Tlakový gradient - Pressure gradient

v věda o atmosféře, tlakový gradient (obvykle z vzduch ale obecněji jakékoli tekutina ) je fyzikální veličina, která popisuje, kterým směrem a jakou rychlostí je tlak se zvyšuje nejrychleji kolem konkrétního místa. Tlakový gradient je rozměrová veličina vyjádřená v jednotkách pascaly za Metr (Pa / m). Matematicky se to získá aplikací operátor del na tlakovou funkci polohy. Záporný gradient tlaku je známý jako hustota síly.

v ropná geologie a související petrochemické vědy ropné vrty a konkrétněji uvnitř hydrostatika, gradienty tlaku viz spád vertikálního tlaku ve sloupci tekutiny uvnitř a wellbore a jsou obecně vyjádřeny v liber na čtvereční palec za chodidlo (psi / ft). Tato kolona tekutiny podléhá tlakovému gradientu směsi nadložních tekutin. Cesta a geometrie sloupu jsou naprosto irelevantní; pouze vertikální hloubka sloupu má jakýkoli význam pro vertikální tlak kteréhokoli bodu v jeho sloupci a tlakový gradient pro daný bod skutečná vertikální hloubka.

Fyzická interpretace

Koncept tlakového gradientu je a místní charakterizace vzduchu (obecněji zkoumané kapaliny). Tlakový gradient je definován pouze na těchto prostorových stupnicích, při kterých tlak (obecněji) dynamika tekutin ) sám o sobě je definován.

V rámci planetární atmosféry (včetně Země ), tlakový gradient je vektor směřující zhruba dolů, protože tlak se mění nejrychleji vertikálně a zvyšuje se dolů (viz vertikální kolísání tlaku ). Hodnota síly (nebo norma ) tlakového gradientu v troposféra je obvykle řádově 9 Pa / m (nebo 90 hPa / km).

Tlakový gradient má často malou, ale kritickou horizontální složku, za kterou je z velké části zodpovědný vítr cirkulace v atmosféře. The horizontální tlakový gradient je dvourozměrný vektor, který je výsledkem projekce tlakového gradientu na lokální horizontální rovinu. Blízko povrch Země, tato síla vodorovného tlakového gradientu je směrována z vyššího k nižšímu tlaku. Jeho konkrétní orientace v kterémkoli okamžiku a místě silně závisí na povětrnostní situaci. V polovinězeměpisné šířky, typický horizontální tlakový gradient může nabývat hodnot řádově 10−2 Pa / m (nebo 10 Pa / km), i když uvnitř se vyskytují spíše vyšší hodnoty meteorologické fronty.

Relevance počasí a podnebí

Interpretace rozdílů v tlaku vzduchu mezi různými místy je základní součástí mnoha meteorologické a klimatologické disciplíny, včetně předpověď počasí. Jak je uvedeno výše, tlakový gradient představuje jednu z hlavních sil působících na vzduch, aby se pohyboval jako vítr. Všimněte si, že síla gradientu tlaku body z vysokých do nízkotlakých zón. Je tedy orientován v opačném směru od samotného tlakového gradientu.

V akustice

v akustika, tlakový gradient je úměrný zrychlení zvukových částic podle Eulerova rovnice. Zvuk vlny a rázové vlny může vyvolat velmi velké tlakové spády, ale jedná se o oscilační a často přechodné poruchy.

Viz také

Reference

  • Conner A. Perrine (1967) Povaha a teorie obecné cirkulace atmosféry, Světová meteorologická organizace, publikace č. 218, Ženeva, Švýcarsko.
  • Robert G. Fleagle a Joost A. Businger (1980) Úvod do fyziky atmosféry, Druhé vydání, Academic Press, International Geophysics Series, Volume 25, ISBN  0-12-260355-9.
  • John S.Wallace a Peter V. Hobbs (2006) Atmosférická věda: Úvodní průzkum, Druhé vydání, Academic Press, International Geophysics Series, ISBN  0-12-732951-X.

externí odkazy