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对流单体

流體動力學领域,对流单体是当液体气体体内存在密度差异时发生的现象。这些密度差异导致流体质点上升和/或下降,这是对流单体的关键特性。当一定体积的流体被加热时,它会膨胀并变得不稠密,因此比周围的流体更有浮力。流体中较冷、较稠密的部分下降到较热、较不稠密的流体下方,而较热的流体上升,循环往复,这种运动称为對流,运动体称为对流单体。这种特殊类型的对流,即从下方加热水平流体层,被称为瑞利-贝纳德对流。对流通常需要引力场,但在微重力实验中,已经观察到热对流可以没有引力效应。 [1]

從飛機上望向高积云。高积云是由对流活动形成。
发酵 10 日后的 6 加仑桶蜂蜜酒,上面漂浮着肉桂。对流是由酵母释放二氧化碳引起。

流体被概括为有流動特性的材料,往往指代液体;然而,流动性并不是液体独有。流体性也同样存在于气体甚至颗粒固体(例如沙子、砾石和岩石滑坡过程中的较大物体)中。

对流单体最顯著在雲形成及其能量释放和传输中。当空气沿着地面移动时,它会吸收热量、降低密度并向上浮。当它被迫进入气压较低的大气时,它不能像在低海拔地区那样包含尽可能多的液体,因此其中的水蒸气将凝结为液体或固体,从而产生降水,在此过程中,暖空气被冷却;暖气团密度增加而下沉,往复循环。

对流单体可以在任何流体中形成,包括地球的大气层哈德里環流圈)、沸水、汤(对流单体可以通过它们运输的颗粒来识别,例如在粥中)、海洋或太阳表面。对流单体的大小很大程度上取决于流体的特性。

地球的对流层

雷暴云(强对流单体)

 
雷暴云的各个阶段。

暖空气的密度低于冷空气,因此暖空气在较冷的空气中上升, [2]类似于热气球[3]当携带水分的相对温暖的空气在较冷的空气中上升时,就会形成云。当潮湿的空气上升时,它会冷却,导致上升的空气包中的一些水蒸气凝结[4]当水分凝结时,它会释放出被称为汽化潜热的能量,这使得上升的空气包比周围的空气冷却得更少, [5]云团继续向上发展。如果大气中存在足够的不稳定性,这个过程将持续足够长的时间以形成积雨云,从而支持闪电和雷声。一般来说,雷暴的形成需要三个条件:水分、不稳定的气团和升力(热量)。

所有的雷暴,无论何种类型,都经历三个阶段:“发展阶段”、“成熟阶段”和“消散阶段”。 [6]平均而言,雷暴云有24 km(15 mi)直径。 [7]根据大气中的实际条件,这三个阶段总共平均需要经历 30 分钟。 [8]

绝热过程

由下沉空气压缩引起的加热是造成一些天气现象的原因,例如奇努克风(在北美西部众所周知)或焚风 (在阿尔卑斯山)。

中间层

地球大气层按照温度垂直递减率分层,对流层为最底层,中间层则是第三层,其气温和对流层一样也是随高度递减,因此在这一层中也同样存在强烈的对流现象。不过由于缺少水汽,而且空气稀薄,其对流现象并没有对流层那么多种多样。

太阳光球层动图(由位于西班牙拉帕尔马的瑞典1m太阳望远镜拍摄)。该影像展示了太阳光球层的米粒现象,该现象由太阳表面较热的气体泡发生对流运动而形成。当气体泡到达太阳外层时,气体泡降温并在较暗处重新向下运动。在这些所谓“米粒间通道”,我们可以看到小的亮点和很多延伸的、拉长的亮区结构,这些就是具有强磁场的区域。

太阳内部

太阳的光球层由称为米粒组织的对流单体组成,它们是上升的过热柱(5,800°C) 平均直径约 1,000 公里的等离子体。等离子体在这些米粒体之间的狭窄空间上升和下降时冷却。

