氣壓梯度力

由於氣壓分布不均勻而作用於單位質量空氣上的力，其方向由高壓指向低壓。

基本介紹

• 中文名：氣壓梯度力
• 外文名：pressure gradientforce
• 相關術語：氣壓
• 學科分支：動力氣象學

描述

地球大氣一直處在不停地運動狀態，因此導致各種天氣現象和天氣變化的形成。大氣之所以會運動，是因為有大氣作用力的存在。氣壓梯度力是大氣運動的一種基本作用力。在大氣中任一微小的氣塊，各個表面都會受到來自大氣的壓力作用。當大氣壓分布不均勻時，氣塊就會受到一種靜壓力，這種作用於單位質量氣塊上的靜壓力即為氣壓梯度力。

數學表達

如圖1所示，取空氣中任一微小的立方體氣塊，其體積為V=xyz,質量為m=ρxyz。設大氣作用於A面上的壓力為P_A=p_xyz，則作用於B面上的壓力應為P_B=－(p_x+δp_x)yz（負號表示方向相反），因此大氣作用於氣塊垂直於x軸的兩個面上的靜壓力

同理可得大氣作用於氣塊垂直於y軸和z軸的靜壓力分別為－δP_yxz和－δP_zxy，三者的向量和為

則氣壓梯度力

其中即為氣壓分布不均勻造成的氣壓梯度。氣壓梯度力與氣壓梯度成正比，與空氣密度成反比，方向為由高壓指向低壓。

作用於氣塊x軸方向分量氣壓梯度力示意圖

圖1 作用於氣塊x軸方向分量氣壓梯度力示意圖

使用

地球大氣屬於一種流體，其滿足流體運動的基本物理規律。由於大氣壓的不均勻分布，氣壓梯度力的存在導致了許多天氣現象的形成。如風的形成，是由於氣壓梯度力、地轉偏向力、慣性離心力等力共同作用的結果；中尺度天氣颱風、熱帶氣旋，是高空存在低壓系統，由於氣壓梯度力等力共同作用使低壓系統發生逆時針方向旋轉形成的；我國地處東亞地區，東南沿海，冬季亞歐大陸為冷高壓，太平洋上為暖低壓，因此我國以乾冷的西北風為主，夏季則相反，以暖濕的東南風為主。因此，氣壓梯度力是大氣運動的基本因子，也是天氣現象形成的主要因素。