Tropopause occurs due to the general circulation of the atmosphere

The general circulation of the atmosphere determines the long-term variability of weather processes. This circulation is driven by the temperature differences between the poles and the equator, causing air to move along the Earth's surface. However, this requires enhanced pressure at the poles, which is not observed. To sustain the circulation, an additional non-hydrostatic pressure gradient is required. Here I propose the emergence of an additional non-hydrostatic pressure gradient resulting from the centrifugal force generated by the Earth's rotation. This centrifugal force creates a non-hydrostatic vertical pressure gradient, which is essential for the closed circulation of unequally heated air in the meridional direction. The circulation is composed of three distinct streams flowing in opposite directions, with the polar and tropical tropopause acting as boundaries. The temperature in the atmosphere decreases from the surface to the polar tropopause and remains constant above it.Comment: 8 pages, 2 figures. arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2306.1105

Earth's Rotation Causes Global Atmospheric Circulation

Understanding processes that determine the global circulation of the atmosphere is necessary for long-term weather forecasting and climate studies which are critical for ensuring energy security. Processes in the atmosphere depend on many factors including the rotation of the Earth. The vertical component of the emerging centripetal acceleration is taken into account by introducing a geopotential height, and the influence of the horizontal component is usually not taken into account, although these components are close in magnitude. Here, I describe a mechanism of circulation formation due to a non-hydrostatic pressure gradient resulting from centripetal acceleration, which is created by the rotation of the Earth. The effect is similar to the curvature of a water surface in a rotating vessel. This causes the unevenly heated air to move in a meridional direction. The circulation consists of three oppositely directed flows separated vertically by the polar and tropical tropopause.Comment: 8 pages, 3 figure

ЧАСОВО-ПРОСТОРОВИЙ АСПЕКТ НАВЧАЛЬНО-ПЕДАГОГІЧНОЇ ТА НАУКОВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ ПРОФЕСОРСЬКО-ВИКЛАДАЦЬКОГО СКЛАДУ КАФЕДРИ ЦИВІЛЬНОГО ЗАХИСТУ ТА МЕДИЦИНИ КАТАСТРОФ ЗА 1967-2017 РОКИ: РОЗШИРЕННЯ КОНТИНУУМУ

Objectives. To study and generalize experience of Civil Protection and Disaster Medicine Department’s teaching staff for 50 years (1967-2017), to track the dynamics of changes in educational, pedagogical and scientific work, to assess results, to draw conclusions for the further improvement of the educational process, training of medical personnel and scientific activities.Materials and methods. Author has studied archival and actual materials related to the organization and activities of SI «Zaporizhzhya Medical Academy of Postgraduate Education оf Ministry of Health of Ukraine» and Civil Protection and Disaster Medicine Department during 1967-2017. Materials of educational, pedagogical and scientific work of department’s teaching staff are analyzed and generalized with the use of comparative method and content analysis.Results. The development of educational, pedagogical and scientific activities of Civil Protection and Disaster Medicine Department during 1967-2017 is assessed in the temporal and spatial aspects, achievements are identified and the ways of further improvement of educational and scientific work are outlined.Conclusions. Consideration of history of medicine in comparison with its current status allows to track and in historical sequence assess the changes in medical education, the content of medical knowledge, the training of medical personnel, the problems of science, the prevailing theories and paradigms, organizational forms of providing emergency medical care in emergency situations of anthropogenic, natural, social and military nature.Мета роботи - дослідити і узагальнити досвід роботи професорсько-викладацького складу кафедри ЦЗ та МК за 50 років (1967–2017 рр.), відслідкувати динаміку змін навчально-педагогічної та наукової роботи, дати оцінку напрацюванням, зробити висновки для подальшого удосконалення навчального процесу, підготовки медичних кадрів та наукової діяльності.Матеріали і методи. Проведення дослідження архівних і поточних матеріалів організації та діяльності ДЗ «Запорізька медична академія післядипломної освіти МОЗ України» та кафедри ЦЗ та МК за 1926–2017 рр. Проаналізовано та узагальнено матеріали навчально-методичної, педагогічної та наукової діяльності професорсько-викладацького складу кафедри з використанням компаративного методу та контент-аналізу.Результати. Дано оцінку в часово-просторовому аспекті розвитку навчально-педагогічної, навчально-методичної та наукової діяльності кафедри ЦЗ та МК 1967–2017 рр., виокремлено досягнення та накреслено шляхи подальшого удосконалення навчальної та наукової роботи.Висновки. Минуле медицини, розглянуте у компарації з її сучасним станом, дає змогу простежити й оцінити в історичній послідовності зміни у медичній освіті, навчальному процесі, змісті медичних знань, підготовці медичних кадрів, проблематиці науки, пануючих теоріях й парадигмах, організаційних формах надання екстреної медичної допомоги при НС техногенного, природного, соціального та воєнного характерів.

