大气湍流（大气湍流效应）

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大气的湍流运动是怎么解释?

大气湍流是大气中的一种重要运动形式,它的存在使大气中的动量、热量、水气和污染物的垂直和水平交换作用明显增强,远大于分子运动的交换强度.大气湍流的存在同时对光波、声波和电磁波在大气中的传播产生一定的干扰作用.

流体的运动主要分为层流和湍流,层流属于规则运动,湍流则属于不规则运动.大气湍流是大气中一种不规则的随机运动,湍流每一点上的压强、速度、温度等物理特性等随机涨落.大气湍流 大气湍流

最常发生的3个区域是：大气底层的边界层内,对流云的云体内部,大气对流层上部的西风急流区内.大气湍流的发生需具备一定的动力学和热力学条件：其动力学条件是空气层中具有明显的风速切变；热力学条件是空气层必须具有一定的不稳定性,其中最有利的条件是上层空气温度低于下层的对流条件.大气湍流运动是由各种尺度的旋涡连续分布叠加而成,旋涡尺度大的可达数百米,最小尺度约为1毫米.即使最小的旋涡尺度也比分子大得多,因此湍流运动与分子的无规则运动很有大区别.大气湍流运动中伴随着能量、动量、物质的传递和交换,传递速度远远大于层流,因此湍流中的 *** 、剪切应力和能量传递也大得多.所以,大气湍流对飞行器的飞行性能、结构载荷、飞行安全的影响很大.飞机在大气湍流中飞行时会产生颠簸,影响乘员的舒适程度,还会造成飞机的疲劳损伤.因湍流引发的飞行事故时有发生,但通过现代技术可以有效避开强湍流或尽量降低危害程度.飞行人员应积极利用气象预报等资料,避开湍流航线；旅客要养成全程系好安全带的习惯.在大气运动过程中,在其平均风速和风向上叠加的各种尺度的无规则涨落.这种现象同时在温度、湿度以及其他要素上表现出来.

大气湍流的简史

对湍流的研究已有近百年的历史，1839年，G.汉根在实验中首次观察到由层流到湍流的转变。1883年，O.雷诺又在圆管水流实验中找出了层流过渡到湍流的条件。在理论研究方面，1895年雷诺曾把瞬时风速分解为平均风速和叠加在上面的湍流脉动速度两部分，得到湍流运动方程组(雷诺方程)，提出湍流粘性力（雷诺应力）的概念。1925年，L.普朗特在这基础上提出了混合长度的概念，得出边界层内风速随高度变化的规律：在对数坐标中呈线性增长。在大气边界层中，此结果被许多实验所证实。1915年，G.I.泰勒提出了研究大气湍流微结构的统计理论。1920年，L.F.理查孙研究了大气温度分布对湍流的影响。1941年，A.H.科尔莫戈罗夫又提出了局地各向同性理论，以上这些理论，合理地解释了湍流中的微结构。

大气湍流的发生需要具备哪些条件？

大气湍流是大气中的一种重要运动形式，它的存在使大气中的动量、热量、水气和污染物的垂直和水平交换作用明显增强，远大于分子运动的交换强度。大气湍流的存在同时对光波、声波和电磁波在大气中的传播产生一定的干扰作用。

在大气运动过程中，在其平均风速和风向上叠加的各种尺度的无规则涨落。这种现象同时在温度、湿度以及其他要素上表现出来。大气湍流最常发生的3个区域是：大气底层的边界层内；对流云的云体内部；大气对流层上部的西风急流区内。

大气湍流的条件：大气湍流的发生需具备一定的动力学和热力学条件：其动力学条件是空气层中具有明显的风速切变；热力学条件是空气层必须具有一定的不稳定度，其中最有利的条件是上层空气温度低于下层的对流条件，在风速切变较强时，上层气温略高于下层，仍可能存在较弱的大气湍流。理论研究认为，大气湍流运动是由各种尺度的涡旋连续分布叠加而成。其中大尺度涡旋的能量来自平均运动的动量和浮力对流的能量；中间尺度的涡旋能量，则保持着从上一级大涡旋往下一级小涡旋 *** 能量的关系；在涡旋尺度更小的范围里，能量的损耗起到了主要的作用，因而湍流涡旋具有一定的最小尺度。在大气边界层内，可观测分析到最大尺度涡旋约为1千米到数百米；而最小尺度约为1毫米。

何为大气湍流效应，大气湍流对光束的传播产生哪些影响

大气湍流: 激光束通过湍流大气传输时，由于湍流大气中折射率的随机不均匀分布，其强度、相位和传输方向会受到扰动而出现随机变化，变化情况与激光束宽w，和湍流尺度l的相对大小有关；当2w/l1时，湍流主要引起光束随机漂移；2w/l=1时，湍流使光束截面随机偏转，形成到达角起伏；当2w/l1时，光束截面内包含许多湍流漩涡，引起光束强度起伏、相位起伏和光束扩展。记在弱湍流下，折射率改变很小，但由于存在大量的不均匀元，以致在一定距离之外，积累效应就十分显著，包括光束漂移、光束扩展、到达角起伏、大气闪烁等。

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