Баротропность

Баротро́пность, баротропи́я (из др.-греч. βάρος «тяжесть» + τρόπος «оборот, поворот, образ, характер»)— в гидродинамике — такое 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

[math]\displaystyle{ \ B = \frac{1}{\rho^2}\nabla \rho \times \nabla p, }[/math]

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

Для идеального газа эта величина принимает вид

[math]\displaystyle{ B = \frac{\nabla p \times \nabla T}{\rho T}, }[/math]

где [math]\displaystyle{ \ T }[/math] — 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.

Ссылки

• Баротропность // Метеорологический словарь
• Динамическая метеорология.(Под редакцией Д. Л. Лайхтмана). — Л.:Гидрометеоиздат. — 1976. — 607 С.