ケルビン・ヘルムホルツ不安定性

ケルビン・ヘルムホルツ不安定性(ケルビン・ヘルムホルツふあんていせい、: Kelvin–Helmholtz instability)とは、流体力学上の概念で、を成しており各層ごとに密度の異なる流体が、お互いに異なる速度水平運動するときに発生する、流体の不安定である。KH不安定KHI とも呼ぶ。「ケルビン」は「ケルヴィン」とも表記する[1]

KH不安定のシミュレーション

ケルビン・ヘルムホルツの名は、流体力学の発展に貢献したケルビン卿ことウィリアム・トムソンヘルマン・フォン・ヘルムホルツの2人にちなむ。

概要編集

 
KH不安定に伴う波雲
 
KH不安定に伴う波雲

密度や移動速度が異なる流体が接触している界面では、密度と渦度が不均一になり重力波を発生させる。界面でのこの波動が擾乱として成長すると、流体の運動が不安定化する。

大気などの層流がある場所でよく発生する。では、塩分濃度の高い海水河川から流入する淡水とが入り混じり、濃度の異なる層が形成されることがあり、ここで2層に速度差があると不安定になる。

また河川では、流速の異なる2つの流れが合流する地点で微小な擾乱を発生させると、擾乱を隔てた2流の界面に水圧の差圧(力勾配)が生じるためこれが成長する。つまり、不安定の状態になる。

大気でも、密度(温度気圧)差と速度差のある大気が接している所で、不安定になる。どちらか一方の層がのある層でもう一方は雲がない場合、不安定によって発生した界面が雲の形となって現れる。波状雲はこうして成長した雲形の1つである。

脚注編集

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参考文献編集

  • Hwang, K.-J.; Goldstein; Kuznetsova; Wang; Viñas; Sibeck (2012). “The first in situ observation of Kelvin-Helmholtz waves at high-latitude magnetopause during strongly dawnward interplanetary magnetic field conditions”. J. Geophys. Res. 117 (A08233): n/a. Bibcode2012JGRA..117.8233H. doi:10.1029/2011JA017256. 

関連項目編集

外部リンク編集