ISSN:
1436-5065
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Geography
,
Physics
Description / Table of Contents:
Summary Meteorology, oceanography and astrophysics have to deal with wide, there and back flowing motions of “exchange” (less characterized in the word “turbulence”) which are caused in a rotating system by supply of heat (mostly insolation) and are associated with a surface rotating with it, e. g. the surface of the earth, or with another gliding surface. In treating these motions and mixings, moved by heat effects, like an “isotropic” turbulence (where the two co-ordinates are equivalent) they get deprived of their essential properties. For, the impetus of heat mostly involves a preferred axis of the exchange movements; the turbulence quanta chiefly are pushed in both directions of this predominating axis (Chap. I). Such (two-dimensional) turbulent exchanges cause a characteristic transport of impulses. These are carried in both directions of the axis of preference. This transport is computed, in chapter II, on the assumption that the individual quantum of exchange does not form by its motion an own field of pressure (“exchange of mass points”), in chapter III without this restriction (“exchange by gradient wind”). Therefore in meteorology the so-called “geostrophic” winds may be considered in this sense as turbulent exchange motions of the atmosphere. Finally, in chapter IV, the conditions are examined, from which depends the “vorticity” of the individual exchange quanta in the atmosphere (and in the sea), if friction and mixing are excluded. It is shown that in this case the big rotating exchange quanta keep almost unaltered their “vorticity” (the vertical component of the “curl” of the absolute velocity). The two-dimensional theory of exchange, which may be applied in many problems of geophysics and astrophysics, holds good with regard to the planetary circulation of the earth's atmosphere. In taking into consideration also the friction on the soil, it is possible to insert in a general aspect of all phenomena of circulation the precious results ofC. G. Rossby and his collaborators as to the general circulation of the upper layers (Chap. V).
Abstract:
Résumé En météorologie, en océanographie et en astrophysique on a affaire à de vastes «mouvements d'échange», courants çà et là, connus sous le terme moins adéquat de «turbulence», engendrés dans un système en rotation par des sources de chaleur (en général le rayonnement) et qui sont liés à une surface en rotation comme par exemple la surface terrestre ou quelque surface de glissement. Si l'on traite ces mouvements et mélanges d'origine calorique comme turbulence «isotrope» (pour laquelle les deux coordonnées sont équivalentes), on les dépouille de leurs caractères essentiels, car la source de chaleur impose en général aux mouvements d'échange turbulents un axe préférentiel selon lequel les quanta de turbulence sont principalement activés (Chap. I). De tels mouvements d'échange turbulents (à deux dimensions) créent un transport d'impulse caractéristique. Ce transport va dans les deux directions de l'axe préférentiel. Il est calculé dans ce qui suit, tout d'abord (Chap. II) en admettant que chaque quantum d'échange ne crée pas de champ propre de pression par son mouvement, puis sans cette restriction (Chap. III). Les vents appelés «géostrophiques» peuvent donc être considérés dans ce sens comme des mouvements d'échange turbulent de l'atmosphère. Enfin on étudie les conditions auxquelles est soumise la rotation propre («vorticity») des quanta d'échange individuels dans l'atmosphère (et dans la mer) lorsque l'on exclut le frottement et le mélange. On trouve que dans ce cas les grands quanta d'échange rotationnels conservent presque inchangée leur «vorticity» (Chap. IV). La théorie d'échange turbulent à deux dimensions qui trouve son application dans maints domaines de la géophysique et de l'astrophysique s'applique en premier lieu à la circulation «planétaire» de l'atmosphère terrestre. Si l'on tient compte du frottement au sol, on peut introduire les précieux résultats obtenus parC. G. Rossby et ses collaborateurs sur la circulation générale des hautes couches dans une vue d'ensemble de tous les phénomènes de circulation (Chap. V).
Notes:
Zusammenfassung Meteorologie, Ozeanographie und Astrophysik haben es mit weiträumigen “Austauschbewegungen” (weniger treffend “Turbulenz” genannt) zu tun, welche in einem rotierenden System durch Wärmewirkungen (meist Bestrahlung) entstehen und an eine mitrotierende Fläche, z. B. an die Erdoberfläche oder an eine andere Gleitfläche gebunden sind. Wenn man diese, durch Wärmewirkungen angetriebenen Bewegungen und Vermischungen als “isotrope” Turbulenz (bei der beide Koordinaten gleichberechtigt sind) behandelt, so entkleidet man sie ihrer wesentlichen Eigenschaften. Denn meistens bedingt der Wärmeantrieb eine bevorzugte Achse der Austauschbewegungen; die Turbulenzquanten werden überwiegend in beiden Richtungen dieser “Vorzugsachse” angestoßen (Kap. I). Derartige (zweidimensionale) Austauschbewegungen bewirken nun einen charakteristischen Transport der Drehimpulse. Dieser Transport fließt in Richtung der Vorzugsachse. Er wird nachstehend berechnet, und zwar zunächst (in Kap. II) unter der Voraussetzung, daß das einzelne Austauschquantum durch seine Bewegung kein eigenes Druckfeld erzeugt (“Massenpunktaustausch”), weiterhin (in Kap. III) ohne diese Einschränkung (“Gradientwindaustausch”). Die in der Meteorologie “geostrophisch” genannten Winde können also in diesem Sinne als “Austauschbewegungen” der Atmosphäre gelten. Schließlich werden die Bedingungen untersucht, denen die Eigenrotation (“vorticity”) der einzelnen (großen) Austauschquanten in der Atmosphäre (und im Meer) unterliegt, wenn Reibung und Vermischung ausgeschlossen werden. Es zeigt sich, daß in diesem Fall die großen rotierenden Austauschquanten ihre “vorticity” (die Vertikalkomponente des absoluten Geschwindigkeitsrotors) fast unverändert behalten (Kap. IV). Die zweidimensionale Austauschtheorie, die an und für sich auf vielen Gebieten der Geophysik und Astrophysik Anwendung finden kann, bewährt sich zunächst in bezug auf die “planetarische Zirkulation” der Erdatmosphäre. Wenn man die Reibung am Erdboden mitberücksichtigt, gelingt es, die wertvollen BefundeC. G. Rossbys und seiner Mitarbeiter hinsichtlich der allgemeinen Zirkulation höherer Schichten in eine Gesamtschau aller Zirkulationserscheinungen einzufügen (Kap. V).
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF02246929
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