Analysis of flutter control possibility by coherent formations in vortex chambers flows

Запропоновано результати експериментального дослідження нестандартного методу керування процесами переносу маси та імпульсу в робочих середовищах вихрових камер, який полягає у внесенні до вхідного потоку вихрових збурень від крилоподібного елемента, що знаходиться у режимі флатера. Вивчена реакція найбільш енергонасиченої когерентної вихрової структури на керувальні дії шляхом порівняння статистичних характеристик течії, амплітудно-частотних спектрів середньо квадратичного відхилення актуальної швидкості, а також просторово-частотного розподілу енергії пульсаційного руху за умов наявності та відсутності зовнішніх вихрових збурень. Виявлена можливість керування структурою течії на мікрорівні, зокрема досягненням «зворотного розпаду вихорів».Purpose. The investigation is devoted to the quest for new effective means of control by coherent vortical structures for improvement of mass and momentum transfer processes in the vortex chambers. Design/methodology/approach. Non-standard method of selective control by current characteristics is based on the admission to inlet flow the vortical disturbances from wing-shaped fluttering element in intake nozzle of chamber. Using complex technique of experimental research combined visualization of flow, measurements by hot-wire anemometer and special methodology of statistic processing of data. This technique allowed to define and to describe correctly space-time flow fields. The response of the most powerful coherent vortical structure on control actions was studied by means of comparison of current statistic characteristics, amplitude-frequency spectra of actual velocity root-mean-square deviations and space-time distribution of fluctuating velocity energy under conditions of existence or absence of external vortex disturbing influences. Findings. It is proved that employment of the vortex generator carries out to redistribution of velocity fluctuations energy between different points along the chosen coherent vortical structure region and between the most powerful frequency bands of vortex zone. The “reverse vortices decay” y was found inside some of the typical frequency bands. This phenomenon is related to “negative turbulent viscosity” and creature intensifies transfer processes in the working medium. Originality/value. Design simplicity of fluttering vortex generator, the possibility of microlevel control and little energy consumption allow to consider suggested method of control as perspective.Предложены результаты экспериментального исследования нестандартного метода управления процессами переноса массы и импульса в рабочих средах вихревых камер, который основан на внесении во входной поток вихревых возмущений от крылообразного элемента, находящегося в режиме флаттера. Изучена реакция наиболее энергонесущей когерентной вихревой структуры на управляющие воздействия путём сравнения статистических характеристик течения, амплитудно-частотных спектров среднеквадратичного отклонения актуальной скорости, а также пространственно-частотного распределения энергии пульсационного движения при условиях наличия и отсутствия внешних вихревых возмущений. Обнаружена возможность управления структурой течения на микроуровне, в том числе достижением «обратного распада вихрей»

Compressible primitive equation: formal derivation and stability of weak solutions

We present a formal derivation of a simplified version of Compressible Primitive Equations (CPEs) for atmosphere modeling. They are obtained from $3$-D compressible Navier-Stokes equations with an \emph{anisotropic viscous stress tensor} where viscosity depends on the density. We then study the stability of the weak solutions of this model by using an intermediate model, called model problem, which is more simple and practical, to achieve the main result

Пассивные методы управления когерентными вихревыми структурами в вихревых камерах. Часть 1. Спектральные оценки еффективности

