Атмосфера - это воздушная оболочка Земли, окружающая ее и вращающаяся вместе с ней. По химическому составу атмосфера представляет собой смесь газов, состоящую из 78% азота, 21% кислорода, а также инертных газов, водорода, углекислого газа, паров воды, на которые приходится около 1% объема. Кроме того, воздух содержит большое количество пыли и различных примесей, порождаемых геохимическими и биологическими процессами на поверхности Земли.

Масса атмосферы довольно велика и составляет 5,15 10 18 кг. Это значит, что каждый кубический метр окружающего нас воздуха весит около 1 кг. Вес воздуха, давящего на нас, называют атмосферным давлением. Среднее атмосферное давление на поверхности Земли равно 1 атм, или 760 мм ртутного столба. Это означает, что на каждый квадратный сантиметр нашего тела давит груз атмосферы массой в 1 кг. С высотой плотность и давление атмосферы быстро убывают.

В атмосфере есть районы с устойчивыми минимумами и максимумами температур и давлений. Так, в районе Исландии и Алеут-

ских островов располагается такая область, являющаяся традиционным местом рождения циклонов, определяющих погоду в Европе. А в Восточной Сибири область низкого давления летом сменяется областью высокого давления зимой. Неоднородность атмосферы вызывает перемещение воздушных масс - так появляются ветры.

Атмосфера Земли имеет слоистое строение, причем слои отличаются по физическим и химическим свойствам. Важнейшими из них являются температура и давление, изменение которых лежит в основе выделения атмосферных слоев. Таким образом, в атмосфере Земли выделяют: тропосферу, стратосферу, ионосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу.

Тропосфера - это нижний слой атмосферы, определяющий погоду на нашей планете. Его толщина - 10-18 км. С высотой падает давление и температура, опускаясь до -55°С. В тропосфере содержится основное количество водяных паров, образуются облака и формируются все виды осадков.

Следующий слой атмосферы - это стратосфера, простирающаяся до 50 км в высоту. Нижняя часть стратосферы имеет постоянную температуру, в верхней части наблюдается повышение температуры из-за поглощения солнечного излучения озоном.

Ионосфера - эта часть атмосферы, которая начинается с высоты 50 км. Ионосфера состоит из ионов - электрически заряженных частиц воздуха. Ионизация воздуха происходит под действием Солнца. Ионосфера обладает повышенной электропроводностью и в силу этого отражает короткие радиоволны, позволяя осуществлять дальнюю связь.

С высоты в 80 км начинается мезосфера, роль которой состоит в поглощении озоном, водяным паром и углекислым газом ультрафиолетовой радиации Солнца.

На высоте 90 - 200-400 км находится термосфера. В ней происходят основные процессы поглощения и преобразования солнечного ультрафиолетового и рентгеновского излучений. На высоте более 250 км постоянно дуют ураганные ветры, причиной которых считают космические излучения.

Верхняя область атмосферы, простирающаяся от 450-800 км до 2000-3000 км, называется экзосферой. В ней содержится атомарный кислород, гелий и водород. Часть этих частиц постоянно уходит в мировое пространство.

Результатом саморегулирующихся процессов в атмосфере Земли является климат нашей планеты. Это не то же самое, что погода, которая может меняться каждый день. Погода очень изменчива и зависит от колебаний тех взаимосвязанных процессов, в результате которых она формируется. Это - температура, ветры, давление, осадки. Погода в основном является результатом взаимодействия атмосферы с сушей и океаном.

Климат - это состояние погоды какого-либо региона за длительный промежуток времени. Он формируется в зависимости от географической широты, высоты над уровнем моря, воздушных потоков. Меньше влияют рельеф и тип почвы. Выделяют ряд климатических зон мира, обладающих комплексом сходных характеристик, относящихся к сезонным температурам, количеству осадков и силе ветра:

зона влажного тропического климата - среднегодовые температуры больше 18°С, холодов не бывает, осадков выпадает больше, чем испаряется воды;

зона сухого климата - область малого количества осадков. Сухой климат может быть жарким, как в тропиках, или свежим, как в континентальной Азии;

зона теплого климата - средние температуры в самое холодное время здесь не опускаются ниже -3°С, и хотя бы один месяц имеет среднюю температуру больше 10°С. Хорошо выражен переход от зимы к лету;

зона холодного северного таежного климата - в холодное время средняя температура опускается ниже - 3°С, но в теплое время она выше 10°С;

зона полярного климата - даже в самые теплые месяцы средние температуры здесь ниже 10°С, поэтому в этих районах прохладное лето и очень холодные зимы;

зона горного климата - районы, отличающиеся по климатическим характеристикам от той климатической зоны, в которой они находятся. Появление таких зон связано с тем, что с высотой падают средние температуры и сильно меняется количество осадков.

Климат Земли имеет ярко выраженную цикличность. Самым известным примером цикличности климата являются периодически случавшиеся на Земле оледенения. За два последних миллиона лет наша планета пережила от 15 до 22 ледниковых периодов. Об этом свидетельствуют исследования осадочных пород, накопившихся на дне океанов и озер, а также исследования образцов льда из глубин Антарктического и Гренландского ледниковых покровов. Так, в последний ледниковый период Канада и Скандинавия были покрыты гигантским ледником, а Северо-Шотландское нагорье, горы Северного Уэльса и Альпы имели огромные ледяные шапки.

Сейчас мы живем в период глобального потепления. С 1860 г. средняя температура Земли поднялась на 0,5°С. В наши дни увеличение средних температур идет еще более быстрыми темпами. Это грозит серьезнейшими изменениями климата на всей планете и другими последствиями, которые более подробно будут рассмотрены в главе, посвященной проблемам экологии.

– воздушная оболочка земного шара, вращающаяся вместе с Землёй. Верхнюю границу атмосферы условно проводят на высотах 150-200 км. Нижняя граница – поверхность Земли.

Атмосферный воздух представляет собой смесь газов. Большая часть его объёма в приземном слое воздуха приходится на азот (78%) и кислород (21%). Кроме того, в воздухе содержатся инертные газы (аргон, гелий, неон и др.), углекислый газ (0,03), водяной пар и различные твёрдые частицы (пыль, сажа, кристаллы солей).

Воздух бесцветен, а цвет неба объясняется особенностями рассеивания световых волн.

Атмосфера состоит из нескольких слоёв: тропосферы, стратосферы, мезосферы и термосферы.

Нижний приземной слой воздуха называется тропосферой. На различных широтах её мощность неодинакова. Тропосфера повторяет форму планеты и участвует вместе с Землёй в осевом вращении. У экватора мощность атмосферы колеблется от 10 до 20 км. У экватора она больше, а у полюсов – меньше. Тропосфера характеризуется максимальной плотностью воздуха, в неё сосредоточено 4/5 массы всей атмосферы. Тропосфера определяет погодные условия: здесь формируются различные воздушные массы, образуются облака и осадки, происходит интенсивное горизонтальное и вертикальное движение воздуха.

Над тропосферой, до высоты 50 км, располагается стратосфера. Она характеризуется меньшей плотностью воздуха, в ней отсутствует водяной пар. В нижней части стратосферы на высотах около 25 км. расположен «озоновый экран» – слой атмосферы с повышенной концентрацией озона, который поглощает ультрафиолетовое излучение, гибельное для организмов.

На высоте 50 до 80-90 км простирается мезосфера. С увеличением высоты температура понижается со средним вертикальным градиентом (0,25-0,3)° / 100 м, а плотность воздуха уменьшается. Основным энергетическим процессом является лучистый теплообмен. Свечение атмосферы обусловлены сложными фотохимическими процессами с участием радикалов, колебательно возбуждённых молекул.

Термосфера располагается на высоте 80-90 до 800 км. Плотность воздуха здесь минимальная, степень ионизации воздуха очень велика. Температура изменяется в зависимости от активности Солнца. В связи с большим количеством заряженных частиц здесь наблюдаются полярные сияния и магнитные бури.

