Атмосфе́рная турбуле́нтность одно из характерных свойств атмосферы Земли, состоящее в беспорядочном изменении давления, температуры воздуха, скорости и направления ветра (см. Турбулентность). Турбулентный режим способствует тепло- и влагообмену в атмосфере Земли; наблюдается в пограничном слое атмосферы, простирающемся над равнинами умеренных широт до высоты 1 км. Турбулентность обусловлена топографической неоднородностью поверхности Земли, её теплофизическими свойствами, приводящими к неравномерному и пространстве нагреванию (охлаждению), особенностями вертикальных профилей температуры и скорости воздушных потоков (см. Вертикальный разрез атмосферы).На высоте 50150 м наблюдаются значительные вертикальные градиенты скорости ветра (см. Сдвиг ветра), порождающие динамическую турбулентность, или большие вертикальные градиенты температуры (летом), вызывающие термическую турбулентность. В этих условиях наблюдаются сильные горизонтальные и вертикальные порывы ветра, существенно влияющие на взлёт и посадку летательных аппаратов (см. Атмосферное возмущение). В свободной атмосфере (над пограничным слоем) воздушные течения, особенно в ясном небе в верхней тропосфере, могут быть также турбулизированными в областях струйных течений, где наблюдаются большие вертикальные градиенты скорости. Интенсивная А. т. вызывает болтанку летательного аппарата. Вероятность турбулентности при ясном небе в умеренных широтах составляет 10%, в том числе сильной около 0,4%, в нижней стратосфере до высоты 2025 км соответственно 1 и 0,05%. Толщина турбулентных зон тропосферы во много раз меньше горизонтальных размеров; в 80% случаев толщина не более 1000 м, а горизонтальные размеры меньше 150 км, в нижней стратосфере соответственно 300 м и 80 км. Эти зоны всегда имеют резкие границы.
Развитие А. т. обусловлено динамическими и термическими причинами. Воздушное течение часто характеризуют безразмерной величиной, так называемым числом Ричардсона:
,
где g ускорение свободного падения, Т абсолютная температура, γa адиабатический вертикальный градиент температуры (равный 0,01 К/м), γ наблюдаемый вертикальный градиент температуры, β вертикальный градиент средней скорости ветра (с учётом поворотов ветра в слое с высотой). Чаще всего турбулентность наблюдается при значениях Ri < 1/4.
Возникновение А. т. связано с потерей гидродинамической устойчивости потока и генерацией волновых возмущений, потерей устойчивости и вырождением волновых возмущений, генерацией турбулентности и диссипацией турбулентной энергии в теплоту. Знание характеристик А. т. необходимо для решения многих теоретических и практических задач в авиации.
Литература:
Монин А. С., Яглом А. М., Статистическая гидромеханика, ч. 12, М., 196567;
Турбулентность в свободной атмосфере, 2 изд., Л., 1976.
Н. З. Пинус.
Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия.Главный редактор Г.П. Свищев.1994.
В результате А. Т. происходит быстрая турбулентная диффузия, создающая турбулентный обмен свойств воздуха в вертикальном направлении, намного превосходящая молекулярную диффузию. А. Т. объясняются сравнительное постоянство состава воздуха с высотой, распространение в атмосфере водяного пара и коллоидных примесей, внутреннее трение (турбулентная вязкость) воздуха, порывистость и суточный ход ветра, распространение и распределение тепла в атмосфере (путем турбулентной теплопроводности), особенности форм облаков, рассеяние туманов, коагуляции капелек в облаках, так называемое дрожание воздуха и мерцание звезд и многое другое.
Кроме описанной мелкомасштабной А. Т. (микротурбулентности), существует А. Т. синоптического масштаба (макротурбулентность), элементами которой являются циклоны и антициклоны, осуществляющие междуширотный обмен воздуха, тепла, количества движения и пр. Различается также А. Т. в промежуточном масштабе (мезотурбулентность), связанная с грозовыми облаками, шквалами и т. п. Интенсивность мезотурбулентности сравнительно мала; в тропиках она больше, чем во внетропических широтах.
Более краткий синоним турбулентность имеет также и более общее значение, поскольку турбулентность свойственна и потоку воды и наблюдается не только в природе, но и в технических установках.
turbolenza atmosferica