Vorticita

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

Meteorologie

Dynamická meteorologie

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

$\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{t}𝐯=\mathrm{\nabla }\times 𝐯=\frac{\partial v_z}{\partial y}-\frac{\partial v_y}{\partial z},\frac{\partial v_x}{\partial z}-\frac{\partial v_z}{\partial x},\frac{\partial v_y}{\partial x}-\frac{\partial v_x}{\partial y}$

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

$\lambda =2\mathrm{\Omega }\sin f$,

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 proudnic má cyklonální 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 proudnic má anticyklonální charakter, to je spojeno s tlakovými útvary anticyklónami a hřebeny vysokého tlaku vzduchu.

Pokud vzduchová částice nerotuje je vorticita rovna nule.

Fyzika oblaků

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.

Odkazy

Literatura

• Šablona:Citace monografie
• Šablona:Citace monografie
• Šablona:Citace monografie

Externí odkazy

• Šablona:Commonscat