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在水槽中制造喷射气流

时间:2022-01-30 百科知识 版权反馈
【摘要】:在半个世纪以前,科学家们就尝试在水槽中模拟并再现喷射气流,直到现在,它都是帮助我们有效理解地球尺度风现象的室内实验之一。将外槽的隔板视为赤道,向外槽内注入温水;将内槽的隔板视为极地,向内槽内注入冷水;中槽内则注入常温的水。通过观察铝粉,可以分辨出快于水槽旋转速度的带状水流,这就是地球的喷射气流。这条喷射气流形成的带子,在内侧同外侧之间交替蛇行,和现实中的喷射气流一样,发生了南北方向的蛇行。
在水槽中制造喷射气流_图解科普知识系列

回转水槽实验装置模式图

下面这个关于气象学的有趣实验,将会在直径为几十厘米的水槽里,模拟直径1.2万km的地球上发生的现象。这个实验叫做回旋水槽实验。在半个世纪以前,科学家们就尝试在水槽中模拟并再现喷射气流,直到现在,它都是帮助我们有效理解地球尺度风现象的室内实验之一。

水槽由外而内分为外槽、中槽、内槽三层。将外槽的隔板视为赤道,向外槽内注入温水;将内槽的隔板视为极地,向内槽内注入冷水;中槽内则注入常温的水。同时为了便于观测水面的运动,在中槽的水面上撒上一层铝粉。然后,利用转盘让整个装置以每分钟4~10圈的※速度缓慢旋转。通过这个实验,中槽中的水可以再现受到南北温差及地球自转影响的地球大气。

将照相机与装置一同旋转并摄影,则可以观察水面的特殊运动。通过观察铝粉,可以分辨出快于水槽旋转速度的带状水流,这就是地球的喷射气流。这条喷射气流形成的带子,在内侧同外侧之间交替蛇行,和现实中的喷射气流一样,发生了南北方向的蛇行。通过改变温度和旋转速度,可以观察到各种模式的喷射气流。

通过上面的室内实验,我们可以知道地球东西方向的气流,会受到南北两侧的温差及地球自转的影响。之前观察的对象仅限于拍摄下来的图像,而依靠最先进的图像分析技术,科学家们可以将其数值化,来作更进一步的研究。

※视装置的大小及条件而定。

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