参考资料

  1. ^ Yu. A.Gaponenko and V. E. Zakhvataev,Nonboussinesq Thermal Convection in Microgravity under Nonuniform Heating
  2. ^ Albert Irvin Frye. Civil engineers' pocket book: a reference-book for engineers, contractors. D. Van Nostrand Company. 1913: 462 [2009-08-31]. 
  3. ^ Yikne Deng. Ancient Chinese Inventions. Chinese International Press. 2005: 112–13 [2009-06-18]. ISBN 978-7-5085-0837-5. 
  4. ^ FMI. Fog And Stratus – Meteorological Physical Background. Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik. 2007 [2009-02-07]. (原始内容于2020-05-11). 
  5. ^ Chris C. Mooney. Storm world: hurricanes, politics, and the battle over global warming . Houghton Mifflin Harcourt. 2007: 20 [2009-08-31]. ISBN 978-0-15-101287-9. 
  6. ^ Michael H. Mogil. Extreme Weather. New York: Black Dog & Leventhal Publisher. 2007: 210–211. ISBN 978-1-57912-743-5. 
  7. ^ Peter Folger. Severe Thunderstorms and Tornadoes in the United States. DIANE Publishing. 10 April 2011: 16. ISBN 978-1-4379-8754-6. 
  8. ^ National Severe Storms Laboratory. . National Oceanic and Atmospheric Administration. 2006-10-15 [2009-09-01]. (原始内容存档于2009-08-25). 

