压力梯度力

压力梯度力

一、压力梯度力的基本概念

影响大气运动的作用力有很多，大体上可划分为基本力（牛顿力）和视示力（外观力），具体见下表：

压力梯度力

基本力（牛顿力） 地心引力

摩擦力

作用于空气的力

惯性向心力

视示力（外观力） 地转偏向力

其中，压力梯度力为文本所讨论的重点。

压力梯度力（Pressure-gradient force）：由于气压分布不均匀而作用于单位质量空气上的力, 其方向由高压指向低压。有时又称为气压梯度力。

事实上并不是真正意义上的“力”，它其实是由于气压不同而产生的空气加速度(即单位质量所受的力)。它是产生从高气压区向低气压区的空气加速度的原因，产生风。 在作用于空气的力中，水平方向的力有：

1）水平气压梯度力 （G）

2）水平地转偏向力 （A）

3）惯性离心力 （C）

4）摩擦力 （R）

二、压力梯度力的计算

首先，我们重点对水平气压梯度力进行分析。

图（1）

如图（1）所示，

在x方向上：气压梯度﹣ppdx ，气压差﹣xx

且 A点：气压 p ，压力 pdydz

ppdx） ，压力﹣（p＋dx）dydz xx

pdx）dydz 所以，x方向上的净压力：pdydz﹣（p＋xB点：气压﹣（p＋

pdxdydz x

pdxdydz 因此，x方向上的净压力＝﹣x＝﹣

同理：y方向上的净压力＝﹣pdxdydz y

pdxdydz zz方向上的净压力＝﹣

综上，得出： 总的净压力＝﹣（pppi＋j＋k）dxdydz xzy

＝﹣▽p dxdydz

由于 dxdydz＝V＝m p

因此，作用于单位质量空气块上的净压力（气压梯度力）G

G＝﹣1

 ▽p

由于气压梯度：﹣▽p ，气压梯度的方向：垂直于等压线，由高压指向低压。 所以，气压梯度力的方向：垂直于等压线，由高压指向低压。

同理，可以推出： 铅直气压梯度力：Gz1p z

1p nxiyj n水平气压梯度力：Gn

其中，水平气压梯度力是形成风的原始动力。