Атмосфера имеет огромное значение для природы Земли. Без кислорода невозможно дыхание живых организмов. Её озоновый слой защищает всё живое от губительных ультрафиолетовых лучей. Атмосфера сглаживает колебание температур: поверхность Земли не переохлаждается ночью и не перегревается днём. В плотных слоях атмосферного воздуха не достигая поверхности планеты, сгорают от терния метеориты.

Атмосфера взаимодействует со всеми оболочками земли. С её помощью осуществляется обмен теплом и влагой между океаном и сушей. Без атмосферы не было бы облаков, осадков, ветров.

Значительное неблагоприятное влияние на атмосферу оказывает хозяйственная деятельность человека. Происходит загрязнение атмосферного воздуха, что приводит к увеличению концентрации оксида углерода (CO 2). А это способствует глобальному потеплению климата и усиливает «парниковый эффект». Озоновый слой Земли разрушается из-за отходов производств и работы транспорта.

Атмосфера нуждается в охране. В развитых странах осуществляется комплекс мер по защите атмосферного воздуха от загрязнения.

Остались вопросы? Хотите знать больше об атмосфере?
Чтобы получить помощь репетитора – .

blog.сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Атмосфера - газовая оболочка нашей планеты, которая вращается вместе с Землей. Газ, находящийся в атмосфере, называют воздухом. Атмосфера соприкасается с гидросферой и частично покрывает литосферу. А вот верхние границы определить трудно. Условно принято считать, что атмосфера простирается вверх приблизительно на три тысячи километров. Там она плавно перетекает в безвоздушное пространство.

Химический состав атмосферы Земли

Формирование химического состава атмосферы началось около четырех миллиардов лет назад. Изначально атмосфера состояла лишь из легких газов - гелия и водорода. По мнению ученых исходными предпосылками создания газовой оболочки вокруг Земли стали извержения вулканов, которые вместе с лавой выбрасывали огромное количество газов. В дальнейшем начался газообмен с водными пространствами, с живыми организмами, с продуктами их деятельности. Состав воздуха постепенно менялся и в современном виде зафиксировался несколько миллионов лет назад.

Главные же составляющие атмосферы это азот (около 79%) и кислород (20%). Оставшийся процент (1%) приходится на следующие газы: аргон, неон, гелий, метан, углекислый газ, водород, криптон, ксенон, озон, аммиак, двуокиси серы и азота, закись азота и окись углерода, входящих в этот один процент.

Кроме того, в воздухе содержится водяной пар и твердые частицы (пыльца растений, пыль, кристаллики соли, примеси аэрозолей).

В последнее время ученые отмечают не качественное, а количественное изменение некоторых ингредиентов воздуха. И причина тому - человек и его деятельность. Только за последние 100 лет содержание углекислого газа значительно возросло! Это чревато многими проблемами, самая глобальная из которых - изменение климата.

Формирование погоды и климата

Атмосфера играет важнейшую роль в формировании климата и погоды на Земле. Очень многое зависит от количества солнечных лучей, от характера подстилающей поверхности и атмосферной циркуляции.

Рассмотрим факторы по порядку.

1. Атмосфера пропускает тепло солнечных лучей и поглощает вредную радиацию. О том, что лучи Солнца падают на разные участки Земли под разными углами, знали еще древние греки. Само слово "климат" в переводе с древнегреческого означает "наклон". Так, на экваторе солнечные лучи падают практически отвесно, потому здесь очень жарко. Чем ближе к полюсам, тем больше угол наклона. И температура понижается.

2. Из-за неравномерного нагревания Земли в атмосфере формируются воздушные течения. Они классифицируются по своим размерам. Самые маленькие (десятки и сотни метров) - это местные ветра. Далее следуют муссоны и пассаты, циклоны и антициклоны, планетарные фронтальные зоны.

Все эти воздушные массы постоянно перемещаются. Некоторые из них довольно статичны. Например, пассаты, которые дуют от субтропиков по направлению к экватору. Движение других во многом зависит от атмосферного давления.

