Типы волновых

движений в атмосфере

Стоячие волны

Миска с обычной водой поставленная на крышку стиральной машины.

В результате действия вибрации работающей машины на поверхности воды возникают стоячие волны, различные при разных режимах работы стиральной машины.

Стоячие и бегущие волны

СТОЯЧИЕ ВОЛНЫ, укладывающиеся вдоль круга широты.

Широта показана тонкой линией, n – число полных волн, укладывающихся вдоль нее.

Классификация по направлению распространения

Уравнения динамики – общая база для описания атмосферных волн

0 0

0 0 0

10

10

0

0

для замыкания - политропность атмосферыg

R

u u u u pu v w l v

t x y z x

v v v v pu v w l u

t x y z y

pg

z

u v wu v w

t x y z x y z

p T

p T

p T

p T

0 01

pdp dp

p dt dtgg R

Любой предмет, совершающий возвратно-поступательные движения (камертон, струна рояля или гитары, наши голосовые связки и т.д.), вызывает в воздухе попеременное уменьшение или увеличение плотности. Движения одних молекул воздуха передаются другим молекулам, в результате чего в пространстве распространяются периодически повторяющиеся зоны увеличения и уменьшения плотности. Они-то и представляют собой звуковую волну

Звук –единственный вид продольных волн в атмосфере

Математическое и физическое описание звуковых волн

10 и 0

после ряда упрощений получается уравнение звуковых волн

2 при

2

22

2

u u p p p uu u p

t x x t x x

p p' i ( x ct )u u p' p'( x,t ) Aet x t x x

p'( x,t ) p'( x,t )i p'( x,t ) i p'( x,t

x x

2

2 22

2подставив в исходное, получим

) p'

p'i p' u p' i u c p'

t t x

u u p' i u c p' u c p't x t x

2 2u c p'

откуда где

p'

p gc u u RT ,g R

Схема возбуждения одномерных звуковых волн в неподвижном воздухе

Звуковые волны делятся:

• слышимый звук - от - 20 Гц (17 м ) - до 20 000 Гц (17 мм); • инфразвук ниже 20 Гц; • ультразвук выше 20 000 Гц.• Скорость звука зависит от упругих свойств среды и от

температуры, например: • в воздухе V = 331 м/с ( при t=0оС) и V= 3317 м/с (при t=10 С); • в воде V = 1400 м/с: в стали V=5000 м/с.• Звук, издаваемый гармонически колеблющимся телом,

называется музыкальным тоном. • Звуковые волны не имеют дисперсии в атмосфере, их фазовая

скорость совпадает с групповой, поэтому они распространяются без изменения формы волновых пакетов.

• Именно поэтому мы различаем звуки, а не погружены в хаос из шумов.

Полезные факты

Не путать высоту, т. е. тон звука, с силой его!

Высота звука зависит от частоты колебаний. А сила – от амплитуды

Звуковой барьер

Перед головной частью образуется уплотнение воздуха. От этого уплотнения расходится во все стороны головная волна. Позади летящего снаряда образуется зона разреженного воздуха: пустота, которую оставил позади себя снаряд, вытолкнувший частицы воздуха, еще не успевает заполниться

Гравитационные волны – представляют в атмосфере вертикально поперечные

волны

Так как большая глубина, жидкости лежит слева от линии А, то масса, находящаяся над некоторой точкой, расположенной левее А, и лежащая на заданной горизонтальной поверхности, будет больше, чем лежащая на той же горизонтальной поверхности масса, находящаяся над точкой, расположенной правее А. Тогда в течение следующего очень короткого промежутка времени At жидкость по всей линии А будет двигаться. направо, тогда как жидкость по всей линии В будет все еще неподвижна. Таким образом, первоначальная деформация поверхности раздела распространится направо от А и по симметрии налево от А'.

Описание гравитационных волн на поверхности скачка плотности

(например, вода-воздух)

1 2 0 используем формулу:1 2 1 2

1 1тогда получим при и градиент в 02 2

gp p ,z x x z x, ,

( z ) ( z )f ( x,z )

f ( x,z )dx dx f ( x, ) f ( x, )z z z z

( z ) ( z )

H H h( x ),

h( x )

форме: 1 2

21 01

0 0

21 0 и 01

1 2 1

p hg

x x

u u hu g

t x x

u w uh wz h( t ,x )x z x

u' u' h' h' h' h'u g u H

t x x t x x

i ( x ct )h'( x,t ) Ae , при c u gH

Подветренные горные волны и чечевицеобразные облака

Облачные улицы (нижний неустойчивый слой покрыт сильной инверсией)

А теперь перейдем к волнам Россби

• О лабораторных экспериментах:

• http://paoc.mit.edu/labweb/experiments.htm

Как волны Россби выглядят на картах

Вертикальный разрез части волны Россби

Следы невиданных….(чудеса из Интернета)

«Фотография сделана вечером, в начале одиннадцатого. На грунтовой дороге между 2 полями (одно - пашня, другое - пшеница). Место достаточно безлюдное.

Гуляла там с собакой и решила сделать фотографию на память. Вот, что из этого получилось.

Что это или кто это - пусть каждый решает сам для себя, но могу сказать точно, что это не животное, не птица, не насекомое, иначе бы и я, и, тем более, моя собака среагировали на них».