Hidrodinamică geofizică , Hidrodinamică astrofizică - o ramură a hidrodinamicii , axată pe studiul fenomenelor și mecanismelor fizice care acționează în fluxurile naturale turbulente la scară mare ale unui mediu continuu lichid sau gazos pe obiecte în rotație.
Probleme generale :
Hidrodinamica geofizică include :
Hidrodinamica astrofizică include :
Toate aceste domenii ale științei, aparent îndepărtate unele de altele, sunt unite prin mecanisme fizice similare care pun în mișcare circulația generală a unui lichid sau gaz stratificat turbulent, (inclusiv conductiv electric), în obiectele rotative.
Scopul practic principal al cercetării în domeniul hidrodinamicii geofizice este crearea unei metode eficiente de prognoză numerică a vremii pentru diferite perioade, crearea unei teorii climatice , o metodă de predicție a fenomenelor meteorologice periculoase și dezvoltarea unei metode de predicție. modificări ale câmpului geomagnetic. Cercetările în domeniul astrofizicii au o valoare cognitivă excepțională, stimulând progresul în alte domenii ale astronomiei și fizicii, modelând viziunea modernă asupra lumii.
Sarcinile sunt studiate prin metode de fizică teoretică prin modelarea fenomenelor printr-un sistem de ecuații diferențiale de hidrodinamică, ( hidrodinamică magnetică ), ( hidrodinamică relativistă ), termodinamică , ținând cont de realizările teoriei turbulenței ( mecanica statistică a fluidelor ), continuum . optica , fizica nucleara , fizica matematica . Modelul matematic al fenomenului, în unele cazuri simplificate, se pretează analizei matematice . În cele mai multe cazuri, rezultatul poate fi obținut numai prin simulare numerică . Rezolvarea numerică a problemelor de hidrodinamică geofizică (astrofizică), inclusiv prognoza meteo numerică , este una dintre cele mai dificile probleme din matematica computațională .
Baza hidrodinamicii geofizice sunt ecuațiile Navier-Stokes ale mișcării unui fluid vâscos , ecuația căldurii . După mediarea ecuațiilor conform metodei Reynolds , acestea devin aplicabile stării turbulente. Principiile fundamentale ale hidrodinamicii geofizice includ, de asemenea , ecuația vortexului , ecuația potențialului vortex .
Sursa de date pentru construirea de modele fizice în hidrodinamică geofizică sunt observațiile circulației generale și ale fenomenelor individuale în atmosfera Pământului, în oceanul lumii, în atmosferele altor planete și sateliți ai planetelor, precum și naturale speciale (inclusiv expediționare) studii. Unele fenomene de hidrodinamică geofizică ( ciclul indicelui sau „vacilația”) pot fi modelate în experimente de laborator. Astronomia observațională (radio, optică, raze X și gamma) oferă date pentru hidrodinamica astrofizică.
Diferite secțiuni ale hidrodinamicii geoastrofizice se îmbogățesc reciproc cu idei bazate pe analogia mecanismelor fizice. De exemplu, modelul structurii și dinamicii Soarelui se bazează în mare măsură pe rezultatele obținute în meteorologia dinamică [1] . Același lucru se poate spune despre teoria acreției discului , în care analogia dintre fenomenul ciclului index cu variabilitatea stelelor cu raze X [2] și activarea nucleelor galactice [3] s-a dovedit a fi fructuoasă.
Realizările în hidrodinamică geofizică sunt folosite pentru a rezolva diverse probleme aplicate. Problemele aplicate în hidrodinamică geofizică sunt rezolvate prin meteorologie aplicată , hidrologie , oceanologie și ecologie globală .