3. Атмосферное давление - еще один фактор, влияющий на формирование климата. Это давление воздуха на поверхность земли. Как известно, воздушные массы перемещаются с области с повышенным атмосферным давлением в сторону области, где это давление ниже.

Всего выделено 7 зон. Экватор - зона низкого давления. Далее, по обе стороны от экватора вплоть до тридцатых широт - область высокого давления. От 30° до 60° - опять низкое давление. А от 60° до полюсов - зона высокого давления. Между этими зонами и циркулируют воздушные массы. Те, что идут с моря на сушу, несут дожди и ненастье, а те, что дуют с континентов - ясную и сухую погоду. В местах, где воздушные течения сталкиваются, образуются зоны атмосферного фронта, которые характеризуются осадками и ненастной, ветреной погодой.

Ученые доказали, что от атмосферного давления зависит даже самочувствие человека. По международным стандартам нормальное атмосферное давление - 760 мм рт. столба при температуре 0°C. Этот показатель рассчитан на те участки суши, которые находятся практически вровень с уровнем моря. С высотой давление понижается. Поэтому, например, для Санкт-Петербурга 760 мм рт.ст. - это норма. А вот для Москвы, которая расположена выше, нормальное давление - 748 мм рт.ст.

Давление меняется не только по вертикали, но и по горизонтали. Особенно это чувствуется при прохождении циклонов.

Строение атмосферы

Атмосфера напоминает слоеный пирог. И каждый слой имеет свои особенности.

. Тропосфера - самый близкий к Земле слой. "Толщина" этого слоя изменяется по мере удаления от экватора. Над экватором слой простирается ввысь на 16-18 км, в умеренных зонах - на 10-12км, на полюсах - на 8-10 км.

Именно здесь содержится 80% всей массы воздуха и 90% водяного пара. Здесь образуются облака, возникают циклоны и антициклоны. Температура воздуха зависит от высоты местности. В среднем она понижается на 0,65° C на каждые 100 метров.

. Тропопауза - переходный слой атмосферы. Его высота - от нескольких сотен метров до 1-2 км. Температура воздуха летом выше, чем зимой. Так, например, над полюсами зимой -65° C. А над экватором в любое время года держится -70° C.

. Стратосфера - это слой, верхняя граница которого проходит на высоте 50-55 километров. Турбулентность здесь низкая, содержание водяного пара в воздухе - ничтожное. Зато очень много озона. Максимальная его концентрация - на высоте 20-25 км. В стратосфере температура воздуха начинает повышаться и достигает отметки +0,8° C. Это обусловлено тем, что озоновый слой взаимодействует с ультрафиолетовым излучением.

. Стратопауза - невысокий промежуточный слой между стратосферой и следующей за ней мезосферой.

. Мезосфера - верхняя граница этого слоя - 80-85 километров. Здесь происходят сложные фотохимические процессы с участием свободных радикалов. Именно они обеспечивают то нежное голубое сияние нашей планеты, которое видится из космоса.

В мезосфере сгорает большинство комет и метеоритов.

. Мезопауза - следующий промежуточный слой, температура воздуха в котором минимум -90°.

. Термосфера - нижняя граница начинается на высоте 80 - 90 км, а верхняя граница слоя проходит приблизительно по отметке 800 км. Температура воздуха возрастает. Она может варьироваться от +500° C до +1000° C. В течение суток температурные колебания составляют сотни градусов! Но воздух здесь настолько разрежен, что понимание термина "температура" как мы его представляем, здесь не уместно.

. Ионосфера - объединяет мезосферу, мезопаузу и термосферу. Воздух здесь состоит в основном из молекул кислорода и азота, а также из квазинейтральной плазмы. Солнечные лучи, попадая в ионосферу сильно ионизируют молекулы воздуха. В нижнем слое (до 90 км) степень ионизация низкая. Чем выше, тем больше ионизация. Так, на высоте 100-110 км электроны концентрируются. Это способствует отражению коротких и средних радиоволн.

Самый важный слой ионосферы - верхний, который находится на высоте 150-400 км. Его особенность в том, что он отражает радиоволны, а это способствует передаче радиосигналов на значительные расстояния.

