Геофизическая гидродинамика, Астрофизическая гидродинамика — раздел гидродинамики, сконцентрированный на исследовании явлений и физических механизмов, действующих в естественных крупномасштабных турбулентных течениях жидкой или газовой сплошной среды на вращающихся объектах.

Предмет

К геофизической гидродинамике относится :

• Динамическая метеорология — исследующая физические механизмы крупномасштабных движений в атмосфере Земли.
• Физическая океанология — исследующая физические механизмы крупномасштабных движений в морях и океанах.
• Планетология — в части изучения особенностей циркуляции в атмосферах планет.
• Геофизика,Геодинамика — в части изучения циркуляции в жидком ядре планеты, и, связанных с ней, движений континентов; изучения происхождения и периодических обращений планетарного магнитного поля.

К астрофизической гидродинамике относится:

• Исследование проявлений и механизмов конвекции и общей циркуляции на Солнце и в других вращающихся звездах.
• Исследование механизмов, управляющих движением газовых компонент во вращающихся галактиках.
• Аккреционные диски в тесных двойных системах, в ядрах галактик, протопланетных газо-пылевых облаках.
• Релятивистские струйные течения (Джеты).
• Исследование механизма происхождение магнитного поля и его переменности в астрофизических объектах.
• Гидродинамические эффекты в космологии, в том числе происходение вращения (турбулентности) во Вселенной.

Все эти, казалось бы, далекие друг от друга области наук, объеденинены общими физическими механизмами, приводящими в движение общую циркуляцию турбулентной стратифицированной жидкости или газа, (в том числе электропроводящей), во вращающихся объектах.

Цели исследования

Главная практическая цель исследований в области геофизической гидродинамики — создание эффективного метода численного прогноза погода на разные сроки, создание теории климата, метода предсказания опасных явлений погоды, прогноз изменений геомагнитного поля. Исследования в области астрофизики имеют исключительную познавательную ценность, стимулирующие успехи в других областях астрономии и физики, формирующие современное мировоззрение.

Методы исследования

Поставленные задачи исследуются методами теоретической физики путем моделирования явления системой дифференциальных уравнений гидродинамики, (магнитной гидродинамики), (релятивистской гидродинамики), термодинамики, с учетом достижений теории турбулентности (статистической гидродинамики), оптики сплошных сред, ядерной физики, математической физики. Математическая модель явления, в некоторых упрощенных случаях, поддается математическому анализу. В большенстве случаев, результат может быть получен только путем численного моделирования. Численное решение задач геофизической (астрофизической) гидродинамики, в том числе численный прогноз погоды, относятся к самым сложным задачам вычислительной математики.

Источником данных для построения физических моделей в геофизике являются наблюдения за общей циркуляцией и отдельными явлениями в атмосфере Земли, в мировом океане, а также специальные натурные (в том числе и экспедиционные) исследования. Некоторые явления геофизической гидродинамики удается смоделировать в лабораторных экспериментах.

Наблюдательная астрономия (в радио, оптическом, рентгеновском и гамма) диапазонах поставляет данные для астрофизической гидродинамики.

Разные разделы гео-астро-физической гидродинамики обогащают друг друга идеями, основанными на аналогии физических механизмов.

Прикладные задачи

Достижения геофизической гидродинамики используются для решения различных прикладных задач. Прикладные задачи в геофизической гидродинамики решают прикладная метеорология, гидрология, океанология, глобальная экология.

См. также

• Гидродинамика
• Магнитная гидродинамика
• Релятивистская гидродинамика
• Статистическая гидромеханика
• Турбулентность
• Астрофизика
• Аккреционный диск
• Физика атмосферы
• Динамическая метеорология
• Океанология
• Гидрология

Литература

• Горбацкий В. Г. Космическая газодинамика.—М.:Наука.—1977.—360 С.
• Монин А. С. Теоретические основы геофизической гидродинамики.—Л.:Гидрометеоиздат.—1988.—424 С.