Суббота, 13.12.2025, 19:47 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Дождь,гроза,град [792]
Жара [625]
Засуха [214]
Землетрясение [2252]
Извержение [1104]
Космос [413]
Лавина [142]
Мороз [316]
Наводнение,цунами [1121]
Оползень,провал [357]
Пожар [682]
Сель [43]
Снегопад [768]
Теория [3308]
Торнадо,ураган [1200]
Феномены [243]
Эпидемия [2559]

Интересное
Аномальные новости

Новости криптозоологии

Календарь
«  Июнь 2018  »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930

Архив новостей

Реклама

Форма входа

Главная » 2018 » Июнь » 19 » Объяснили периодическую смену направлений экваториальных ветров
10:23
Объяснили периодическую смену направлений экваториальных ветров

Физики описали механизм возникновения в экваториальной зоне стратосферы Земли системы ветров, которые примерно раз в год меняют свое направление с восточного на западное. С помощью двух типов компьютерных моделей — точной и приближенной — удалось показать, что к такому эффекту приводит взаимодействие турбулентной конвективной волны с устойчивой слоистой структурой вертикальных потоков около неоднородно нагретой поверхности.

Обнаруженный механизм описывает процессы, происходящие не только в атмосфере Земли, но и в газовых оболочках других небесных тел, например Юпитера и Солнца, пишут ученые в Physical Review Letters. С точки зрения физики атмосфера представляет собой систему, которая очень далека от состояния равновесия. Из-за этого многие явления, которые в ней происходят и определяют не только погоду, но и климат, до сих пор остаются довольно плохо изученными. Описать такие системы аналитически не удается, а численное моделирование осложнено тем, что определяющие движение воздуха процессы одновременно происходят на очень многих масштабах длин — от сантиметра до сотен километров — и все они оказывают взаимное влияние друг на друга. Из-за этого точное моделирование турбулентных потоков в атмосфере — очень затратная задача с точки зрения вычислений. Поэтому чтобы описать большинство сложных явлений, которые наблюдаются в атмосфере, приходится прибегать к упрощению моделей и искать минимальные условия, при которых эти эффекты начинают проявляться.

Один из таких эффектов, которые не удавалось описать с помощью численного моделировании раньше, — возникновение в экваториальной зоне стратосферы Земли упорядоченной системы ветров, которые периодически меняют свое направления с западного на восточное и наоборот. Направление этих потоков меняется с периодичностью чуть больше года, а полный цикл этих колебаний составляет от 28 до 29 месяцев. При этом, формирование подобных структур наблюдается не только в атмосфере Земли, но и в газовых оболочках других небесных тел, в частности Солнца и Юпитера.

Физикам из США и Франции под руководством Майкла Ле Бара (Michael Le Bars) из Марсельского университета впервые удалось исследовать этот эффект с помощью компьютерного моделирования. Для этого ученые использовали достаточно простую двумерную модель, в которой турбулентный слой вязкой среды ограничивается двумя стенками, на одной из которых температура распределена неравномерно. Чтобы можно было смоделировать крупномасштабную систему (ее размер в горизонтальном направлении соответствует примерно около 10 километрам на Земле) без учета совсем маленьких вихрей, ученые предложили использовать приближенную модель, полученную за счет пространственного усреднения уравнений Навье — Стокса. Основная задача при таком усреднении — правильно подобрать параметры, которые характеризуют возникающее в системе напряжение турбулентного трения, которое и описывает влияние всех турбулентных вихрей небольших размеров. В данной работе ученым удалось сделать это, сравнив по ключевым характеристиками картины течений, полученные с помощью точного решения уравнений Навье — Стокса и упрощенных моделей, показав, что таким образом можно описывать динамику подобных систем.

В результате авторам работы удалось подробно описать механизм, по которому происходит образование упорядоченных конвективных потоков в атмосфере с периодической сменой направлений. Оказалось, что сначала из-за неоднородного распределения температур на нижней стенки в системе происходит образование двухслойной структуры. Снизу образуется устойчивый слой с периодическим полем вертикальных скоростей, которое слабо меняется с течением времени. Над ним формируется второй слой с конвективным течением, в котором возникает турбулентная волна. А нелинейное взаимодействие между этими слоями приводит к периодической смене направления горизонтальной скорости с периодом значительно больше периода самой турбулентной волны.

