Geofysikaalinen hydrodynamiikka , Astrofysikaalinen hydrodynamiikka - hydrodynamiikan haara , joka keskittyy ilmiöiden ja fysikaalisten mekanismien tutkimukseen, jotka vaikuttavat nestemäisen tai kaasumaisen jatkuvan väliaineen luonnollisissa laajamittaisissa turbulenteissa virtauksissa pyöriviin esineisiin.
Yleisiä ongelmia :
Geofysikaaliseen hydrodynamiikkaan kuuluvat :
Astrofysikaaliseen hydrodynamiikkaan kuuluvat :
Kaikkia näitä näennäisesti kaukana toisistaan olevia tieteenaloja yhdistävät samanlaiset fysikaaliset mekanismit, jotka käynnistävät pyörteisen kerrostetun nesteen tai kaasun (mukaan lukien sähköä johtavan) yleisen kierron pyörivissä esineissä.
Geofysiikan hydrodynamiikan tutkimuksen pääasiallinen käytännön tavoite on tehokkaan menetelmän luominen numeeriseen sääennusteeseen eri ajanjaksoille, ilmastoteorian luominen , menetelmä vaarallisten sääilmiöiden ennustamiseen sekä menetelmän kehittäminen ennustamiseen. muutoksia geomagneettisessa kentässä. Astrofysiikan alan tutkimuksella on poikkeuksellinen kognitiivinen arvo, joka stimuloi kehitystä muilla tähtitieteen ja fysiikan alueilla, muokkaa nykyaikaista maailmankuvaa.
Tehtävät opiskellaan teoreettisen fysiikan menetelmin mallintamalla ilmiöitä hydrodynamiikan ( magneettinen hydrodynamiikka ), ( relativistinen hydrodynamiikka ), termodynamiikka differentiaaliyhtälöjärjestelmällä , ottaen huomioon turbulenssiteorian saavutukset ( tilastollinen nestemekaniikka ), jatkumo optiikka , ydinfysiikka , matemaattinen fysiikka . Ilmiön matemaattinen malli soveltuu joissakin yksinkertaistetuissa tapauksissa matemaattiseen analyysiin . Useimmissa tapauksissa tulos voidaan saada vain numeerisella simulaatiolla . Geofysiikan (astrofysikaalisen) hydrodynamiikan ongelmien numeerinen ratkaisu, mukaan lukien numeerinen sääennuste , on yksi laskennallisen matematiikan vaikeimmista ongelmista .
Geofysiikan hydrodynamiikan perustana ovat Navier-Stokesin viskoosin nesteen liikeyhtälöt , lämpöyhtälö . Kun yhtälöiden keskiarvo on laskettu Reynoldsin menetelmän mukaisesti, niitä voidaan soveltaa turbulenttiseen tilaan. Geofysiikan hydrodynamiikan perusperiaatteita ovat myös pyörreyhtälö eli potentiaalipyörreyhtälö .
Tietolähteenä geofysikaalisen hydrodynamiikan fyysisten mallien rakentamiseen ovat havainnot yleisestä kierrosta ja yksittäisistä ilmiöistä Maan ilmakehässä, maailman valtameressä, muiden planeettojen ilmakehissä ja planeettojen satelliiteissa sekä erityisissä luonnollisissa (mukaan lukien retkikunnassa) opinnot. Joitakin geofysikaalisen hydrodynamiikan ilmiöitä ( indeksisykli tai "heilahdus") voidaan mallintaa laboratoriokokeissa. Havaintoastronomia (radio, optinen, röntgen ja gamma) tarjoaa tietoa astrofysikaalisesta hydrodynamiikasta.
Geoastrofysiikan hydrodynamiikan eri osa-alueet rikastavat toisiaan fysikaalisten mekanismien analogiaan perustuvilla ideoilla. Esimerkiksi Auringon rakenteen ja dynamiikan malli perustuu suurelta osin dynaamisen meteorologian tuloksiin [1] . Samaa voidaan sanoa levyn kertymisen teoriasta , jossa analogia indeksisyklin ilmiön ja röntgentähtien vaihtelevuuden [2] ja galaktisten ytimien aktivoitumisen [3] välillä osoittautui hedelmälliseksi.
Geofysikaalisen hydrodynamiikan saavutuksia käytetään erilaisten sovellettavien ongelmien ratkaisemiseen. Geofysikaalisen hydrodynamiikan sovellettavia ongelmia ratkaistaan soveltava meteorologia , hydrologia , valtameri ja globaali ekologia .