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1、力学知识在大气运动中应用 中图分类号:G622文献标识码:B文章编号:1002-7661(2015)23-237-02 一、大气运动的原理分析 分析上图可知: 图(一):地面均匀,等压线为平行直线,且随海拔升高而递减 图(二):A地受热,气体膨胀上升;B地,C地冷却,气体收缩下沉;引起大气上升,下降垂直运动。 图(三):由图二可得由于冷热不均导致大气垂直运动,引起了同一水平面上的气压不等,使平行等压线发生弯曲变形,形成高气压和低气压,使气体在水平方向上,从高压区流向低压区,从而产生水平气压梯度力。形成大气最简单的运动---热力环
2、流。 总结:由于冷热不均引起大气上升,下降的垂直运动,导致水平气压差异,产生是盆腔炎梯度力。(记作F) 二、大气水平气压梯度力F 1、水平气压梯度力F的性质: (1)由高气压指向低气压; (2)力的方向垂直于等压线。 2、水平气压梯度力F的意义: (1)形成风的直接原因;6 (2)推动大气运动的原动力。 三,地转偏向力(记作N) 1、由于地球自转而产生了地转偏向力地转偏向力N的性质: (1)力的大小:地转偏向力的大小从赤道向两极递增,赤道为零,纬度越高,地转偏向力越大。 (2)力的偏向:北半球向右偏,南半球向左偏,赤
3、道无偏向。 (3)地转偏向力始终垂直于物体水平运动的方向 四、几种力在地区运动中应用 1、大气水平运动中应用 (1)在水平气压梯度力和地转偏向力作用下: 如图所示,初始状态时,初速度为零,空气质点在水平气压梯度力作用下,质点垂直于等压线,由高压向低压运动。但空气质点一旦作水平运动,同时就会受到地转偏向力的作用,使运动方向发生偏向。最终偏转到方向与等压线平行。这个过程主要是空气质点受两个力作用,即水平气压梯度力和地转偏向力的合成的过程,逐步建立平衡的过程。在这个过程中,空气质点始终按两个力的合力方向运动,水平气压梯度力始终垂直于等压
4、线,地转偏向力始终垂直于物体运动方向,图示为北半球,地转偏向力始终向右偏最后,方向平行于等压线,,此时水平气压梯度力和地转偏向力大小相等,方向相反且在一条直线上,其合力为零,达到平衡状态。空气运动不再偏转而做惯性运动,形成平行于等压线吹的稳定风,通常把这个风称为地转风。6 (2)在水平气压梯度力,地转偏向力和摩擦力三个力作用形成的近地面风。如图: 当水平气压梯度力,地转偏向力的合力与摩擦力达到平衡时,形成斜穿等压线吹的风。即风向与等压线有夹角的风,这就是近地面风。摩擦力的方向始终与风向相反,而水平气压梯度力垂直于等压线,地转偏向力垂直于
5、水平物体运动方向。 摩擦力的大小与风向与等压线夹角大小成正相关,即摩擦力大,夹角大;摩擦力小,夹角小;摩擦力为零,即夹角为零 2、水平气压梯度力和地转偏向力气旋和反气旋大气运动中应用 (1)水平气压梯度力和地转偏向力在气旋中运用:如图 气压场中心气压低于四周气压,取A,B,C,D四点分析四质点的受力。水平气压梯度力作用下,气体由四周向中心运动,同时受地转偏向力作用,北半球向右偏,其合力方向形成逆时针,气体在北半球成逆时针运动。 (2)水平气压梯度力和地转偏向力在反气旋中运用:如图: 气压场中心气压高于四周,取ABCD四点。分析四
6、质点的受力,先受水平气压梯度力作用下,气体由中心向四周运动。同时受地转偏向力作用,北半球向右偏,其合力方向使气体作顺时针方向运动。 3、在大气环流中运用6 (1)低纬环流:如图;由图可知,赤道地区接受太阳辐射多,热一些,而两极地区接受太阳辐射少,冷一些。赤道地区热,空气膨胀上升,在水平气压梯度力作用下,气体由赤道上空向两极流,即初始风向为南风,同时受地转偏向力作用,由南风偏转成西南风,进一步偏转而成西风。这样来自赤道上空的气流就不能再向继续向北流,而是变成自西向东运行了。由于赤道上空的空气源源不断地流过来,又不能向北进,便在北纬30°N
7、附近堆积,气体下沉,致使近地面气压升高,形成副热带高气压带。 在近地面,在水平气压梯度力和地转偏向力作用下,气体由副热带高气压带向南北两侧流出。向南的一支气流,流向赤道低气压带,在地转偏向力作用下逐渐偏转成东北信风。东北信风和南半球东南信风在赤道附近辐合上升。这样,在赤道与副热带地区之间便形成了低纬环流。 (2)中纬环流与高纬环流:在近地面,从副热带高气压带向北流的一支气流,在地转偏向力作用下,逐渐右偏成西南风称为盛行西风带。从极地高压带向南流的气流,在地转偏向力作用下,向右偏成东北风,称为极地东风。较暖的盛行西风与寒冷的极地东风在北纬
8、60°N附近相遇形成极锋。暖而轻的气流爬升到冷而重的气流之上,形成了副极地上升气流。故形成副极地气压带。 在南半球,同样存在着低纬,中纬,高纬三个环流圈。由于南半球地转偏向力向
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