Геофизическая гидродинамика
Геофизическая гидродинамика, Астрофизическая гидродинамика — раздел гидродинамики, сконцентрированный на исследовании явлений и физических механизмов, действующих в естественных крупномасштабных турбулентных течениях жидкой или газовой сплошной среды на вращающихся объектах.
Предмет
Общие проблемы:
- Гидродинамическая неустойчивость.
- Теория турбулентности.
К геофизической гидродинамике относится :
- Динамическая метеорология — дисциплина, исследующая физические механизмы крупномасштабных движений в атмосфере Земли.
- — дисциплина, исследующая физические механизмы крупномасштабных движений в морях и океанах.
- — дисциплина, исследующая физические механизмы изменений климата.
- Геофизика, Геодинамика — в части изучения циркуляции в жидком ядре планеты, и, связанных с ней, движений континентов; изучения происхождения и периодических обращений планетарного магнитного поля.
- Планетология — в части изучения особенностей циркуляции в атмосферах планет.
К астрофизической гидродинамике относится:
- Исследование механизмов конвекции и общей циркуляции на Солнце и в других вращающихся звёздах.
- Исследование механизмов, управляющих движением газовых компонент во вращающихся галактиках.
- Аккреционные диски в тесных двойных системах, в ядрах галактик, протопланетных газо-пылевых облаках.
- Релятивистские струйные течения (Джеты).
- Исследование механизма происхождения магнитного поля и его переменности в астрофизических объектах.
- Гидродинамические эффекты в космологии, в том числе происхождение вращения (турбулентности) во Вселенной.
Все эти, казалось бы, далёкие друг от друга области наук, объединены подобными физическими механизмами, приводящими в движение общую циркуляцию турбулентной стратифицированной жидкости или газа, (в том числе электропроводящей), во вращающихся объектах.
Цели исследования
Главная практическая цель исследований в области геофизической гидродинамики — создание эффективного метода численного прогноза погоды на разные сроки, создание , метода предсказания опасных явлений погоды, разработка метода прогнозирования изменений геомагнитного поля. Исследования в области астрофизики имеют исключительную познавательную ценность, стимулирующие успехи в других областях астрономии и физики, формирующие современное мировоззрение.
Методы исследования
Поставленные задачи исследуются методами теоретической физики путём моделирования явлений системой дифференциальных уравнений гидродинамики, (магнитной гидродинамики), (), термодинамики, с учётом достижений теории турбулентности (), оптики сплошных сред, ядерной физики, математической физики. Математическая модель явления, в некоторых упрощённых случаях, поддаётся математическому анализу. В большинстве случаев, результат может быть получен только путём численного моделирования. Численное решение задач геофизической (астрофизической) гидродинамики, в том числе численный прогноз погоды, относится к самым сложным задачам вычислительной математики.
Основой геофизической гидродинамики являются уравнения движения вязкой жидкости Навье-Стокса, уравнение теплопроводности. После осреднения уравнений согласно методу Рейнольдса, они становятся применимыми к турбулентному состоянию. К фундаментальным принципам геофизической гидродинамики относятся также уравнение вихря, .
Источником данных для построения физических моделей в геофизической гидродинамике являются наблюдения за общей циркуляцией и отдельными явлениями в атмосфере Земли, в мировом океане, в атмосферах других планет и спутников планет, а также специальные натурные (в том числе и экспедиционные) исследования. Некоторые явления геофизической гидродинамики (цикл индекса или «васцилляция») удаётся смоделировать в лабораторных экспериментах. Наблюдательная астрономия (в радио, оптическом, рентгеновском и гамма) диапазонах поставляет данные для астрофизической гидродинамики.
Разные разделы геоастрофизической гидродинамики обогащают друг друга идеями, основанными на аналогии физических механизмов. Например, модель строения и динамики Солнца в значительной мере опирается на результаты, достигнутые в динамической метеорологии. Тоже можно сказать и о теории дисковой аккреции, в которой аналогия между явлением цикла индекса с переменностью рентгеновских звёзд и активизацией ядер галактик оказалась плодотворной.