Именно в ионосфере происходят такое явление, как полярное сияние.

. Экзосфера - состоит из атомов кислорода, гелия и водорода. Газ в этом слое очень разрежен и нередко атомы водорода ускользают в космическое пространство. Поэтому этот слой и называют "зоной рассеивания".

Первым ученым, который предположил, что наша атмосфера имеет вес, был итальянец Э. Торричелли. Остап Бендер, например, в романе "Золотой теленок" сокрушался, что на каждого человека давит воздушный столб весом в 14 кг! Но великий комбинатор немного ошибался. Взрослый человек испытывает на себя давление в 13-15 тонн! Но мы не чувствуем этой тяжести, потому что атмосферное давление уравновешивается внутренним давлением человека. Вес нашей атмосферы составляет 5 300 000 000 000 000 тонн. Цифра колоссальная, хотя это всего лишь миллионная часть веса нашей планеты.

а) Вращение Земли оказывает существенное влияние на поведение земной атмосферы и водных масс в морях. Так как центробежная сила, связанная с вращением Земли, действует одинаково и на покоящиеся и на движущиеся массы и составляет просто некоторую долю ощутимой силы тяжести, то при исследовании движений следует особо учитывать только кориолисову силу или соответствующее ей

кориолисово ускорение. Наиболее важную роль играет горизонтальная составляющая этого ускорения, равная где есть географическая широта места, скорость относительно поверхности земли, предполагаемая горизонтальной, а из - угловая скорость вращения Земли. Так как в звездных сутках содержится 86164 сек, то

Скорость может иметь любое направление в горизонтальной плоскости. Для того чтобы доказать, что вертикальная составляющая кориолисова ускорения не играют заметной роли, разложим вектор угловой скорости из (он направлен вдоль земной оси) на две составляющие: одну - вдоль вертикали, а другую - в горизонтальной плоскости вдоль направления юг-север. Последняя составляющая, равная по модулю из после умножения на удвоенную скорость дает вертикальную составляющую кориолисова ускорения. Эта составляющая столь мала по сравнению с ускорением силы тяжести, что в большинстве случаев ее можно не учитывать. Первая же составляющая, равная по модулю из после умножения на удвоенную скорость дает горизонтальную составляющую кориолисова ускорения, перпендикулярную к направлению скорости и равную В северном полушарии горизонтальная составляющая кориолисова ускорения повернута относительно направления скорости вправо, а в южном полушарии - влево; на экваторе она равна нулю, а на полюсах имеет наибольшие значения.

Пусть в горизонтальной плоскости равномерно движется со скоростью материальная точка. Так как горизонтальная составляющая кориолисова ускорения перпендикулярна к скорости а последняя остается все время постоянной, то очевидно, что траекторией точки будет окружность. Для определения радиуса этой окружности, называемой инерциальной окружностью, мы имеем соотношение:

Время обращения материальной точки по инерциальной окружности равно

Как известно, маятник Фуко делает один полный оборот в промежуток времени

Этот промежуток времени называется маятниковыми сутками. Следовательно, инерциальная окружность описывается движущейся точкой всегда в течение половины маятниковых суток, независимо от того, какую скорость имеет точка. Такого рода движение по инерциальной окружности иногда наблюдается в атмосфере и в морях после быстро протекающих возмущающих процессов.

b) Кривизна земной поверхности значительно усложняет исследование влияния вращения Земли на движения в атмосфере и в морях. Поэтому сначала рассмотрим, как происходит движение жидкой массы на плоскости, вращающейся с угловой скоростью При вращении Земли центробежная сила является по существу составной частью того, что называется силой тяжести; поэтому при исследовании движения жидкости на вращающейся плоскости целесообразно наложить на силовое поле дополнительное поле центростремительных сил так, чтобы исключить проявление центробежной силы. Тогда масса жидкости, покоящаяся относительно вращающейся плоскости, будет иметь плоскую поверхность уровня. Плотность жидкости примем постоянной; кроме того, для дальнейшего упрощения предположим, что жидкость не обладает трением.

