Баротропность

Баротро́пность, баротропи́я (из др.-греч. βάρος — тяжесть + τρόπος — оборот, поворот, образ, характер) в гидродинамике — свойство сплошной среды, при котором её плотность является функцией только давления. Сплошная среда, не являющаяся баротропной, называется «барокли́нной».

Бароклинная атмосфера. Изотермы: красно-оранжевые, изобары: сине-голубые линии

В баротропной среде изопикническая поверхность параллельна изобарической.

В бароклинной атмосфере плотность воздуха является функцией не только давления, но и температуры или влажности. В бароклинном океане плотность воды является функцией не только давления, но и температуры или солености.

Бароклинность является одной из причин развития завихренности в атмосфере и в океане. Из уравнения вихря следует, что скорость роста завихренности под действием бароклинности измеряется псевдовектором:

${\displaystyle \ B={\frac {1}{\rho ^{2}}}\nabla \rho \times \nabla p,}$

где ${\displaystyle \ \rho }$ — плотность, ${\displaystyle \ p}$ — давление. Векторное произведение градиентов давления и плотности пропорционально углу наклона между изобарической и изопикнической поверхностями.

Для идеального газа эта величина принимает вид:

${\displaystyle B={\frac {\nabla p\times \nabla T}{\rho T}},}$

где ${\displaystyle \ T}$ — абсолютная температура.

Для газа с постоянной удельной теплоёмкостью (политропный газ) из уравнения Пуассона следует, что вектора градиента давления и градиента плотности параллельны. Из этого следует, что политропный газ всегда баротропен.

См. также

• Уравнение вихря
• Адиабатический процесс

Литература

• Holton, James R. An Introduction to Dynamic Meteorology. — 4th. — Burlington, MA : Elsevier Academic Press, 2004. — Vol. 88. — ISBN 978-0-12-354015-7.
• Gill, Adrian E. Atmosphere-Ocean Dynamics. — San Diego, CA : Academic Press, 1982. — Vol. 30. — ISBN 978-0-12-283522-3.
• Pedlosky, Joseph. Geophysical Fluid Dynamics. — 2nd. — New York : Springer-Verlag, 1987. — ISBN 978-0-387-96387-7.
• Tritton, D. J. Physical Fluid Dynamics. — 2nd. — New York, NJ : Oxford University Press, 1988. — ISBN 978-0-19-854493-7.
• Vallis, Geoffrey K. Vorticity and Potential Vorticity // Atmospheric and Oceanic Fluid Dynamics: Fundamentals and Large-Scale Circulation. — Cambridge : Cambridge University Press, 2007. — ISBN 978-0-521-84969-2.

Литература

• Динамическая метеорология. Под ред. Д. Л. Лайхтмана. — Л.: Гидрометеоиздат, 1976. — 607 с.

Ссылки

• Баротропность // Метеорологический словарь