天气学原理和方法 - 图文

净空气总压力

④讨论: 方向 2. 地心引力

① 定义: 地球对单位质量的空气块所施加的万有引力

大小:气压梯度力的大小与气压梯度成正比,与空气密度成反比 方向:气压梯度力的方向指向

的方向,即由高压指向低压的

② 表达式

K:万有引力常量 M:地球质量 a:到地心的距离 ③ 推导:

(1.2)

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图1.1.3 地心引力受力分析图 ④ 讨论: 大小: 不变,常数 方向: 指向地球心 3. 惯性离心力 ① 定义:

观测者站在旋转地球外观测单位质量空气块所受到一个向心力

观测它的运动,发现它是静止的,这

的作用,但站在转动地球上(

必然引入一个与向心力大小相同,方向相反的力,此力称为惯性离心力。 ② 表达式 ③ 推导:

(1.5)

代入,则

图1.1.4 旋转坐标系中的惯性离心力 ④ 讨论:

4. 重力

大小:

与纬度成反比,赤道处最大

方向:在纬圈平面内,垂直地轴指向内

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① 定义: 地心引力与惯性离心力的合力

图1.1.5 重 力

② 表达式: ③ 讨论:

5. 地转偏向力 ① 定义:

大小:随纬度增大而增大 方向:垂直地球表面指向内

(1.8)

观测者站在转动地球上观测单位质量空气块运动( ),发

现在北半球有一个向右偏的力,在南半球它向左偏。此力就称为地转偏向力。 ② 表达式 ③ 推导:

(1.7)

见《流体力学》

图1.1.6

地转偏向力

④ 讨论:

大小: 与 成正比,与夹角也成正比

,指向右(北半球)

的大小

方向:垂直地轴和※

只能改变运动方向,但不能改变

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6. 摩擦力

这里所说的摩擦力是指大气因具有粘性,当有相对运动时所受到的一种粘性力。

第二节 基本方程组

一. 运动方程 运动方程

(1.16)

二. 状态方程 状态方程

三. 连续方程

1. 各种形式的连续方程 (1).

质量散度形式的连续方程:

(2).

速度散度形式的连续方程: (3).

不可压缩流体的连续方程:

2. 质量散度形式的连续方程的推导 单位时间 方向流入A 面的质量

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