Сообщим теперь некоторой части этой жидкости скорость относительно вращающейся плоскости, причем так, чтобы эта скорость была одинаковой по величине и направлению по всей высоте слоя жидкости. Если вращение происходит так же, как и в северном полушарии Земли, т.е. в сторону, обратную вращению часовой стрелки, то поверхность уровня рассматриваемой части жидкости получит под действием кориолисова ускорения наклон в направлении, перпендикулярном к скорости при этом высота уровня вдоль направления

скорости останется неизменной, а справа от направления повысится. Рассмотрим теперь область жидкости, занимающую большое протяжение, и пусть в этой области при переходе от одной точки к другой величина и направление скорости постепенно изменяются (но остаются постоянными во времени в каждой точке). Тогда, согласно только что сказанному, разность уровней жидкости на концах отрезка перпендикулярного к скорости будет

Проследим какую-нибудь линию тока. Вследствие неразрывности должно иметь место равенство

поэтому для должно быть

В таком случае из равенства (30) следует, что

Таким образом, для любой формы свободной поверхности жидкости, определяемой системой горизонталей (т.е. линиями равного уровня), возможно такое установившееся течение, линии тока которого совпадают с горизонталями. Единственным ограничением является величина скорости при заданном наибольшем значении кривизны горизонталей она не должна превышать некоторого определенного значения, именно такого, при котором еще можно пренебречь трансверсальным ускорением обусловленным кривизной траектории, по сравнению с кориолисовым ускорением. [Еще раз подчеркнем, что в основу сделанного вывода положено предположение об отсутствии трения, а также об отсутствии кривизны или наклона вращающейся поверхности. Если эта поверхность неровная, например, имеет возвышения или имеет наклон, то возникают более сложные соотношения (см. ниже).] Там, где уровень жидкости понижен (области низкого давления), направление обхода замкнутых линий тока совпадает с направлением вращения основания, наоборот, там, где уровень жидкости повышен (области высокого давления), оно противоположно направлению вращения основания. О той

роли, которую при таких течениях играет трение жидкости о поверхность основания, будет сказано в следующем параграфе.

Выше мы предполагали, что высота слоя жидкости над основанием везде одинакова. Если же вследствие неровности или наклона основания высота изменяется, но постепенно, то из теоремы Гельмгольца следует, что вертикальная составляющая вектора вращения частицы жидкости, измеренная в неподвижной системе отсчета, изменяется вдоль линии тока пропорционально Предположение о постепенном изменении высоты необходимо, так как только при соблюдении этого условия (и одновременно при отсутствии трения!) горизонтальная скорость течения будет одинакова во всех точках каждой вертикали. Пусть, например, на ровной местности имеется пологое возвышение высотой и пусть слой жидкости постоянной плотности, движущейся над местностью, имеет толщину Но. Если скорость течения жидкости во вращающейся системе отсчета постоянна по величине и направлению, то угловая скорость текущей жидкости относительно вращающегося основания равна

следовательно, абсолютная угловая скорость будет

т. е. она равна угловой скорости вращающегося основания. Согласно сказанному выше, если только не учитывать небольших изменений высоты уровня, угловая скорость вращения над возвышением будет

следовательно, угловая скорость относительного вращения равна

Это означает, в соответствии с изложенным выше, что над возвышенном возникает, во-первых, повышение давления и, во-вторых, циркуляционное течение, направленное по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой стрелки - в южном полушарии. В атмосфере, где вместо свободной поверхности имеется постепенное понижение плотности, происходит сходное явление, отличающееся от описанного только в количественном отношении (см. § 14, п. с). Такого рода повышение давления наблюдается в действительности над местностями, расположенными высоко над уровнем моря.