Прикладные задачи
Достижения геофизической гидродинамики используются для решения различных прикладных задач. Прикладные задачи в геофизической гидродинамики решают прикладная метеорология, гидрология, океанология, глобальная экология.
Отраслевые периодические издания
- Geophysical, Astrophysical Fluid Dynamics. Gordon and Breach Science Publications Inc.
См. также
- Гидродинамика
- Магнитная гидродинамика
- Турбулентность
- Астрофизика
- Аккреционный диск
- Физика атмосферы
- Динамическая метеорология
- Океанология
- Гидрология
- Уравнение вихря
- Сила Кориолиса в гидроаэромеханике
Примечания
- Монин А. С. Солнечный цикл. Л.: Гидрометеоиздат,1980.-68 с.
- Кригель А. М. Численное моделирование гиротурбулентных колебаний светимости рентгеновских звёзд // Астрономический журнал, 1990.—67.— Вып.6.—С.1170—1180
- Кригель А. М. О природе периодической активизации вращающихся галактик // Астрофизика, 1991.—35.— Вып.1.—С.85—96
Литература
- Cushman-Roisin, Benoit; Beckers, Jean-Marie. Introduction to Geophysical Fluid Dynamics: Physical and Numerical Aspects (англ.). — Second. — Academic Press, 2011. — ISBN 978-0-12-088759-0.
- Gill, Adrian E. Atmosphere : Ocean dynamics. — [Nachdr.]. — New York: Academic Press, 1982. — ISBN 978-0122835223.
- McWilliams, James C. Fundamentals of geophysical fluid dynamics (англ.). — Cambridge: Cambridge University Press, 2006. — ISBN 9780521856379.
- Monin, A.S. Theoretical Geophysical Fluid Dynamics. — Dordrecht: Springer Netherlands, 1990. — ISBN 978-94-009-1880-1.
- Pedlosky, Joseph. Geophysical Fluid Dynamics. — Springer Science & Business Media, 2012. — ISBN 9781468400717.
- Salmon, Rick. Lectures on Geophysical Fluid Dynamics (англ.). — Oxford University Press, 1998. — ISBN 9780195355321.
- Vallis, Geoffrey K. Atmospheric and oceanic fluid dynamics : fundamentals and large-scale circulation (англ.). — Reprint. — Cambridge: Cambridge University Press, 2006. — ISBN 978-0521849692.
- Гилл А. Динамика атмосферы и океана.—М.: Мир.—1986.
- Горбацкий В. Г. Космическая газодинамика.—М.: Наука.—1977.—360 с.
- Должанский Ф. В. Лекции по геофизической гидродинамике.—М.: ИВМ РАН.—2006.—378 с.
- Кочин Н. Е., Кибель И. А., Розе Н. В. Теоретическая гидромеханика.—М.: ГИТТЛ.—1955.
- Монин А. С., Яглом А. М. Статистическая гидромеханика.—М.: Наука.—Часть 1.—1965.—639 с., Часть 2.—1967.—720 с.
- Монин А. С. Теоретические основы геофизической гидродинамики.—Л.: Гидрометеоиздат.—1988.—424 с.
- Педлоски Дж. Геофизическая гидродинамика. В двух томах.—М.: Мир.—1984.—398 с.
В статье не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску). |
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Геофизическая гидродинамика, Что такое Геофизическая гидродинамика? Что означает Геофизическая гидродинамика?