对流单体, 此條目翻譯品質不佳, 翻譯者可能不熟悉中文或原文語言, 也可能使用了機器翻譯, 請協助翻譯本條目或重新編寫, 并注意避免翻译腔的问题, 明顯拙劣的翻譯請改掛, href, template, html, class, redirect, title, template, href, wikipedia, html, class, redirect, title, wikipedia, 提交刪除, 在流體動力學领域, 是当液体或气体体内存在密度差异时发生的现象, 这些密度差异导致流体质点上升和, 或下降,. 此條目翻譯品質不佳 翻譯者可能不熟悉中文或原文語言 也可能使用了機器翻譯 請協助翻譯本條目或重新編寫 并注意避免翻译腔的问题 明顯拙劣的翻譯請改掛 a href Template D html class mw redirect title Template D d a a href Wikipedia CSD html G13 class mw redirect title Wikipedia CSD G13 a 提交刪除 在流體動力學领域 对流单体是当液体或气体体内存在密度差异时发生的现象 这些密度差异导致流体质点上升和 或下降 这是对流单体的关键特性 当一定体积的流体被加热时 它会膨胀并变得不稠密 因此比周围的流体更有浮力 流体中较冷 较稠密的部分下降到较热 较不稠密的流体下方 而较热的流体上升 循环往复 这种运动称为對流 运动体称为对流单体 这种特殊类型的对流 即从下方加热水平流体层 被称为瑞利 贝纳德对流 对流通常需要引力场 但在微重力实验中 已经观察到热对流可以没有引力效应 1 從飛機上望向高积云 高积云是由对流活动形成 发酵 10 日后的 6 加仑桶蜂蜜酒 上面漂浮着肉桂 对流是由酵母释放二氧化碳引起 流体被概括为有流動特性的材料 往往指代液体 然而 流动性并不是液体独有 流体性也同样存在于气体甚至颗粒固体 例如沙子 砾石和岩石滑坡过程中的较大物体 中 对流单体最顯著在雲形成及其能量释放和传输中 当空气沿着地面移动时 它会吸收热量 降低密度并向上浮 当它被迫进入气压较低的大气时 它不能像在低海拔地区那样包含尽可能多的液体 因此其中的水蒸气将凝结为液体或固体 从而产生降水 在此过程中 暖空气被冷却 暖气团密度增加而下沉 往复循环 对流单体可以在任何流体中形成 包括地球的大气层 哈德里環流圈 沸水 汤 对流单体可以通过它们运输的颗粒来识别 例如在粥中 海洋或太阳表面 对流单体的大小很大程度上取决于流体的特性 目录 1 地球的对流层 1 1 雷暴云 强对流单体 1 2 绝热过程 1 3 中间层 2 太阳内部 3 参考资料地球的对流层 编辑雷暴云 强对流单体 编辑 雷暴云的各个阶段 暖空气的密度低于冷空气 因此暖空气在较冷的空气中上升 2 类似于热气球 3 当携带水分的相对温暖的空气在较冷的空气中上升时 就会形成云 当潮湿的空气上升时 它会冷却 导致上升的空气包中的一些水蒸气凝结 4 当水分凝结时 它会释放出被称为汽化潜热的能量 这使得上升的空气包比周围的空气冷却得更少 5 云团继续向上发展 如果大气中存在足够的不稳定性 这个过程将持续足够长的时间以形成积雨云 从而支持闪电和雷声 一般来说 雷暴的形成需要三个条件 水分 不稳定的气团和升力 热量 所有的雷暴 无论何种类型 都经历三个阶段 发展阶段 成熟阶段 和 消散阶段 6 平均而言 雷暴云有24 km 15 mi 直径 7 根据大气中的实际条件 这三个阶段总共平均需要经历 30 分钟 8 绝热过程 编辑 由下沉空气压缩引起的加热是造成一些天气现象的原因 例如奇努克风 在北美西部众所周知 或焚风 在阿尔卑斯山 中间层 编辑地球大气层按照温度垂直递减率分层 对流层为最底层 中间层则是第三层 其气温和对流层一样也是随高度递减 因此在这一层中也同样存在强烈的对流现象 不过由于缺少水汽 而且空气稀薄 其对流现象并没有对流层那么多种多样 source source source source source source source source source source source source source source 太阳光球层动图 由位于西班牙拉帕尔马的瑞典1m太阳望远镜拍摄 该影像展示了太阳光球层的米粒现象 该现象由太阳表面较热的气体泡发生对流运动而形成 当气体泡到达太阳外层时 气体泡降温并在较暗处重新向下运动 在这些所谓 米粒间通道 我们可以看到小的亮点和很多延伸的 拉长的亮区结构 这些就是具有强磁场的区域 太阳内部 编辑太阳的光球层由称为米粒组织的对流单体组成 它们是上升的过热柱 5 800 C 平均直径约 1 000 公里的等离子体 等离子体在这些米粒体之间的狭窄空间上升和下降时冷却 参考资料 编辑 Yu A Gaponenko and V E Zakhvataev Nonboussinesq Thermal Convection in Microgravity under Nonuniform Heating Albert Irvin Frye Civil engineers pocket book a reference book for engineers contractors D Van Nostrand Company 1913 462 2009 08 31 Yikne Deng Ancient Chinese Inventions Chinese International Press 2005 112 13 2009 06 18 ISBN 978 7 5085 0837 5 FMI Fog And Stratus Meteorological Physical Background Zentralanstalt fur Meteorologie und Geodynamik 2007 2009 02 07 原始内容存档于2020 05 11 Chris C Mooney Storm world hurricanes politics and the battle over global warming Houghton Mifflin Harcourt 2007 20 2009 08 31 ISBN 978 0 15 101287 9 含有內容需登入查看的頁面 link Michael H Mogil Extreme Weather New York Black Dog amp Leventhal Publisher 2007 210 211 ISBN 978 1 57912 743 5 Peter Folger Severe Thunderstorms and Tornadoes in the United States DIANE Publishing 10 April 2011 16 ISBN 978 1 4379 8754 6 National Severe Storms Laboratory A Severe Weather Primer Questions and Answers about Thunderstorms National Oceanic and Atmospheric Administration 2006 10 15 2009 09 01 原始内容存档于2009 08 25 取自 https zh wikipedia org w index php title 对流单体 amp oldid 77074688, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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