Марсильи эксперимент

В разд. 5.1 был описан замечательный эксперимент, выполненный в 1681 г. Марсильи. Его задача состояла в объяснении важнейших особенностей течения в Босфоре. Говоря образно, суть эксперимента состояла в том, что Босфор как бы перегораживался стенкой, с одной стороны которой находились относительно более пресные воды Черного моря, а с другой — более соленые средиземноморские воды. Марсильи показал, что при ее удалении более легкая черноморская вода будет течь поверх тяжелой средиземноморской воды, что и наблюдается. Однако в действительности на этот процесс сильно влияет вращение Земли, эффекты которого мы и рассмотрим в этом разделе. [c.90]

В качестве первого примера эффектов стратификации рассмотрим случай двух жидкостей различной плотности, которые несмешиваемы или для которых эффектом смешивания можно пренебречь. Такую систему легко получртть в лабораторных условиях эксперимент Марсильи был первым примером этой системы. Гидростатическая аппроксимация будет предполагаться с самого начала, поэтому результаты долл<пы применяться только к случаям, в которых горизонтальный масштаб велик по сравнению с глубиной. Эту задачу впервые изучил Стокс (1847) [747]. [c.147]

Представления о характере атмосферных двилсений начали формироваться в 17-м в. после выхода в свет в 1686 г. работы Галлея [284]. Однако рассуждения, которые не принимали во внимание вращение Земли, терпели неудачу при объяснении восточной составляющей пассатных ветров. В 1735 г. Гадлей [283] показал, как можно объяснить это явление, учитывая вращение (см. разд. 2.3) и закон сохранения момента количества движения. Лаплас [431] (1778—1779) осознавал важность эффектов вращения в своей теории приливов и вывел необходимые для их изучения уравнения. Несмотря на то что эти уравнения были известны с таких давних пор, большинство основанных на этих уравнениях работ, создающих надежную основу для понимания эффектов вращения, появилось совсем недавно. Одна из причин задержки — трудность постановки экспериментов, аналогичных экспериментам Марсильи, во вращающейся системе (см., например, [701]). [c.234]

Задача, изучение которой позволяет многое прояснить в этом вопросе, обсуждалась в разд. 5.6. Она тесно связана с экспериментом Марсильи о приспособлении жидкости к равновесию под действием силы тяжести, однако теперь уже с учетом эффектов вращения. Вопрос о том, как жидкость, которая в начальный момент не находится в равновесии, приспосабливается к нему под действием силы тяжести в равномерно вращающейся системе, не был полностью обсужден вплоть до времени опубликования работ Россби [685], хотя много раньше Кельвин [778] уже рассматривал нестационарные волновые решения. В серии работ Россби ([683—687], Россби и др. [688]) рассмотрел характер установления распределения массы и связанного с нпм давления в океане и атмосфере, В частности, он рассмотрел задачу о формировании неравновесного распределения скорости течений в океане под влиянием сообщения океану некоторого импульса. Далее Россби [685] исследовал процесс приспособления к равновесию. В следующем разделе ставится аналогичная задача, и вся глава до конца посвящается обсуждению е различных аспектов. [c.234]

Чтобы проиллюстрировать понятие доступной потенциальной энергии, рассмотрим эксперимент Марсильи из разд. 5.1. В начальный момент в прямоугольном резервуаре имелись два равных объема однородных жидкостей, разделенных перегородкой, как показано на рис. 7.1, а (1). Используя дно резервуара как отсчетиый уровень, найдем среднюю потенциальную энергию на единицу площади [c.277]

Рис, 7.11. (а) Три различных полол ения двух несжимаемых лсидкостей, каждая постоянной плотности р при Ра > р1. Случай ( ) —начальная к0и( )игура-иия эксперимента Марсильи (см. рис. 5.1). Случай (И1) показывает положение жидкостей в конце эксперимента, когда достигнуто условие минимума ао-тенциальной энергии. Случай (11) показывает другое начальное условие. Доступная потенциальная энергия равна превышению над потенциальной энергией случая (1и). Средние значения на единицу площади равны (рг — р ) Н /8 в случае ( ), (рг — p )gd Q в случае ( 1) и пуль в случае ( 11). (б) Различное положение двух равных масс сухого воздуха, каждая из которых имеет потенциальную температуру 0/ при 0 > 02. В [522] рассчитана сумма потенциальной и внутренней энергий в каждом случае. Случай (1) аналогичен случало эксперимента Марсильи, но верхние поверхности являются поверхностями того же давления, но не того же уровня. Случай (11) показывает положение при минимуме суммы потенциальной и внутренней энергий. Поскольку масса выше любого уровня пропорциональна давлению, то поверхность раздела является поверхностью давления (рг Рх) 2, рг — давление иа дне, а р —давление иа верхней поверхности. Доступная потенциальная энергия равна превышению над потенциальной энергией для случая ( ), и ее значение для случая (О дано в (7.8.21). [c.278]

Рис. 7.15. Начальное условие, как в эксперименте Марсильи, но скачок плотности заменен распределением плотности с постоянным градиентом О,так что плотность р имеет вид рг— Ох. Жидкость находится в покое поэтому из уравнения гидростатики получаем давление р = —д рг—Ох)г. а) Показаны направления Ур = (—О, 0) и Ур = Ог, —Рг+б -У), а вектор бароклинио-сти В = (7р X 7р)1р направлен в сторону читателя. Поэтому создается вихрь, иаправлепиый в этом направлении, (б) Циркуляцию, создаваемую членом — р/р, можно вычислить для изображенного прямоугольного контура. Вклады — др1дг от двух вертикальных сторон погашаются, а

Справочник химика 21

Химия и химическая технология