При этом единственное отличие точного решения от приближенного — степень детализации структуры течения в распространяющейся от нижней стенки турбулентной волны. Из-за этого полностью физический процесс описать упрощенный подход пока не позволяет, тем не менее, основные базовые закономерности установить удалось, и в отличие от точного решения, приближенные модели дают возможность изучить динамику довольно больших систем на длительных промежутках времени. В частности, ученые показали, что при небольших значениях числа Прандтля, которое характеризует теплоперенос в вязких средах, происходит увеличение горизонтальной скорости. Поэтому точное значение этого параметра должно учитываться при моделировании подобных процессов, происходящих в газовых оболочках звезд.

Ученые отмечают, что в дальнейшем уточнение масштабного спектра кинетической энергии в турбулентных атмосферных потоках поможет сделать приближенные модели более подробными и точными, что позволит использовать их для описания многих астрофизических и геофизических процессов.

Правильное описание каскадной системы вихрей — одна из ключевых задач при исследовании и моделировании турбулентных потоков. Например, недавно ученые показали, что диссипация, которая происходит при передаче энергии между вихрями разного размера, определяет многие процессы в турбулентных океанических течениях. Помочь при моделировании таких процессов может правильный выбор инвариантов, одним из которых для таких потоков оказалась гидродинамическая спиральность.

https://nplus1.ru/news/2018/06/18/turbulent-tropical-wind

Категория: Теория | Просмотров: 725 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0

Последние новости

Социальные сети вредят детскому мозгу и развивают СДВГ (0)

Потепление значительно затронуло четверть поверхности мирового океана (0)

Высокая доза вакцины от гриппа снизила риск госпитализации среди пожилых (0)

Цинга привела к легочной гипертензии у швейцарки (0)

Заболеваемость малярией в мире выросла (10)

Диабет в несколько раз повысил риск внезапной сердечной смерти (9)

Зачем человеку карта родинок и как она снижает риск рака (12)

Эффективность одной дозы вакцины от ВПЧ подтвердили в крупных испытаниях (12)

Врожденная вирусная инфекция Зика повысила риск госпитализации из-за эпилепсии у детей (13)

Фтор в питьевой воде признали безвредным (25)

Госпитализация из-за инфекций увеличила риск развития деменции на 83% (12)

Объяснили, как возникает волчанка (41)

Анорексия. Риски для здоровья и параллели с шизофренией (34)

В Эфиопии зарегистрирована первая вспышка лихорадки Марбург (34)

Головная боль затронула каждого третьего жителя Земли (37)

Заболеваемость детей и подростков гипертензией почти удвоилась за 20 лет (41)

Колхицин снизил риск инфаркта и инсульта при сердечно-сосудистых заболеваниях (30)

Зарегистрирована первая смерть от аллергии на мясо после укуса клеща (38)

Заболеваемость туберкулезом в мире снизилась в 2024 году (42)

Диабет, инсулин и глюкоза, что важно знать даже здоровым людям (30)

Нейробиологи объяснили забывание близких при болезни Альцгеймера (27)

Факты о работе дыхательной системы человека (39)

Разработан прототип устройства для лечения рака (33)

Микродозинг ЛСД на дому уменьшил проявления большой депрессии (31)

Клинический самогипноз помог при менопаузальных приливах (30)

Недосып заставил мозг заняться важной «уборкой» в рабочее время (55)

Ускоренную потерю зубов связали с повышенным риском смерти у пожилых (37)

«Невозможные» землетрясения удалось объяснить (42)

Одинаковые физупражнения по-разному повлияли на сердце мужчин и женщин (25)

Свет по ночам связали с ростом риска сердечно-сосудистых заболеваний (40)

Создали носимый датчик для предупреждения об опасном УФ-излучении (35)

Новый метод за полчаса уничтожил 92% клеток рака кожи и 50% клеток колоректального рака (41)

У мужчин, страдавших ожирением в детстве, оказались более короткие пенисы (32)

Колхицин оказался бесполезен при долгом ковиде (40)

Умные кольца Oura научатся выявлять признаки гипертонии (26)

НАСА разработало технологию, которая может предсказать цунами (31)

Новая классификация приписала ожирение почти 70% американцев (27)

Открытое плацебо повысило качество жизни при мигрени (35)

Отказ от курения в пожилом возрасте замедлил снижение когнитивных функций (31)

Объяснили причину различия болевого порога у мужчин и женщин (79)

Диетологи предупредили о негативном эффекте из-за приема витамина D2 (43)

Как привычка мастурбировать меняется с возрастом (36)

Ущерб от инсульта обратили с помощью стволовых клеток (35)

Число жертв вспышки лихорадки Эбола в Конго достигло 35 человек (44)

Генная терапия замедлила прогрессирование болезни Хантингтона (43)

Место накопления жира в организме повлияло на риск развития рака (47)

Кетодиета защитила от ожирения, но навредила печени (38)

Спутники запечатлели самый сильный тайфун 2025 года (51)

Новое лекарство меняет метаболизм для постоянной потери веса (38)

Втирание вакцины оказалось эффективнее инъекций (45)

Поиск


Популярное

На Восточное побережье США надвигается "Франкеншторм". Он уже забрал 20 жизней (28666)

Человечество вступило в эпоху природных катаклизмов (19563)

Эпидемия бубонной чумы вспыхнула на Мадагаскаре (10527)

«Сэнди» признан вторым самым дорогим ураганом в истории США (10427)

Супервулкан может проснуться в любой момент (8832)

Сегодня по всему миру произошло 49 землетрясений (7350)

30 тысяч человек умирает ежегодно от амариллеза (6858)

Большая грудь сокращает жизнь на годы (5833)

Остров ВИЗЕния (5572)

Англия: зима в начале мая (5329)

Гигантская Фабианская дыра продолжает расти (5247)

Карнавал в Венеции начался с наводнения (5232)

Гипотеза о СПИД (5088)

Селевой поток опять обрушился на уезд Илян (5017)

В Москву идет жара (4890)

Число пострадавших от наводнения в Мордовии достигло 4,5 тысяч человек, подтоплено более 2 тысяч домов (4881)

Вода в реке Белой в Адыгее не может очиститься из-за 5-километрового оползня (4828)

Ураган в Москве 06.05.2012 (4821)

В Англии уходящий год признан самым дождливым в истории метеонаблюдений (4769)

Десятки домов затоплены в Узбекистане в результате наводнения (4735)

Из-за извержения Попокатепетля в Мехико объявлен высший уровень опасности (4700)

Ученые установили точную дату Всемирного потопа (4683)

Йеллоустонский супервулкан (4673)

Пятидесятиградусные морозы пришли в Якутию (4666)

Землетрясение в Армении (4663)

Семь новых природных чудес света (4656)

Самые большие и опасные вулканы мира (4654)

На планете появился новый вид облаков - Асператус (4636)

Вулкан Санторин, погубивший минойскую цивилизацию на Крите, вышел из многолетней спячки (4599)

Жара в Норильске побила 30-летний рекорд (4585)

Совсем скоро человечество ждёт всемирная катастрофа (4538)

В Крыму зарегистрировали землетрясение мощностью 1-2 балла по шкале Рихтера (4460)

Власти борятся с наводнением на Бали (4433)

Как мы измеряем силу землетрясений? (4385)

Самые удивительные природные феномены (4268)

Йеллоустоун взорвется осенью и в мире начнется Апокалипсис (4218)

Изменение климата (4152)

Зимняя гроза на Кузбассе (4140)

У островов Фиджи произошло землетрясение магнитудой 5,5 (4033)

Волну-убийцу создали в обычном бассейне (4023)

Copyright Sergo © 2012-2025

Яндекс.Метрика