Geofysisk hydrodynamik , astrofysisk hydrodynamik - en gren av hydrodynamik , fokuserad på studiet av fenomen och fysikaliska mekanismer som verkar i naturliga storskaliga turbulenta flöden av ett flytande eller gasformigt kontinuerligt medium på roterande föremål.
Allmänna problem :
Geofysisk hydrodynamik inkluderar :
Astrofysisk hydrodynamik inkluderar :
Alla dessa vetenskapsområden, till synes avlägsna från varandra, är förenade av liknande fysiska mekanismer som sätter igång den allmänna cirkulationen av en turbulent skiktad vätska eller gas, (inklusive elektriskt ledande), i roterande föremål.
Det huvudsakliga praktiska målet för forskning inom området geofysisk hydrodynamik är skapandet av en effektiv metod för numerisk väderprognoser för olika perioder, skapandet av en klimatteori , en metod för att förutsäga farliga väderfenomen och utvecklingen av en metod för att förutsäga förändringar i det geomagnetiska fältet. Forskning inom området astrofysik har ett exceptionellt kognitivt värde, stimulerar framsteg inom andra områden av astronomi och fysik, och formar den moderna världsbilden.
Uppgifterna studeras med metoder för teoretisk fysik genom att modellera fenomen genom ett system av differentialekvationer för hydrodynamik, ( magnetisk hydrodynamik ), ( relativistisk hydrodynamik ), termodynamik , med hänsyn tagen till prestationerna av turbulensteorin ( statistisk vätskemekanik ), kontinuum optik , kärnfysik , matematisk fysik . Den matematiska modellen av fenomenet, i vissa förenklade fall, lämpar sig för matematisk analys . I de flesta fall kan resultatet endast erhållas genom numerisk simulering . Den numeriska lösningen av problem med geofysisk (astrofysisk) hydrodynamik, inklusive numerisk väderprognos , är ett av de svåraste problemen inom beräkningsmatematik .
Grunden för geofysisk hydrodynamik är Navier-Stokes rörelseekvationer för en viskös vätska , värmeekvationen . Efter att ha beräknat medelvärdet av ekvationerna enligt Reynolds-metoden blir de tillämpliga på det turbulenta tillståndet. De grundläggande principerna för geofysisk hydrodynamik inkluderar även virvelekvationen , den potentiella virvelekvationen .
Datakällan för att bygga fysiska modeller inom geofysisk hydrodynamik är observationer av den allmänna cirkulationen och individuella fenomen i jordens atmosfär, i världshavet, i atmosfären på andra planeter och planeters satelliter, såväl som speciella naturliga (inklusive expeditions) studier. Vissa fenomen inom geofysisk hydrodynamik ( indexcykeln eller "vacillation") kan modelleras i laboratorieexperiment. Observationsastronomi (radio, optisk, röntgen och gamma) tillhandahåller data för astrofysisk hydrodynamik.
Olika delar av geoastrofysisk hydrodynamik berikar varandra med idéer baserade på analogi av fysiska mekanismer. Till exempel är modellen för solens struktur och dynamik till stor del baserad på de resultat som uppnåtts inom dynamisk meteorologi [1] . Detsamma kan sägas om teorin om diskaccretion , där analogin mellan fenomenet med indexcykeln med variationen av röntgenstjärnor [2] och aktiveringen av galaktiska kärnor [3] visade sig vara fruktbar.
Prestationer inom geofysisk hydrodynamik används för att lösa olika tillämpade problem. Tillämpade problem inom geofysisk hydrodynamik löses genom tillämpad meteorologi , hydrologi , oceanologi och global ekologi .