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空氣微團(tuán)
來源:互聯(lián)網(wǎng)

大氣微團(tuán)在氣象上的含義是大氣中的一團(tuán)很小的空氣。它小到這種程度,以致我們必須在氣象科學(xué)的意義下把它看作是一個點(diǎn)。它僅有唯一的氣象參量值,例如有唯一的溫度、氣壓值和風(fēng)速值。而整個大氣是由極其眾多的大氣微團(tuán)組成的。

形成

在大氣中,我們?nèi)∫簧諝饣蛘f取一克空氣作為一個大氣微團(tuán)看待完全是恰當(dāng)?shù)摹S捎诖髿饪傎|(zhì)量約為1021克。這時我們看到大氣總體是由大約1021個大氣微團(tuán)組成的。換言之,大氣總體是由極其眾多的大氣微團(tuán)組成的。這與統(tǒng)計(jì)物理中經(jīng)常研究N個粒子,而N值經(jīng)常理解為具有阿莫迪歐·阿伏伽德羅常數(shù)的數(shù)量級(1023)是十分相近的。

我們還要指出空氣微團(tuán)也必須充分大。因?yàn)槿绻盐F(tuán)取的與空氣分子一樣的大小,那么溫度、氣壓、風(fēng)速這些氣象變量就失去了意義。因而微團(tuán)又必須充分大,它要大到溫度、氣壓等變量有意義,要大到氣體狀態(tài)方程可以用到這個空氣微團(tuán)上(這相當(dāng)于非平衡統(tǒng)計(jì)物理中所謂的滿足局域平衡假設(shè))。

在統(tǒng)計(jì)物理中把氣體單分子視為僅有三個分量的動能和它的三個坐標(biāo)這六個變量就能確定其狀態(tài)的粒子。對于空氣微團(tuán)來說要確定它的狀態(tài)僅有六個變量是不夠的。因?yàn)樗舜_定位置的三個變量、確定運(yùn)動速度的三個風(fēng)速分量外,至少還有溫度、氣壓、比濕這三個變量。即對于一個空氣微團(tuán)而言,它要有9個自由度、這說明對大氣微團(tuán)的研究要比研究分子運(yùn)動復(fù)雜一些。

空氣微團(tuán)可以類似統(tǒng)計(jì)物理中的粒子那樣從統(tǒng)計(jì)角度去分析,這就為引用統(tǒng)計(jì)物理方法到氣象領(lǐng)域打開了道路。在分析大氣的比濕分布律【1】和風(fēng)速分布律【2】時我們就是把空氣微團(tuán)作為統(tǒng)計(jì)物理上的基本粒子看待,并找出有關(guān)的理論和實(shí)際分布律的。

參考資料 >

全球大氣的一些分布函數(shù)-《氣象隨機(jī)場分布函數(shù)及其轉(zhuǎn)移矩陣》8.科學(xué)網(wǎng).2024-10-22

阿伏伽德羅常數(shù)的意義.百家號.2024-10-22

統(tǒng)計(jì)物理上的基本粒子.統(tǒng)計(jì)物理上的基本粒子.2024-10-22

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