Геострофический ветер
Простейший вид движения воздуха, который можно представить теоретически, — это прямолинейное равномерное движение без трения. Такое движение при отклоняющей силе, отличной от нуля, называют геострофическим ветром.
При геострофическом ветре, кроме движущей силы градиента G = - 1/ρ*dp/dn на воздух действует еще отклоняющая сила вращения Земли A = 2ω*sinφ*V. Поскольку движение предполагается равномерным, обе силы уравновешиваются, т. е. равны по величине 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. 4.21).
Рис.4.21. Геострофический ветер. G — сила барического градиента, А — отклоняющая сила вращения Земли, V — скорость ветра.
В южном полушарии, где отклоняющая сила вращения Земли направлена влево, геострофичёский ветер должен дуть, оставляя низкое давление справа. Скорость геострофического ветра легко найти, написав условие равновесия действующих сил, т. е. приравняв их сумму нулю. Получим
откуда, решив уравнение, найдем для скорости геострофического ветра
Это значит, что скорость геострофического ветра прямо пропорциональна величине самого барического градиента. Чем больше градиент, т. е. чем гуще проходят изобары, тем сильнее ветер.
Подставим в формулу (2) числовые значения для плотности воздуха при стандартных условиях давления и температуры на уровне моря и для угловой скорости вращения Земли; выразим скорость ветра в метрах в секунду, а барический градиент — в миллибарах на 100 км. Тогда получим формулу (2) в рабочем виде, удобном для определения скорости геострофического ветра (на уровне моря) по величине градиента: