертикали ). Значение силы (или нормы ) градиента давления в тропосфере обычно составляет порядка 9 Па / м (или 90 гПа / км).
Градиент давления часто имеет небольшую, но критическую горизонтальную составляющую, которая в значительной степени отвечает за циркуляцию ветра в атмосфере. Горизонтальный градиент давления представляет собой двумерный вектор в результате проекции градиента давления на локальную горизонтальную плоскость. Вблизи поверхности Земли эта сила горизонтального градиента давления направлена от более высокого давления к более низкому. Его конкретная ориентация в любое время и в любом месте сильно зависит от погодных условий. В средних широтах типичный горизонтальный градиент давления может принимать значения порядка 10 -2 Па / м (или 10 Па / км), хотя в пределах метеорологических фронтов встречаются гораздо более высокие значения .
Актуальность погоды и климата [ править ]
Интерпретация различий в атмосферном давлении между разными местами является фундаментальным компонентом многих метеорологических и климатологических дисциплин, включая прогнозирование погоды . Как указывалось выше, градиент давления составляет одну из основных сил, действующих на воздух, заставляя его двигаться как ветер. Обратите внимание, что сила градиента давления направлена от зон высокого давления к зонам низкого давления. Таким образом, он ориентирован в противоположном направлении от самого градиента давления.
В акустике [ править ]
В акустике градиент давления пропорционален ускорению звуковой частицы согласно уравнению Эйлера . Звуковые и ударные волны могут вызывать очень большие градиенты давления, но это колебательные и часто преходящие возмущения.
См. Также [ править ]
- Неблагоприятный градиент давления
- Плотность силы
- Изобар
- Геопотенциальная высота
- Геострофический ветер
- Примитивные уравнения
- Температурный градиент
Ссылки [ править ]
- Коннер А. Перрин (1967) Природа и теория общей циркуляции атмосферы , Всемирная метеорологическая организация, публикация № 218, Женева, Швейцария.
- Роберт Г. Флигл и Джуст А. Басинджер (1980) Введение в физику атмосферы , второе издание, Academic Press, Международная серия по геофизике, том 25 , ISBN 0-12-260355-9 .
- Джон С. Уоллес и Питер В. Хоббс (2006) Наука об атмосфере: вводный обзор , второе издание, Academic Press, Международная серия по геофизике, ISBN 0-12-732951-X .
Внешние ссылки [ править ]
- Третий оценочный доклад МГЭИК
