Кіріспе

Қысымның белгілі бір бағыттағы кеңістіктегі өзгеру жылдамдығы. Гидродинамика мен гидростатикада қысым градиенті (әдетте ауа үшін, бірақ жалпы алғанда кез келген сұйықтық үшін) – бұл қандай бағытта және қандай жылдамдықпен қысым белгілі бір нүктенің маңында ең жылдам өсетінін сипаттайтын физикалық шама. Қысым градиенті – өлшемді шама және паскаль/метр (Pa/m) бірліктерімен өрнектеледі. Математикалық тұрғыдан алғанда, бұл позиция функциясы бойынша қысымның градиенті. Гидростатикадағы қысым градиенті дене күшінің тығыздығына тең (жалпыланған Стевин заңы). Мұнай геологиясында және мұнай ұңғымаларына қатысты мұнай химиясы салаларында, әсіресе гидростатикада, қысым градиенттері ұңғымадағы сұйық бағанындағы вертикаль қысым градиентін білдіреді және әдетте фунт/квадрат дюйм/фут (psi/ft) бірліктерімен көрсетіледі. Бұл сұйық бағаны жоғарыдағы сұйықтықтардың күшті қысым градиентіне тәуелді. Бағанның траекториясы мен геометриясы ешқандай маңызға ие емес; тек бағанның тік тереңдігі ғана оның ішіндегі кез келген нүктенің вертикаль қысымына және нақты тік тереңдіктегі қысым градиентіне әсер етеді.

Физикалық түсіндіру

Қысым градиенті ұғымы ауаның (жалпы алғанда, зерттеліп отырған сұйықтықтың) жергілікті сипаттамасы болып табылады. Қысым градиенті қысымның өзі (жалпы сұйықтық динамикасы) анықталатын кеңістіктік өлшемдерде ғана анықталады. Планеталық атмосфераларда (Жер атмосферасын қоса алғанда) қысым градиенті шамамен төмен бағытталған вектор болып табылады, себебі қысым вертикальды бағытта ең жылдам өзгереді және төмен қарай артады (вертикальды қысым өзгеруін қараңыз). Тропосферадағы қысым градиентінің күші (немесе нормасы) әдетте 9 Па/м (немесе 90 гПа/км) шамасында болады. Қысым градиенті көбінесе атмосферадағы жел айналымын қамтамасыз ететін шағын, бірақ маңызды көлденең компонентке ие. Көлденең қысым градиенті – қысым градиентінің жергілікті көлденең жазықтыққа проекциясынан туындаған екі өлшемді вектор. Жер бетіне жақын, осы көлденең қысым градиентінің күші жоғары қысымнан төмен қысымға қарай бағытталған. Оның нақты бағыты белгілі бір уақытта және жердегі ауа райы жағдайына күшті байланысты. Орташа ендіктерде қалыпты көлденең қысым градиенті 10−2 Па/м (немесе 10 Па/км) шамасында болуы мүмкін, бірақ метеорологиялық фронттарда одан да жоғары мәндер кездеседі.

Ауа райы мен климаттың маңыздылығы

Әртүрлі жерлердегі ауа қысымының айырмашылықтарын түсіндіру көптеген метеорологиялық және климаттану ғылымдарының, соның ішінде ауа райын болжаудың маңызды бөлігі болып табылады. Жоғарыда айтылғандай, қысым градиенті – ауаны жел ретінде қозғалтатын негізгі күштердің бірі. Қысым градиентінің күші жоғары қысымнан төмен қысымға қарай бағытталғанын ескеріңіз. Осылайша, ол қысым градиентінің өзінен кері бағытта орналасқан.

Акустикада

Акустикада қысым градиенті Ойлер теңдеуіне сәйкес дыбыс бөлшектерінің үдеуіне пропорционал. Дыбыс толқындары мен соққылық толқындар өте үлкен қысым градиенттерін тудыруы мүмкін, бірақ олар тербелісті және көбінесе уақытша бұзылыстар болып табылады.