Адиабатический градиент температуры

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Адиабати́ческий градие́нт температу́ры — вертикальный градиент температуры в идеальном газе, находящемся в состоянии гидростатического равновесия в поле силы тяжести в адиабатических условиях.

Для жидкости или газа, находящемся в состоянии механического равновесия в поле силы тяжести справедливо уравнение гидростатики

где  — давление,  — плотность,  — ускорение свободного падения, — вертикальная координата.

Идеальный газ подчиняется уравнению состояния Клайперона — Менделеева

где  — газовая постоянная,  — абсолютная температура.

Если в газе протекает адиабатический процесс, то для него справедливо также и уравнение Пуассона, которое в дифференциальной форме имеет вид

где  — показатель адиабаты, и  — удельные теплоёмкости газа соответственно в изобарном и изохорном процессах.

Объединяя уравнения (1), (2), (3) и учитывая соотношение Майера, получаем, что

Полученное значение вертикального градиента температуры и есть «адиабатический градиент температуры».

(В метеорологии направление вертикального градиента принято противоположным относительно направления градиента, определённого в математике. Соответственно величину называют «сухоадиабатический градиент» (температуры).)

Условие возникновения конвекции[править | править код]

Считается, что если вертикальный градиент температуры в сухой атмосфере равен адиабатическому (4), то атмосфера находится в гидростатическом равновесии.

В случае, если то атмосфера стратифицирована неустойчиво — в ней развивается конвекция,
в случае, если то атмосфера стратифицирована устойчиво — в ней конвекция подавляется.

Этот критерий является одним из фундаментальных принципов метеорологии.

Используя понятие потенциальной температуры и учитывая, что

условие возникновения конвекции в атмосфере приводится также к виду

если то атмосфера стратифицирована неустойчиво,
если то атмосфера стратифицирована устойчиво.

См. также[править | править код]

Литература[править | править код]

  • Адиабатический градиент температуры // Метеорологический словарь.
  • Халтинер Дж., Мартин Ф. Динамическая и физическая метеорология.— М.: Иностранная литература.—1960.—436 с.
  • Тверской П. Н. Курс метеорологии. (Физика атмосферы). Л.: Гидрометеоиздат.— 1962.— 700 с.
  • Динамическая метеорология.(Под редакцией Д. Л. Лайхтмана). Л.: Гидрометеоиздат.— 1976.— 607 с.
  • Матвеев Л. Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат.— 1984.— 752 с.
  • Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика Т. 6. Гидродинамика. М.: Наука.— 1988.— 736 с. (см. § 4)