Полагая в этом отношении Н = 8 000 м\ х = 1,4; п = 1,2 и 2ш = 10 мы получим, что оно равно круглым числом 1:120. Если происходит

StйmkeH., Zeitschr. f. Geophysik, т. 16 (1940), стр. 127 (осесимметричная задача); см. также PrandtlL., Bericht an die Meteorologenversammlung zu Edinburgn 1936 (Paris 1939) стр. 186 (плоская задача).

для предсказания этого движения одних только наблюдений на поверхности земли, очевидно, недостаточно.

Ь) Непрерывное распределение плотности. При непрерывном распределении плотности особый интерес представляет случай, когда масса воздуха перемещается (например, вследствие местного нагревания или охлаждения) с одной высоты на другую и при этом в новом положении оказывается опять в устойчивом положении. Такое явление для облегчения его теоретического исследования удобно расчленить на два этапа. При первом этапе масса воздуха удаляется из ее первоначального положения, а окружающий воздух устремляется со всех сторон в освободившееся место, чтобы его заполнить. При втором этапе масса воздуха занимает новое положение и вытесняет окружающий воздух во все стороны. Тогда, предполагая, что все перемещения окружающих частей воздуха малы, можно определить состояние, возникшее после перехода рассматриваемой массы в новое положение, аналитическим путем. В том месте, где первоначально находилась масса воздуха, возникает сток, а в том месте, куда эта масса перешла, - источник. В окрестности стока возникает понижение давления, и поэтому здесь, в соответствии со сказанным в §9, п. с), устремляющийся к стоку воздух приходит в циклональное движение. В окрестности источника, наоборот, возникает повышение давления и антициклональное движение. Совместное действие расслоения и вращения Земли приводит к тому, что переместившаяся масса воздуха приобретает, подобно упругому телу, всестороннюю устойчивость, правда, при этом жесткость массы воздуха в горизонтальном направлении значительно меньше, чем в вертикальном направлении. Вблизи центра возмущения поверхности равного изменения давления, имеющие в случае изотропного упругого тела форму шара, для массы воздуха имеют форму эллипсоида вращения (относительно вертикальной оси). Отношение вертикальной оси этого эллипсоида к горизонтальной оси равно

Более подробные сведения о «влажно-неустойчивом» состоянии воздуха и его роли в качестве источника энергии при атмосферных явлениях можно найти во всех современных учебниках метеорологии, в частности, в особенно наглядной форме, в книге Picker Н., Wetter und Wetterentwicklung, изд. 2-е, Berlin 1940 (стр. 70); см. также К о S chmi е d ег Н., Dynamische Meteorologie, изд. 2, Leipzig 1941 (стр. 94 и далее), или RaethjenP., Einfiihrung in der Physik der Atmosphare, т. I, стр. 65.

подъем массы воздуха, то конечной формой, которую эта масса воздуха приобретает, является плоское слоистое облако. Если такого рода подъем масс воздуха происходит на большой площади, то поля давлений и круговые движения налагаются друг на друга, и в результате могут возникать очень мощные движения воздуха (циклон в нижних слоях и антициклон в верхних слоях). При этом энергия движущихся масс воздуха, а также их линейная скорость возрастают пропорционально квадрату возмущения давления.

Такое возрастание энергии происходит за счет энергии масс воздуха, которые поднимаются вслед за ранее поднявшимися массами, причем основную роль в этом явлении играет следующий термодинамический процесс. Воздух, насыщенный парами воды, при подъеме в область с более низким давлением адиабатически охлаждается и выделяет часть влаги в виде тумана. При этом освобождается так называемая скрытая теплота испарения, вследствие чего поднимающийся воздух охлаждается не на 1° (круглым числом) на каждые 100 м высоты, а только на 0,5-0,7° на 100 м (в зависимости от начальной температуры). Кривая, изображающая такое изменение состояния, называется влажной адиабатой. Если расслоенный воздух, не принимающий участия в подъеме, по своему состоянию ближе к сухой адиабате, например, понижение температуры в нем составляет 0,8-0,9° на каждые 100 м высоты, то восходящая масса воздуха, изменяющая свое состояние по влажной адиабате, может увеличивать свою энергию при подъеме и, следовательно, совершать определенную работу

До тех пор, пока возникшая указанным способом область высокого давления остается непосредственно над областью низкого давления, обе они взаимно ослабляются. Если же вся масса воздуха, в которой возникли области высокого и низкого давлений, движется со скоростью, возрастающей по мере увеличения высоты (см. ниже, §15, п. Ь), то источники, а вместе с ними и область высокого давления постепенно опережают стоки и область низкого давления. Это исключает возможность взаимного ослабления обеих областей, и теперь каждая из них полностью проявляет свое действие в районе своего движения.

Возникновение области низкого давления из первоначально покоившейся массы воздуха является не единственным из возможных способов образования таких областей. Другая возможность возникает в том случае, когда

ТО формула (71) примут вид:

u = AeHsini/3z + ip). (77)

Как показывают вычисления, формула (77) остается в первом приближении верной и для того случая, когда наряду с расслоением атмосферы учитывается и вращение Земли. Однако при учете вращения Земли к добавочной скорости и присоединяется над плоскогорьем еще другая, также горизонтальная скорость v, но направленная перпендикулярно к и. Эта скорость равна

V = -Ае sin(/3 + ifi) Щ. (78)

Следовательно, самая нижняя полуволна отклоняется вправо, следующая полуволна - влево и т. д. Максимальное отклонение самой нижней

Подробности по этому поводу можно найти в книге BjerknesV., Physikalische Hydrodynamik и в большинстве современных учебников метеорологии.

поверхность раздела двух соприкасающихся потоков воздуха, движущихся с разными скоростями, вследствие каких-либо возмущений принимает сначала волнистую форму, а затем распадается на вихри (ср. рис. 40 и 41 на стр. 75 и 76). Такой способ возникновения областей низкого давления впервые был теоретически постулирован В. Бьеркнесом; правильность его была затем подтверждена наблюдениями И. Бьеркнеса над развитием высокоширотных циклонов. Рассмотренный выше способ возникновения областей низкого давления является начальной стадией развития тропических циклонов. Стратосферные циклоны и антициклоны, упомянутые в пункте а), являются остатками тропических циклонов.

с) Действие вращения Земли на движение устойчиво-расслоенного воздуха над широким горным хребтом. В §9, п. Ь) мы показали, как действует вращение Земли на поток, обтекающий горный хребет, в предположении, что плотность движущейся среды не изменяется с высотою. Расслоение движущейся среды вносит значительные изменения в полученные результаты. Для упрощения расчетов пренебрежем вертикальными ускорениями. В § 13 мы привели формулу (71) для добавочной скорости и над плоскогорьем высотой h, обусловленную расслоением атмосферы. Если ввести обозначения: