Vorticita

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Vektorová veličina vorticita je mikroskopickou mírou rotace v kontinuu. Vorticita charakterizuje vířivou strukturu proudění dané tekutiny v každém bodě kontinua.[1] V české fyzikální literatuře se objevuje též vírnatost, vír, vír rychlosti.[2]

Meteorologie[editovat | editovat zdroj]

Dynamická meteorologie[editovat | editovat zdroj]

V dynamické meteorologii je vorticita vlastnost charakterizující rotaci vzduchu v synoptickém měřítku. Používá se při prognóze vývoje vírů synoptického měřítka.[3] Vyjádření všech tří složek vektoru dostaneme po aplikaci operace rotace na vektor proudění v.

	\mathrm{rot}\,\mathbf{v} = \nabla\,\times \mathbf{v} = \frac{\partial v_z}{\partial y} - \frac{\partial v_y}{\partial z},\frac{\partial v_x}{\partial z} - \frac{\partial v_z}{\partial x},\frac{\partial v_y}{\partial x} - \frac{\partial v_x}{\partial y}

Nejčastěji je vorticita vyjádřena rotací kolem vertikální osy z, v jejímž směru je zobrazen i výsledný vektor. Absolutní vorticita je vorticita definovaná v absolutní souřadnicové soustavě, kdežto relativní vorticita bere v úvahu relativní souřadnicovou soustavu, která je obvykle pevně spojena se zemským povrchem.

Platí tedy pro relativní vorticitu

\zeta=\frac{\partial v_r}{\partial x} - \frac{\partial u_r}{\partial y}

a pro absolutní vorticitu

\eta=\frac{\partial v_a}{\partial x} - \frac{\partial u_a}{\partial y},

kde u a v jsou zonální (směr x) a meridionální (směr y) složky rychlosti větru.

Mezi absolutní vorticitou a relativní vorticitou platí vztah:

\eta=\zeta + \lambda,

kde λ je Coriolisův parametr. A pro ten platí

\lambda=2 \Omega \sin f,

kde Ω je úhlová rychlost rotace Země a f je zeměpisná šířka.

Na severní polokouli je horizontální relativní vorticita kladná v případě rotace vzduchu proti směru hodinových ručiček – zakřivení proudniccyklonální charakter, to je spojeno s tlakovými útvary cyklónami a brázdami nízkého tlaku vzduchu.

Na severní polokouli je horizontální relativní vorticita záporná v případě rotace vzduchu po směru hodinových ručiček – zakřivení proudnicanticyklonální charakter, to je spojeno s tlakovými útvary anticyklónami a hřebeny vysokého tlaku vzduchu.

Pokud vzduchová částice nerotuje je vorticita rovna nule.

Fyzika oblaků[editovat | editovat zdroj]

Ve fyzice oblaků je v subsynoptickém měřítku při popisu proudění v oblaku a jeho okolí uvažováno třírozměrné pole proudění a tedy i všechny tři složky vektoru relativní vorticity.[4]

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. Řezáčová et al., 2007, 65.
  2. Pechala a Bednář, 1991, s. 222.
  3. Řezáčová et al., 2007, s. 66.
  4. Řezáčová et al., 2007, s. 271.

Literatura[editovat | editovat zdroj]

  • PECHALA, František; BEDNÁŘ, Jan, a kol. Příručka dynamické meteorologie. 1. vyd. Praha : Academia, 1991. ISBN 80-200-0198-0. Kapitola Vorticita a cirkulace, s. 222–248.  
  • ŘEZÁČOVÁ, Daniela, a kol. Fyzika oblaků a srážek. 1. vyd. Praha : Academia, 2007. 1 DVD. (Gerstner; sv. 2) ISBN 978-80-200-1505-1. Kapitola Rovnice kvazigeostrofické potenciální vorticity, „PV thinking“, s. 65–71.  
  • ŘEZÁČOVÁ, Daniela, a kol. Fyzika oblaků a srážek. 1. vyd. Praha : Academia, 2007. 1 DVD. (Gerstner; sv. 2) ISBN 978-80-200-1505-1. Kapitola Dynamika konvekčního oblaku, s. 255–277.