Geofizicheskaya gidrodinamika Astrofizicheskaya gidrodinamika razdel gidrodinamiki skoncentrirovannyj na issledovanii yavlenij i fizicheskih mehanizmov dejstvuyushih v estestvennyh krupnomasshtabnyh turbulentnyh techeniyah zhidkoj ili gazovoj sploshnoj sredy na vrashayushihsya obektah PredmetObshie problemy Gidrodinamicheskaya neustojchivost Teoriya turbulentnosti K geofizicheskoj gidrodinamike otnositsya Dinamicheskaya meteorologiya disciplina issleduyushaya fizicheskie mehanizmy krupnomasshtabnyh dvizhenij v atmosfere Zemli disciplina issleduyushaya fizicheskie mehanizmy krupnomasshtabnyh dvizhenij v moryah i okeanah disciplina issleduyushaya fizicheskie mehanizmy izmenenij klimata Geofizika Geodinamika v chasti izucheniya cirkulyacii v zhidkom yadre planety i svyazannyh s nej dvizhenij kontinentov izucheniya proishozhdeniya i periodicheskih obrashenij planetarnogo magnitnogo polya Planetologiya v chasti izucheniya osobennostej cirkulyacii v atmosferah planet K astrofizicheskoj gidrodinamike otnositsya Issledovanie mehanizmov konvekcii i obshej cirkulyacii na Solnce i v drugih vrashayushihsya zvyozdah Issledovanie mehanizmov upravlyayushih dvizheniem gazovyh komponent vo vrashayushihsya galaktikah Akkrecionnye diski v tesnyh dvojnyh sistemah v yadrah galaktik protoplanetnyh gazo pylevyh oblakah Relyativistskie strujnye techeniya Dzhety Issledovanie mehanizma proishozhdeniya magnitnogo polya i ego peremennosti v astrofizicheskih obektah Gidrodinamicheskie effekty v kosmologii v tom chisle proishozhdenie vrasheniya turbulentnosti vo Vselennoj Vse eti kazalos by dalyokie drug ot druga oblasti nauk obedineny podobnymi fizicheskimi mehanizmami privodyashimi v dvizhenie obshuyu cirkulyaciyu turbulentnoj stratificirovannoj zhidkosti ili gaza v tom chisle elektroprovodyashej vo vrashayushihsya obektah Celi issledovaniyaGlavnaya prakticheskaya cel issledovanij v oblasti geofizicheskoj gidrodinamiki sozdanie effektivnogo metoda chislennogo prognoza pogody na raznye sroki sozdanie metoda predskazaniya opasnyh yavlenij pogody razrabotka metoda prognozirovaniya izmenenij geomagnitnogo polya Issledovaniya v oblasti astrofiziki imeyut isklyuchitelnuyu poznavatelnuyu cennost stimuliruyushie uspehi v drugih oblastyah astronomii i fiziki formiruyushie sovremennoe mirovozzrenie Metody issledovaniyaPostavlennye zadachi issleduyutsya metodami teoreticheskoj fiziki putyom modelirovaniya yavlenij sistemoj differencialnyh uravnenij gidrodinamiki magnitnoj gidrodinamiki termodinamiki s uchyotom dostizhenij teorii turbulentnosti optiki sploshnyh sred yadernoj fiziki matematicheskoj fiziki Matematicheskaya model yavleniya v nekotoryh uproshyonnyh sluchayah poddayotsya matematicheskomu analizu V bolshinstve sluchaev rezultat mozhet byt poluchen tolko putyom chislennogo modelirovaniya Chislennoe reshenie zadach geofizicheskoj astrofizicheskoj gidrodinamiki v tom chisle chislennyj prognoz pogody otnositsya k samym slozhnym zadacham vychislitelnoj matematiki Osnovoj geofizicheskoj gidrodinamiki yavlyayutsya uravneniya dvizheniya vyazkoj zhidkosti Nave Stoksa uravnenie teploprovodnosti Posle osredneniya uravnenij soglasno metodu Rejnoldsa oni stanovyatsya primenimymi k turbulentnomu sostoyaniyu K fundamentalnym principam geofizicheskoj gidrodinamiki otnosyatsya takzhe uravnenie vihrya Istochnikom dannyh dlya postroeniya fizicheskih modelej v geofizicheskoj gidrodinamike yavlyayutsya nablyudeniya za obshej