Геострофический ветер

Простейший вид движения воздуха, который можно пред­ставить теоретически - прямолинейное равномерное дви­жение воздуха без трения. Такое движение при отклоняющей силе, от­личной от нуля, называют геострофическим ветром.

При геострофическом ветре, кроме движущей силы гради­ента G, на воздух действует еще отклоняющая сила вращения Земли А. Поскольку движение предпола­гается равномерным, обе силы уравновешиваются, т. е. равны по модулю и направлены взаимно противоположно. Отклоняю­щая сила вращения Земли в северном полушарии направлена под прямым углом к скорости движения вправо. Отсюда сле­дует, что сила градиента, равная ей по величине, должна быть направлена под прямым углом к скорости влево. А так как под прямым углом к градиенту лежит изобара, то это значит, что геострофический ветер дует вдоль изобар, оставляя низкое давление слева (рис.6.31). В южном полушарии, где отклоняю­щая сила вращения Земли направлена влево, геострофический ветер должен дуть, оставляя низкое давление справа.

G

Рис.6.31. Геострофический ветер

Скорость геострофического ветра легко найти, записав условие рав­новесия действующих сил:

= 2ωυ_gsinφ (6.7.3)

Здесь υ_g – скорость геострофического ветра. Отсюда:

(6.7.4)

Таким образом, скорость геострофического ветра прямо пропорциональна барическому градиенту. Другими словами, чем гуще на карте абсолютной барической топографии расположены изогипсы (или изобары на карте приземного давления), тем сильнее ветер.

Ветер у земной поверхности всегда отличается от геостро­фического ветра по скорости и по направлению. Это происходит потому, что у земной поверхности достаточно велика сила трения, которая для геострофического ветра предполагается равной нулю. Но в свободной атмосфере, примерно начиная с высоты 1000 м, действительный ветер уже очень близок к геострофическому, т.е. дует приблизительно по изобарам со скоростью, определяемой формулой (6.7.4). Сила трения на этой высоте и выше так мала, что ею можно пренебречь. Наконец, хотя действительный ветер, как правило, не является вполне равномерным движением, все же ускорения в атмосфере обычно невелики. Итак, в свободной атмосфере на больших высотах, действительный ветер отличается от геострофического по направлению всего на несколько градусов, а скорость близка к геострофической, отличаясь на пренебрежимую величину.