ВО́ЛНЫ В АТМОСФЕ́РЕ

ВО́ЛНЫ В АТМОСФЕ́РЕ, рас­про­стра­няю­щие­ся в ат­мо­сфе­ре Зем­ли ко­ле­ба­ния воз­ду­ха. Раз­ли­ча­ют соб­ст­вен­ные ко­ле­ба­ния ат­мо­сфе­ры (ат­мо­сфе­ра Зем­ли яв­ля­ет­ся ко­ле­ба­тель­ной сис­те­мой и об­ла­да­ет соб­ст­вен­ны­ми час­то­та­ми) и вол­но­вые дви­же­ния, воз­ни­каю­щие под дей­ст­ви­ем внеш­них сил. В за­ви­си­мо­сти от фи­зич. при­ро­ды этих сил вы­де­ля­ют три осн. клас­са В. в а.: аку­сти­че­ские (зву­ко­вые), внут­рен­ние гра­ви­та­ци­он­ные и пла­не­тар­ные. В при­ро­де, как пра­ви­ло, на­блю­да­ют­ся сме­шан­ные ти­пы вол­но­вых дви­же­ний, пред­став­ляю­щие со­бой су­пер­по­зи­цию волн разл. ти­пов. Ис­точ­ни­ки волн на­хо­дят­ся в осн. в ниж­ней ат­мо­сфе­ре, в то же вре­мя тео­ре­тич. и экс­пе­рим. ис­сле­до­ва­ния по­ка­зы­ва­ют, что вол­но­вые дви­же­ния мо­гут рас­про­стра­нять­ся в бо­лее вы­со­кие слои, уве­ли­чи­вая свою ам­пли­ту­ду вслед­ст­вие убы­ва­ния плот­но­сти ат­мо­сфе­ры с вы­со­той.

Аку­сти­че­ские вол­ны обу­слов­ле­ны сжи­мае­мо­стью воз­ду­ха. Эти вол­ны яв­ля­ют­ся про­доль­ны­ми, их пе­рио­ды не пре­вы­ша­ют 300 с, ско­рость рас­про­стра­не­ния ко­леб­лет­ся ок. 300 м/c. Ам­пли­ту­ды дав­ле­ния ма­лы (1–10 Па), за ис­клю­че­ни­ем волн, воз­ни­каю­щих при взры­вах.

Внут­рен­ние гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны (ВГВ, см. Внут­рен­ние вол­ны) обу­слов­ле­ны си­лой тя­же­сти. ВГВ воз­ни­ка­ют в ре­зуль­та­те из­ме­не­ния плот­но­сти воз­ду­ха с вы­со­той, ко­гда в ус­ло­ви­ях ус­той­чи­вой тем­пе­ра­тур­ной стра­ти­фи­ка­ции ат­мо­сфе­ры на эле­мен­тар­ный объ­ём воз­ду­ха, сдви­нув­ший­ся по к.-л. при­чи­нам вверх или вниз, дей­ству­ет воз­вра­щаю­щая си­ла. Ско­рость рас­про­стра­не­ния та­ких волн из­ме­ня­ет­ся от де­сят­ков до со­тен мет­ров в се­кун­ду, дли­на дос­ти­га­ет не­сколь­ких де­сят­ков ки­ломет­ров и бо­лее. В ниж­ней ат­мо­сфе­ре ам­пли­ту­ды ВГВ не­ве­ли­ки, од­на­ко в верх­них сло­ях они рас­тут вме­сте с умень­ше­ни­ем плот­но­сти воз­ду­ха. На вы­со­тах св. 60 км мо­жет на­чать­ся бы­ст­рый не­ли­ней­ный рост ам­пли­ту­ды вол­ны, при­во­дя­щий к её об­ру­ше­нию. При этом импульс и энер­гия вол­ны пе­ре­да­ют­ся хао­ти­че­ски дви­жу­щим­ся мо­ле­ку­лам ат­мо­сфе­ры, что из­ме­ня­ет темп-ру воз­ду­ха и ско­рость вет­ра. Дан­ный про­цесс по­зво­ля­ет объ­яс­нить су­ще­ст­во­ва­ние хо­лод­ной лет­ней и тё­п­лой зим­ней ме­зо­пау­зы на выс. ок. 80 км. К гра­ви­та­ци­он­ным вол­нам от­но­сят так­же ат­мо­сфер­ные при­ли­вы (су­точ­ный и по­лу­су­точ­ный), ко­то­рые воз­ни­ка­ют во вра­щаю­щей­ся ат­мо­сфе­ре вслед­ст­вие не­рав­но­мер­но­го во вре­ме­ни по­гло­ще­ния сол­неч­ной ра­диа­ции озо­ном и во­дя­ным па­ром.

Во вра­щаю­щей­ся сре­де воз­ни­ка­ют ги­ро­ско­пи­чес­кие вол­ны, обу­слов­лен­ные Ко­рио­ли­са си­лой. В ре­аль­ной ат­мо­сфе­ре на­блю­да­ют­ся сме­шан­ные ти­пы волн: гра­ви­та­ци­он­но-ги­ро­ско­пи­чес­кие и инер­ци­он­но-ги­ро­ско­пи­чес­кие, на­зы­вае­мые так­же пла­не­тар­ны­ми или Ро­ссби вол­на­ми. По­след­ние име­ют дли­ну от со­тен до не­сколь­ких ты­сяч ки­ло­мет­ров, ско­рость – до де­сят­ков мет­ров в се­кун­ду, ам­пли­ту­да дав­ления в ниж­ней ат­мо­сфе­ре со­став­ля­ет 2·10³–10⁴ Па. Эти вол­ны пред­став­ля­ют наи­боль­ший ин­те­рес для про­гно­за по­го­ды. Гре­бень вол­ны сов­па­да­ет с цен­тром ан­ти­ци­кло­на, а впа­ди­на вол­ны – с цен­тром ци­кло­на. Наи­бо­лее длин­ные из этих волн в зим­ний и осен­ний пе­ри­оды мо­гут про­ни­кать в бо­лее вы­со­кие слои ат­мо­сфе­ры, на вы­со­ты до 100 км (на бoль­ших вы­со­тах эти вол­ны за­ту­ха­ют).

Вол­но­вые дви­же­ния яв­ля­ют­ся не­отъ­ем­ле­мой ча­стью ат­мо­сфер­ной ди­на­ми­ки, оп­ре­де­ляя по­год­ные про­цес­сы в ниж­ней ат­мо­сфе­ре, осу­ще­ст­в­ляя взаи­мо­дей­ст­вие ниж­них сло­ёв с верх­ней ат­мо­сфе­рой и вно­ся зна­чи­тель­ный вклад в её тер­мо­ди­на­мич. ре­жим. Для изу­че­ния ат­мо­сфер­ных волн разл. при­ро­ды ис­поль­зу­ют­ся совр. гло­баль­ные спут­ни­ко­вые сис­те­мы на­блю­де­ния за ат­мо­сфе­рой, а так­же ком­пь­ю­тер­ные мо­де­ли вы­со­ко­го про­стран­ст­вен­но­го и вре­менно́го раз­ре­ше­ния.