Ветер, дующий поперек длинной горной цепи (рис. 288), отклоняется в северном полушарии вправо. Пусть горная цепь простирается в направлении оси у (перпендикулярной к плоскости рис. 288) и пусть до горной цепи

Горизонтальные составляющие скорости ветра равны соответственно

В таком случае и поэтому из соотношения

мы имеем:

Рис. 288. Обтекание гребня горы

Интегрируя от до мы получим:

где есть площадь поперечного сечения через горную цепь, ограниченная слева и справа абсциссами Отсюда следует, что тангенс угла отклонения потока равен

т. е. отклонение тем больше, чем меньше составляющая скорости течения перпендикулярная к горной цепи. Поэтому в морях, где течения значительно медленнее, чем ветры на поверхности Земли, отклоняющее действие длинных возвышенностей значительно сильнее, чем в атмосфере.

Отклоняющее действие длинной возвышенности (горной цепи) можно вычислить также иным путем, а именно, исходя из распределения давления. Над плоской местностью, согласно предыдущему, мы имеем:

Над гребнем возвышенности вследствие неразрывности потока скорость равна

Величина должна иметь здесь такое же значение, как и до возвышенности.

В самом деле, вследствие того, что условия притекаиия одинаковы для всех у, должны быть одинаковы для всех у и разности давлений в направлении х. Следовательно, увеличение кориолисовой силы над гребнем, где скорость и больше, чем до возвышенности, должно компенсироваться ускорением в направлении у. Выполняя вычисления, мы получим:

т. е. тот же результат, что и прежде.

с) Весьма своеобразно ведет себя жидкость, первоначально покоившаяся относительно вращающегося горизонтального основания, но затем получившая вследствие каких-либо внешних воздействий некоторое перемещение. Для того чтобы выяснить, какое при этом возникает движение, рассмотрим горизонтальную жидкую линию и применим к ней, для ее абсолютного движения, теорему Томсона (стр. 82). Для жидкости, покоящейся относительно вращающейся системы отсчета, абсолютным движение будет жесткое вращение с угловой скоростью из, следовательно, циркуляция в абсолютном движении, согласно формуле (32) гл. I (стр. 86), равна

где есть площадь, ограниченная жидкой линией. Циркуляция во вращающейся системе отсчета в случае относительного покоя жидкости, очевидно, равна нулю. Пусть в результате внешнего воздействия жидкая линия деформируется так, что ограниченная ею площадь делается равной Абсолютная циркуляция остается при этом, согласно теореме Томсона, по-прежнему равной относительная же циркуляция уменьшается на величину следовательно, делается равной

Изменение площади, ограниченной жидкой линией, может быть вызвано, например, изменением высоты столба жидкости, а также притоком или оттоком жидкости из области, окруженной жидкой линией. Если площадь, ограниченная жидкой линией, уменьшается, то возникает относительная циркуляция с таким же направлением, как у из; наоборот, если эта площадь увеличивается, то возникает относительная циркуляция с направлением, противоположным направлению из. Первая циркуляция называется циклоналъной, а вторая - антициклокалъной.

Вследствие циркуляционного движения, линейные скорости которого направлены перпендикулярно к радиусу вращения, возникают кориолисовы силы. Легко видеть, что при циклональной циркуляции эти силы направлены наружу от центра вращения, а при антициклональной циркуляции - к центру вращения, следовательно, в первом случае они вызывают в области циркуляции понижение давления, а во втором случае, наоборот, повышение давления (см. также Таким образом, кориолисовы силы всегда препятствуют изменению поперечного сечения циркулирующей массы жидкости, иными словами, они обеспечивают динамическую устойчивость циркулирующей массы жидкости совершенно так же, как силы упругости обеспечивают упругую устойчивость.

В случае плоского движения, начинающегося из состояния покоя относительно вращающегося основания, всегда следовательно, т. е. относительное течение, возникающее из состояния покоя, всегда является потенциальным течением. Если в области возмущения движения происходит отток или приток жидкости, то вне области возмущения возникает потенциальное движение с циркуляцией. Пусть область возмущения ограничена окружностью радиуса наоборот, - повышение давления. Боковое перемещение области возмущения, при котором площадь не изменяется, вызывает обычное потенциальное течение, поэтому такое перемещение не влечет за собой появления какого-либо поля скоростей или поля давлений.