Перегляд вихідного коду сторінки Адвекція

[[File:Heat-transmittance-means2.jpg|thumb|250px|Чотири основні способи [[теплопередача|теплопередачі]], зображені на багатті]]

'''Адвекція'''&nbsp;— термін, що застосовується у [[Фізика|фізиці]], [[Інженерія|інженерії]] та [[Науки про Землю|науках про Землю]] &nbsp;для опису перенесення речовини в потоках як цілого.

== Загальний опис ==
У хімії атмосфери&nbsp;— переміщення [[повітря]], його властивостей (таких як [[тепло]]), розпорошених у ньому речовин, [[туман]]у і&nbsp;т.&nbsp;ін. лише шляхом переважно горизонтального руху атмосферних мас.

Речовина переноситься разом з усіма своїми властивостями. Здебільшого через адвекцію відбувається перенесення рідин. Властивості, які переносяться з речовиною&nbsp;[[Закони збереження|зберігаються]] наприклад [[енергія]]. Прикладом адвекції є перенесення [[Забруднювач|бруду]] та [[мул]]у в [[річка]]х водним потоком вниз за течією. Переносити матеріали у своєму потоці може будь-яка речовина, що має теплову енергію, наприклад [[вода]] або [[Атмосфера Землі|повітря]]. 

Під час атвекції рідини переносять деякі частинки як ціле в потоці. Рух рідини описується [[Математика|математично]] [[векторне поле|векторним полем]], а матеріал, що переноситься,&nbsp;— [[Скалярне поле|скалярним полем]], яке задає його розподіл у просторі. Адвекція вимагає потоків рідини, а тому не може відбуватися у твердих тілах. Вона не включає перенесення речовин через так звану молекулярну дифузію.

Адвекцію іноді плутають з більш загальним поняттям [[Конвекція|конвекції]], що включає як адвективний, так і дифузійний перенесення.

У [[Метеорологія|метеорології]] і фізичній океанографії адвекція часто належить до поширення деяких властивостей атмосфери та [[океан]]у, таких як [[Кількість теплоти|тепло]], вологість (див. [[Водяна пара|вологість]]) або [[солоність]].
Адвекція важлива для формування [[Орографія|орографічних]] хмар і опадів, як частин [[Колообіг води|гідрологічного циклу]].

== Різниця між адвекцію і конвекцією ==
Термін ''адвекції'' іноді виступає як синонім для ''[[Конвекція|конвекції]]'', але технічно, к''онвекція'' покриває два поняття [[Дифузія|дифузії]] і адвекції. Адвекція описує рух деякої кількості речовини через об'ємний переріз рідини (річка або трубопровод).<ref>Suthan С. Suthersan, «території проектування: дизайн-концепцій», CRC прес, 1996. </ref><ref>Жак Віллі Delleur, «довідник по підземним водам інжиніринг», CRC прес, 2006. </ref>

== Метеорологія ==
У [[Метеорологія|метеорології]] і фізичній океанографії адвекція часто описує горизонтальне транспортування деяких властивостей атмосфери або [[океан]]у, наприклад, [[Кількість теплоти|спеки]], вологості або солоності. Конвекція, як правило, належить до вертикального руху (вертикальної адвекції). Адвекція важлива для формування [[Орографічна хмара|орографічних хмар]] і опадів, як частин [[Колообіг води|гідрологічного циклу]].

== Математика адвекції ==
'''Рівняння адвекції''' це [[Диференціальне рівняння з частинними похідними|диференціальне рівняння в частинних похідних]], яке регулює рух, зберігання [[Скалярне поле|скалярного поля]], вектор швидкості поля. Воно бере до уваги скалярне поле, [[Закони збереження|закон збереження]], разом з [[Формула Остроградського|теоремою Гаусса]].

Легко візуалізується, приклад адвекції як транспортування чорнила в річці. Чорнило буде рухатися вниз за течією в «пульс» через адвекцію. При додаванні в озеро, без істотних масових витрат води, чорнило буде просто розходитися назовні [[Дифузія|дифузійним]] чином, що не є адвекцією. Зверніть увагу, що, якщо воно рухається вниз за течією, «пульс» чорнила також буде поширюватися через дифузію. Сукупність цих процесів називається [[Конвекція|конвекцією]].

=== Рівняння адвекції ===
В Декартових координатах оператор адвекції 

: <math>\mathbf{u} \cdot \nabla = u_x \frac{\partial}{\partial x} + u_y \frac{\partial}{\partial y} + u_z \frac{\partial}{\partial z}</math>.

