作用于空氣微團(tuán)水平方向的力

1、12022-2-21項(xiàng)目一項(xiàng)目一 氣象學(xué)基礎(chǔ)知識氣象學(xué)基礎(chǔ)知識作用于空氣微團(tuán)水平方向的力作用于空氣微團(tuán)水平方向的力1、水平氣壓梯度力Gno由于水平方向氣壓分布不均勻，由于水平方向氣壓分布不均勻， 會(huì)產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生使空氣作水平運(yùn)動(dòng)的力，稱為水平氣壓梯使空氣作水平運(yùn)動(dòng)的力，稱為水平氣壓梯度力。度力。o在這個(gè)力的作用下，大氣由高氣壓區(qū)向低在這個(gè)力的作用下，大氣由高氣壓區(qū)向低氣壓區(qū)做運(yùn)動(dòng)，這就形成了風(fēng)。氣壓區(qū)做運(yùn)動(dòng)，這就形成了風(fēng)。o水平氣壓梯度力是水平氣壓梯度力是使空氣產(chǎn)生水平運(yùn)動(dòng)的使空氣產(chǎn)生水平運(yùn)動(dòng)的直接原因，形成風(fēng)的原動(dòng)力。直接原因，形成風(fēng)的原動(dòng)力。2、水平氣壓梯度力表示o氣象學(xué)中，通常研究單位質(zhì)量的

2、空氣微團(tuán)，其所氣象學(xué)中，通常研究單位質(zhì)量的空氣微團(tuán)，其所受的水平氣壓梯度力表達(dá)式為：受的水平氣壓梯度力表達(dá)式為：o與水平氣壓梯度成正比，與空氣密度成反比。與水平氣壓梯度成正比，與空氣密度成反比。o與水平氣壓梯度的方向相同，由高壓指向低壓。與水平氣壓梯度的方向相同，由高壓指向低壓。o若氣壓梯度值不為零時(shí)，則水平氣壓梯度力不為若氣壓梯度值不為零時(shí)，則水平氣壓梯度力不為零零，空氣在水平氣壓梯度力的作用下，產(chǎn)生由高，空氣在水平氣壓梯度力的作用下，產(chǎn)生由高壓流向低壓的運(yùn)動(dòng)。壓流向低壓的運(yùn)動(dòng)。np1Gn100010051010水平氣壓水平氣壓梯度力梯度力a. 垂直于垂直于等壓線等壓線b .b .由高壓由高

3、壓指向低壓指向低壓氣壓氣壓梯度力梯度力：氣壓梯度力P1、P2為等壓線，其中P1氣壓值較P2大等壓線相距越近，氣壓梯度力越大等壓線相距越遠(yuǎn)，氣壓梯度力越小低低高高低低高高P1P2P2P1因此在地面天氣圖上，等壓線密集處，因此在地面天氣圖上，等壓線密集處，水平氣壓梯度和梯度力大，地面風(fēng)大；水平氣壓梯度和梯度力大，地面風(fēng)大；反之，風(fēng)小。反之，風(fēng)小。2、水平地轉(zhuǎn)偏向力AnoAn的大小與風(fēng)速和所在緯度的正弦成正比。的大小與風(fēng)速和所在緯度的正弦成正比。oAn只有當(dāng)物體相對于地面運(yùn)動(dòng)時(shí)才產(chǎn)生，靜止只有當(dāng)物體相對于地面運(yùn)動(dòng)時(shí)才產(chǎn)生，靜止時(shí)，不受時(shí)，不受An的作用；的作用；oAn與運(yùn)動(dòng)方向垂直，北半球偏向運(yùn)動(dòng)方