cirkulyaciej i otdelnymi yavleniyami v atmosfere Zemli v mirovom okeane v atmosferah drugih planet i sputnikov planet a takzhe specialnye naturnye v tom chisle i ekspedicionnye issledovaniya Nekotorye yavleniya geofizicheskoj gidrodinamiki cikl indeksa ili vascillyaciya udayotsya smodelirovat v laboratornyh eksperimentah Nablyudatelnaya astronomiya v radio opticheskom rentgenovskom i gamma diapazonah postavlyaet dannye dlya astrofizicheskoj gidrodinamiki Raznye razdely geoastrofizicheskoj gidrodinamiki obogashayut drug druga ideyami osnovannymi na analogii fizicheskih mehanizmov Naprimer model stroeniya i dinamiki Solnca v znachitelnoj mere opiraetsya na rezultaty dostignutye v dinamicheskoj meteorologii Tozhe mozhno skazat i o teorii diskovoj akkrecii v kotoroj analogiya mezhdu yavleniem cikla indeksa s peremennostyu rentgenovskih zvyozd i aktivizaciej yader galaktik okazalas plodotvornoj Prikladnye zadachiDostizheniya geofizicheskoj gidrodinamiki ispolzuyutsya dlya resheniya razlichnyh prikladnyh zadach Prikladnye zadachi v geofizicheskoj gidrodinamiki reshayut prikladnaya meteorologiya gidrologiya okeanologiya globalnaya ekologiya Otraslevye periodicheskie izdaniyaGeophysical Astrophysical Fluid Dynamics Gordon and Breach Science Publications Inc Sm takzheGidrodinamika Magnitnaya gidrodinamika Turbulentnost Astrofizika Akkrecionnyj disk Fizika atmosfery Dinamicheskaya meteorologiya Okeanologiya Gidrologiya Uravnenie vihrya Sila Koriolisa v gidroaeromehanikePrimechaniyaMonin A S Solnechnyj cikl L Gidrometeoizdat 1980 68 s Krigel A M Chislennoe modelirovanie giroturbulentnyh kolebanij svetimosti rentgenovskih zvyozd Astronomicheskij zhurnal 1990 67 Vyp 6 S 1170 1180 Krigel A M O prirode periodicheskoj aktivizacii vrashayushihsya galaktik Astrofizika 1991 35 Vyp 1 S 85 96LiteraturaCushman Roisin Benoit Beckers Jean Marie Introduction to Geophysical Fluid Dynamics Physical and Numerical Aspects angl Second Academic Press 2011 ISBN 978 0 12 088759 0 Gill Adrian E Atmosphere Ocean dynamics Nachdr New York Academic Press 1982 ISBN 978 0122835223 McWilliams James C Fundamentals of geophysical fluid dynamics angl Cambridge Cambridge University Press 2006 ISBN 9780521856379 Monin A S Theoretical Geophysical Fluid Dynamics Dordrecht Springer Netherlands 1990 ISBN 978 94 009 1880 1 Pedlosky Joseph Geophysical Fluid Dynamics Springer Science amp Business Media 2012 ISBN 9781468400717 Salmon Rick Lectures on Geophysical Fluid Dynamics angl Oxford University Press 1998 ISBN 9780195355321 Vallis Geoffrey K Atmospheric and oceanic fluid dynamics fundamentals and large scale circulation angl Reprint Cambridge Cambridge University Press 2006 ISBN 978 0521849692 Gill A Dinamika atmosfery i okeana M Mir 1986 Gorbackij V G Kosmicheskaya gazodinamika M Nauka 1977 360 s Dolzhanskij F V Lekcii po geofizicheskoj gidrodinamike M IVM RAN 2006 378 s Kochin N E Kibel I A Roze N V Teoreticheskaya gidromehanika M GITTL 1955 Monin A S Yaglom A M Statisticheskaya gidromehanika M Nauka Chast 1 1965 639 s Chast 2 1967 720 s Monin A S Teoreticheskie osnovy geofizicheskoj gidrodinamiki L Gidrometeoizdat 1988 424 s Pedloski Dzh Geofizicheskaya gidrodinamika V dvuh tomah M Mir 1984 398 s V state ne hvataet ssylok na istochniki sm rekomendacii po poisku Informaciya dolzhna byt proveryaema inache ona mozhet byt udalena Vy mozhete otredaktirovat statyu dobaviv ssylki na avtoritetnye istochniki v vide snosok 30 yanvarya 2014
