流体静力平衡

现在让我们考虑什么部队是在垂直方向的平衡。片刻的思想表明,必须有一个压力梯度在垂直方向,因为没有一个会有任何液体。一块流体,空气或一片海水,不轻便,所以重力作用于它,拉向地球。如果流体包裹是静止的,那么必须有一个反向的力平衡重力,这是压力梯度力。也就是说,有一个重力和压力梯度力之间的平衡,这是众所周知的流体静力平衡。平衡持有完全只有当流体不动(因此水压的“静态”),但是在地球的大气和海洋,它拥有一个好的近似甚至当流体运动。

是定量的,让我们考虑垂直力平衡的薄板的液体密度(每单位体积质量)p,和让板厚度深圳区域a板上的重力向下的力就等于g(加速度引起的重力)乘以质量流体,pASz。因此,单位体积pgASz向下的重力,或pg单位体积。板上的垂直压力是由方程3.6,所以我们有

向下的重力= gpASz (3.7)

简要介绍动态上行压力梯度力= -ASz ^ - p■(3.8)

如果流体是静态的,那么上述两种力量必须平衡,我们获得

这是流体静力平衡方程。(我们用偏导数因为压力也可能在其他方向改变。)的变化率随高度压力与流体的密度成正比,因为海水约1000倍的密度比空气的压力增加迅速确实为我们深入海洋。

在海洋海水的密度几乎是恒定的,如果我们忽视的贡献相对较小的大气压力吗海洋表面,方程3.9可能集成从z = 0(海面)深度d海洋表面以下

p0海洋表面的压力,这是小相比p本身一旦d超过几米。(注意,我们总是衡量z上升(即增加向上的方向)d = - z)。因子pgd只是水柱单位面积的重量从表面到深度d。因此,一个好的近似,流体的压力在任何深度等于液体的重量(单位面积)。

这个重要的结果有许多海洋环流的影响。

继续阅读:埃克曼层

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