4、向的右與運(yùn)動(dòng)方向垂直，北半球偏向運(yùn)動(dòng)方向的右方（南半球偏向左方）。方（南半球偏向左方）。oAn的方向恒垂直于運(yùn)動(dòng)方向，故它只能改變空的方向恒垂直于運(yùn)動(dòng)方向，故它只能改變空氣的運(yùn)動(dòng)方向，而不能改變運(yùn)動(dòng)速度的大小。氣的運(yùn)動(dòng)方向，而不能改變運(yùn)動(dòng)速度的大小。sin2An100010051010水平氣壓水平氣壓梯度力梯度力地轉(zhuǎn)偏向力地轉(zhuǎn)偏向力（北半球）（北半球）a.a.北半球向右偏，北半球向右偏， 南半球向左偏；南半球向左偏；b.b.垂直于空氣的運(yùn)動(dòng)垂直于空氣的運(yùn)動(dòng) 方向方向( (即風(fēng)向即風(fēng)向) )；c.c.由低緯向由低緯向 高緯增大；高緯增大；3、慣性離心力Co當(dāng)空氣質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，必然要受慣當(dāng)空氣

5、質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，必然要受慣性離心力的作用，其大小與質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的性離心力的作用，其大小與質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的線速度成正比，與曲率半徑成反比。線速度成正比，與曲率半徑成反比。2C 4、摩擦力Ro在摩擦層中，空氣質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)要考慮摩擦在摩擦層中，空氣質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)要考慮摩擦力的作用，主要指外摩擦力，即地表對力的作用，主要指外摩擦力，即地表對空氣運(yùn)動(dòng)的阻力。其大小與風(fēng)速成正比，空氣運(yùn)動(dòng)的阻力。其大小與風(fēng)速成正比，方向與風(fēng)速的方向相反。方向與風(fēng)速的方向相反。R作用于空氣的力 當(dāng)空氣質(zhì)點(diǎn)作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到慣性離心力的作用。其大小為： 式中C為慣性離心力；V為空氣質(zhì)點(diǎn)的線速度；r為運(yùn)動(dòng)軌跡的曲率半徑。水平氣壓梯度是由高壓指向低

6、壓的方向上(垂直于等壓線方向)，單位距離內(nèi)氣壓的改變量。其數(shù)值為 其中p為n距離內(nèi)氣壓的改變量。氣壓梯度力的數(shù)值為： 摩擦力(R)的方向和運(yùn)動(dòng)方向相反，其大小和運(yùn)動(dòng)速度成正比： R-KV 式中K是摩擦系數(shù)，V為運(yùn)動(dòng)速度。 在轉(zhuǎn)動(dòng)的地球上，空氣除了受到氣壓梯度力的作在轉(zhuǎn)動(dòng)的地球上，空氣除了受到氣壓梯度力的作用外，還受到由于地球自轉(zhuǎn)所造成的地轉(zhuǎn)偏向力的作用外，還受到由于地球自轉(zhuǎn)所造成的地轉(zhuǎn)偏向力的作用。水平地轉(zhuǎn)偏向力的大小可由下式表示：用。水平地轉(zhuǎn)偏向力的大小可由下式表示： A2 V s in 式中式中 為地球自轉(zhuǎn)角速度，等于為地球自轉(zhuǎn)角速度，等于7.292xl0-5秒秒-1，V為風(fēng)速；為風(fēng)速；

7、為緯度。為緯度。 （1）與風(fēng)速成正比）與風(fēng)速成正比 （2）與緯度的正弦成正比）與緯度的正弦成正比（3）不論空氣運(yùn)動(dòng)方向怎樣改變，地轉(zhuǎn)偏向力總是）不論空氣運(yùn)動(dòng)方向怎樣改變，地轉(zhuǎn)偏向力總是垂直于運(yùn)動(dòng)方向。在北半球，地轉(zhuǎn)偏向力指向運(yùn)動(dòng)方垂直于運(yùn)動(dòng)方向。在北半球，地轉(zhuǎn)偏向力指向運(yùn)動(dòng)方向的右方；在南半球指向左方。地轉(zhuǎn)偏向力只能改變向的右方；在南半球指向左方。地轉(zhuǎn)偏向力只能改變運(yùn)動(dòng)的方向，不改變空氣相對地球的運(yùn)動(dòng)速度。運(yùn)動(dòng)的方向，不改變空氣相對地球的運(yùn)動(dòng)速度。5、總結(jié)o上述四種力都是在水平方向上作用于空氣上述四種力都是在水平方向上作用于空氣微團(tuán)的力，它們對空氣運(yùn)動(dòng)的影響是不一微團(tuán)的力，它們對空氣運(yùn)動(dòng)的影響是不一樣