词条 | 重力波 |
释义 | zhonglibo 重力波(卷名:物理学) gravity wave 不可压缩流体中一种以重力为恢复力的波。它通常存在于两种不同流体(例如气体和液体)的分界面(即密度的跃变面)上,以表面波形式出现:沿表面传播而沿与表面垂直的方向衰减(所谓不均匀波)。透入表面的深度不超过一个波长,由于这一深度依赖于波长,便导致波的频散。但在流体深度h 远小于波长的“长波”极限情况下,波压在整个截面上近似为均匀的,波就是“非频散”的了。 不可压缩流体中的速度势Φ 满足拉普拉斯方程 ![]() ![]() 重力波的波速 с和其波数 k之间的频散关系可写成 ![]() ![]() ![]() ![]() 重力波的衰减主要由三方面引起:流体与基底的摩擦(当h很大时可忽略);流体内部的粘滞效应;表面损耗。表面损耗的机制与表面张力偏离其平衡态值有关,它在流体表面有一层薄膜杂质(例如水面上的油污)时特别重要。 除了上述的表面重力波以外,还存在一种内重力波(简称内波)。它不是存在于两种不同媒质的分界面上,而是存在于内部密度的连续分层变化的同一种媒质中,这种情况的一个典型是处于重力场的连续媒质(如大气)。 大气密度随高度z指数性地减小: ![]() ![]() ![]() 空气粒子在浮力作用下以韦伊塞莱-布伦特(Vis-l-Brunt)频率(V.B.频率) ![]() 内重力波的一个重要特性是:能流方向一般说来并不沿着波矢方向,其相速度(小于声速сS)向下,而群速度向上。这种波大抵是在地面附近由于风的作用被激发,例如风遇到山等障碍物时所产生的“背风波”。其能流向上传递直达电离层。由于密度随高度减小,根据能流的连续性,波的振幅势必随高度增加。在60千米以上的高空,风的剖面几乎完全由这种大振幅、长周期的波动所支配;在低层大气中,内重力波虽然也存在,但振幅太小,因而无法接受到。 有关在海水中密度分层变化时出现的内波见海洋中的内波。 参考书目 Л.Д.朗道、Ε.М.栗弗席兹著,彭旭麟译:《连续介质力学》,第2册,高等教育出版社,北京,1960。 J. Lighthill, Waves in Fluids, Cambridge Univ. Press,Cambridge, 1978. E.E.Gossard and W.H.Hooke,Waυes in the Atmosphere, Elsevier, Amsterdam, 1975. |
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