8.8:断熱経過率

地球の大気はもちろん等温ではありません。 温度は高さとともに減少する。 大気中の温度経過率は、高さに伴う温度の低下の速度であり、すなわち、−dt/dzである。断熱大気とは、高さによってP/εが変化しない大気のことである。 このような大気では、空気の塊が断熱的により高いレベルに移動すると、その圧力と密度はP/πが一定になるように変化し、新しい高さでの周囲圧力と密度に等しくなります。, このような雰囲気については、温度が高さとともに低下する速度、すなわち断熱経過率を計算することが可能である。 私たちはこの計算を行い、実際の経過率とどのように比較するかを見てみましょう。

セクション8.7のように、静水圧平衡の条件は

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断熱大気(すなわち、p/λが高さによって変化しないもの)に対するTとzの関係を見つけようとしているので、pとtの間およびλとtの間の断熱関係を見つける必要があります。,

これらは、Pとπの間の断熱関係から容易に見出される:

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および理想気体の状態方程式:

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排除P:

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排除π:

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これは、

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これは、pとπの間の断熱関係から独立している。

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これは、

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これは、

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これは、

度。

空気の平均モル質量を28.8kg kmole−1、gを温帯緯度の9.8m s−2とすると、乾燥空気の断熱経過率-9.7K km−1が得られます。, 湿った空気中の水蒸気の存在は、μの平均値(したがって断熱的経過率)を減少させ、実際の経過率は、通常、湿った空気であっても計算された断熱的経過率よりもかなり小さい。 (水蒸気の存在はまた、γの値をわずかに増加させる。 これにより、経過速度はわずかに大きくなりますが、μの値が大きいことによって引き起こされる経過速度の低下ほど効果は大きくありません。 これを確信させるためにある数を試みなさい。,)国際民間航空機関標準大気は、対流圏(最初の11km)の失速率を-6.3K km−1としています。 実際のラプス率が断熱ラプス率よりも速い場合はどうなりますか? 空気の塊が断熱的により高いレベルに移動すると想像すると、その圧力と密度はp/πが一定になるように変化し、新しい密度が新しい周囲密度よりも小さい領域に自分自身を見つけるでしょう。 その結果、それは上昇し続け、大気は対流的に不安定になり、嵐が続くでしょう。, 大気は、実際の経過速度が断熱経過速度よりも小さい限り安定であり、実際の経過速度が断熱経過速度よりも大きい場合(湿った空気中で減少する)

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