де <math>\mathbf{u}= (u_x, u_y, u_z)</math> це поле швидкостей, і <math>\nabla \cdot</math>[[Оператор Гамільтона|-]] оператор дивергенції  (зверніть увагу, що тут використовуються [[Декартова система координат|Декартові координати]]).

У рівнянні адвекції постійною величиною описується [[скалярне поле]] <math>\psi</math>   і виражається математично через [[Рівняння неперервності|рівняння нерозривності]]:

{{Equation box 1
|indent =:
|equation = <math> \frac{\partial\psi}{\partial t} +\nabla\cdot\left( \psi{\mathbf u}\right) =0 </math>
|cellpadding
|border
|border colour = #50C878
|background colour = #ECFCF4}}

де <math>\nabla \cdot</math> це оператор дивергенції і <math>\mathbf{u}</math> це швидкість векторного поля. Часто передбачається, що потік є нестисливий, тобто поле швидкостей задовольняє рівняння
: <math>\nabla\cdot{\mathbf u}=0</math>
і <math>\mathbf{u}</math> називається [[Соленоїдне векторне поле|соленоїдним]]. Якщо це так, вищенаведене рівняння може бути переписано як
{{Equation box 1
|equation=<math> \frac{\partial\psi}{\partial t} +{\mathbf u}\cdot\nabla\psi=0. </math>
|indent=:
|cellpadding
|border
|border colour = #0073CF
|background colour=#F5FFFA}}
Зокрема, якщо потік стійкий, то
: <math>{\mathbf u}\cdot\nabla\psi=0</math>
який показує, що <math>\psi</math> є сталою вздовж оптимізації.
Отже, <math> \partial\psi/\partial t=0,</math> і <math>\psi</math> не змінюються в часі.

Якщо векторна величина (наприклад, [[магнітне поле]]) буде переноситься на [[Соленоїдне векторне поле|соленоїднім]] полі швидкості <math>\mathbf{u}</math> вищевказане рівняння адвекції стає:
: <math> \frac{\partial{\mathbf a}}{\partial t} + \left( {\mathbf u} \cdot \nabla \right) {\mathbf a} =0. </math>
Тут <math>\mathbf{a}</math> це [[векторне поле]] замість [[Скалярне поле|скалярного поля]] <math>\psi</math>.

=== Розв'язання рівняння ===
[[Файл:GaussianUpwind2D.gif|міні|Моделювання рівняння адвекції, де '''у''' = (sin ''t'', cos t) є соленоїдним.]]
Рівняння адвекції непросто розв'язати [[Чисельні методи|чисельно]]: система є [[Диференціальне рівняння гіперболічного типу|гіперболічним диференціальним рівнянням у частинних похідних]].

Навіть для одновимірного руху та постійного поля швидкості, система, як і раніше, залишається практично нерозв'язною. Рівняння набуває вигляду
: <math> \frac{\partial\psi}{\partial t}+u_x \frac{\partial\psi}{\partial x}=0 </math>
де <math>\psi = \psi(x,t)</math>&nbsp;— [[скалярне поле]], а <math>u_x</math>&nbsp;— <math>x</math>-ва компонента вектора <math>\mathbf{u} = (u_x, 0, 0)</math>.

== Див. також ==
* [[Закони збереження|Рівняння збереження]]
* [[Конвекція]]
* [[Критерій Куранта — Фрідріхса — Леві|Число Куранта]]
* [[Число Пекле]]
* [[Перерегулювання (сигнал)]]
* [[Оператор Гамільтона|Дель]]
* [[Атмосфера Землі|Атмосфера землі]]
* [[Дифузія]]
* [[Випромінення|Випромінювання]]

== Джерела ==
{{reflist|2|refs=

}}

== Посилання ==
* [https://vue.gov.ua/Адвекція Адвекція] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200929095323/https://vue.gov.ua/Адвекція |date=29 вересня 2020 }} // [[ВУЕ]]
* [http://www.lnu.edu.ua/wp-content/uploads/2016/05/dis_vovk.pdf Дисертація числове моделювання нелінійних еволюційних задач Дифузії-Адвеції-Реакції]{{Недоступне посилання|date=листопада 2019 |bot=InternetArchiveBot }} ([[Львівський національний університет імені Івана Франка]], [[Факультет прикладної математики та інформатики Львівського національного університету імені Івана Франка|Факультет прикладної математики та інформатики]] автор: Вовк Олександр Володиммрович)

{{Метеорологія}}
{{Погода}}
{{ac}}
{{Портали|Метеорологія та кліматологія|Океанологія|Фізика}}

[[Категорія:Теплопередача]]
[[Категорія:Метеорологія]]
[[Категорія:Океанологія]]
[[Категорія:Явища переносу]]
[[Категорія:Векторне числення]]
[[Категорія:Океанографія]]