El número de Rossby ( Ro ), que lleva el nombre de Carl-Gustav Arvid Rossby , es un número adimensional que se utiliza para describir el flujo de fluidos. El número de Rossby es la relación entre la fuerza de inercia y la fuerza de Coriolis , términos y en las ecuaciones de Navier-Stokes respectivamente. [1] [2] Se utiliza comúnmente en fenómenos geofísicos en los océanos y la atmósfera , donde caracteriza la importancia de las aceleraciones de Coriolis que surgen de la rotación planetaria . También se conoce como número de Kibel . [3]
El número Rossby (Ro, no R o ) se define como
donde U y L son respectivamente las escalas de velocidad y longitud características del fenómeno, yes la frecuencia de Coriolis , consiendo la frecuencia angular de rotación planetaria , yla latitud .
Un número de Rossby pequeño significa un sistema fuertemente afectado por las fuerzas de Coriolis, y un número de Rossby grande significa un sistema en el que dominan las fuerzas inerciales y centrífugas. Por ejemplo, en los tornados , el número de Rossby es grande (≈ 10 3 ), en los sistemas de baja presión es bajo (≈ 0,1-1) y en los sistemas oceánicos es del orden de la unidad, pero dependiendo de los fenómenos puede rango sobre varios órdenes de magnitud (≈ 10 −2 –10 2 ). [4] Como resultado, en los tornados la fuerza de Coriolis es insignificante, y el equilibrio es entre la presión y las fuerzas centrífugas (llamado equilibrio ciclostrófico ). [5] [6] El equilibrio ciclostrófico también ocurre comúnmente en el núcleo interno de un ciclón tropical . [7] En los sistemas de baja presión, la fuerza centrífuga es insignificante y el equilibrio es entre Coriolis y las fuerzas de presión (llamado equilibrio geostrófico ). En los océanos, las tres fuerzas son comparables (lo que se denomina equilibrio ciclogeostrófico ). [6] Para una figura que muestra escalas espaciales y temporales de movimientos en la atmósfera y los océanos, vea Kantha y Clayson. [8]
Cuando el número de Rossby es grande (ya sea porque f es pequeño, como en los trópicos y en latitudes más bajas; o porque L es pequeño, es decir, para movimientos a pequeña escala como el flujo en una bañera ; o para grandes velocidades), los efectos de la rotación planetaria no son importantes y pueden pasarse por alto. Cuando el número de Rossby es pequeño, los efectos de la rotación planetaria son grandes y la aceleración neta es comparativamente pequeña, lo que permite el uso de la aproximación geostrófica . [9]
Ver también
- Fuerza de Coriolis : fuerza sobre los objetos que se mueven dentro de un marco de referencia que gira con respecto a un marco inercial.
- Fuerza centrífuga : tipo de fuerza de inercia
Referencias y notas
- ^ MB Abbott y W. Alan Price (1994). Libro de referencia para ingenieros de costas, estuarios y puertos . Taylor y Francis. pag. 16. ISBN 0-419-15430-2.
- ^ Pronab K Banerjee (2004). Oceanografía para principiantes . Mumbai, India: Allied Publishers Pvt. Ltd. p. 98. ISBN 81-7764-653-2.
- ^ BM Boubnov, GS Golitsyn (1995). Convección en fluidos rotativos . Saltador. pag. 8. ISBN 0-7923-3371-3.
- ^ Lakshmi H. Kantha y Carol Anne Clayson (2000). Modelos numéricos de océanos y procesos oceánicos . Prensa académica. pag. 56 (Tabla 1.5.1). ISBN 0-12-434068-7.
- ^ James R. Holton (2004). Introducción a la meteorología dinámica . Prensa académica. pag. 64. ISBN 0-12-354015-1.
- ^ a b Lakshmi H. Kantha y Carol Anne Clayson (2000). Modelos numéricos de océanos y procesos oceánicos . pag. 103. ISBN 0-12-434068-7.
- ^ John A. Adam (2003). Matemáticas en la naturaleza: modelos de modelos en el mundo natural . Prensa de la Universidad de Princeton. pag. 135. ISBN 0-691-11429-3.
- ^ Lakshmi H. Kantha y Carol Anne Clayson (2000). Modelos numéricos de océanos y procesos oceánicos . pag. 55 (Figura 1.5.1). ISBN 0-12-434068-7.
- ^ Roger Graham Barry y Richard J. Chorley (2003). Atmósfera, tiempo y clima . Routledge. pag. 115. ISBN 0-415-27171-1.
Otras lecturas
Para obtener más información sobre el análisis numérico y el papel del número de Rossby, consulte:
- Dale B. Haidvogel y Aike Beckmann (1998). Modelado numérico de la circulación oceánica . Prensa del Imperial College. pag. 27. ISBN 1-86094-114-1.
- Zygmunt Kowalik y TS Murty (1993). Modelado numérico de la dinámica oceánica: modelos oceánicos . World Scientific. pag. 326. ISBN 981-02-1334-4.
Para un relato histórico de la recepción de Rossby en los Estados Unidos, vea
- Jeffery Rosenfeld (2003). Eye of the Storm: Dentro de los huracanes, tornados y ventiscas más mortíferos del mundo . Libros básicos. pag. 108. ISBN 0-7382-0891-4.