Проблематика. Дослідження тонкої структури обмеженої течії та можливостей керування нею у вихрових камерах як елементах енергетичних та технологічних машин і апаратів для оптимальної організації їх робочих процесів. Мета дослідження. Пошук більш досконалих методів керування енергоємними когерентними вихровими структурами (ЕКВС), які значною мірою впливають на процеси переносу маси, імпульсу та енергії в закручених потоках і, таким чином, визначають ефективність роботи устаткування. Методика реалізації. З використанням візуалізації та термоанемометричних вимірювань кінематичних характеристик пристінної течії у дослідній вихровій камері визначено просторово-частотні області ЕКВС, придатні для коректного статистичного аналізу ефекту спрямованій дії на неї штучними збурювальними вихровими утвореннями. Вони генеруються прямокутною канавкою або трьома напівсферичними лунками певних розмірів, що вмонтовані безпосередньо у впускне сопло камери при витримуванні необхідних умов концепції взаємної сприйнятливості вихрових структур. Числова обробка виміряних сигналів здійснена на основі алгоритму швидкого перетворення Фур’є. Результати дослідження. Енергетично незначні керувальні дії на вхідний потік викликають істотне збільшення спектральної щільності потужності пульсацій швидкості на найбільш енергоємних частотах — приблизно у 2–11,5 разу залежно від виду вихорогенератора та частотного діапазону, включаючи “перекачування” енергетичної щільності до найбільш великомасштабних вихрових складових ЕКВС. Це виявляє в ній всі ознаки типової відкритої нелінійної динамічної системи: наявність режимів із загостренням, у яких підживлення енергією від керувальних вихорів та її синфазне сприйняття вихровими утвореннями гьортлер-людвігівської природи відбуваються не по всьому спектру мод, а селективно, лише для певних гармонік. Висновки. Експериментально доведено можливість ефективного і малозатратного керування структурою закручених течій на макро- та мікрорівнях, що відкриває перспективу розробки новітніх засобів інтенсифікації процесів переносу транспортабельних субстанцій у циліндрах двигунів внутрішнього згоряння, у вихрових пальниках, камерах згоряння, камерах ракетних двигунів, топкових пристроїв, плазмотронів, змішувачів, хімічних реакторів, ядерних енергоустановок тощо.Background. Investigation of the limited flow structure and possibilities of its control in vortex chambers as elements of power units and manufacturing machinery for its working processes optimal setting. Objective. The quest of more perfect methods of control by energy carrying coherent vortical structures (ECVS) that have essential influence on processes of mass, momentum and energy transfer in swirling flows and therefore determine the efficiency of installation work. Methods. The frequency-spatial regions of ECVS, in which the correct statistical analysis of directed actions on its by artificial disturbing eddy formations is possible, are determined by means of visualization and hot-wire measuring of kinematic characteristics of wall current in the test vortex chamber. The disturbing eddy formations are generated in rectangular groove or in three hemispherical dimples of defined dimensions which are built directly in intake nozzle of chamber with adherence to necessary conditions of mutual susceptibility of vortical structures. Numerical processing of measured signals was carried out by fast Fourier transform algorithm. Results. Small by energy controlling actions to input flow cause substantial rise of power spectral density of velocity fluctuations on the most energy carrying frequencies — approximately in 2—11.5 times depending on eddy-generator type and frequency band, including the “transfer” of energy density to the most large-scale eddy components of ECVS. This fact detects in ECVS all signs of typical open nonlinear dynamical system: existence of resonant modes with sharpening, when the energy feed from controlling vortices and its equiphase perception by Görtler-Ludwieg vortices take place not on full mode spectrum, but selectivity, only for certain harmonic components. Conclusions. It has been proved experimentally the possibility of effective and low-powered control by macro- and microstructure of swirling flows. It opens the perspective of elaboration of new in principle methods for intensification of the transportable substances transfer in cylinders of internal-combustion engines, in vortex burners, combustors, chambers of rocket engines, furnaces, plasmatrons, mixers, chemical reactors, nuclear power plants etc.Проблематика. Исследование тонкой структуры ограниченного течения и возможностей управлять ею в вихревых камерах как элементах энергетических и технологических машин и аппаратов для оптимальной организации их рабочих процессов. Цель исследования. Поиск более совершенных методов управления энергонесущими когерентными вихревыми структурами (ЭКВС), которые в большой степени влияют на процессы переноса массы, импульса и энергии в закрученных потоках и, таким образом, определяют эффективность работы установок. Методика реализации. Путем визуализации и термоанемометрических измерений кинематических характеристик пристеночного течения в опытной вихревой камере определены пространственно-частотные области ЭКВС, в которых возможен корректный статистический анализ эффекта направленных воздействий на нее искусственными возмущающими вихревыми образованиями. Они генерируются прямоугольной канавкой или тремя полусферическими лунками определенных размеров, которые вмонтированы непосредственно во впускное сопло камеры при соблюдении необходимых условий концепции взаимной восприимчивости вихревых структур. Численная обработка измеренных сигналов осуществлена на основе алгоритма быстрого преобразования Фурье. Результаты исследования. Энергетически незначительные управляющие воздействия на входной поток вызывают существенное увеличение спектральной плотности мощности пульсаций скорости на наиболее энергонесущих частотах – примерно в 2–11,5 раза в зависимости от вида вихрегенератора и частотного диапазона, включая “перекачку” энергетической плотности к наиболее крупномасштабным вихревым составляющим ЭКВС. Это обнаруживает в ней все признаки типичной открытой нелинейной динамической системы: наличие режимов с обострением, в которых подпитка энергией от управляющих вихрей и ее синфазное восприятие вихревыми образованиями гертлер-людвиговской природы происходят не по всему спектру мод, а выборочно, только для определенных гармоник. Выводы. Экспериментально доказана возможность эффективного и малозатратного управления структурой закрученных потоков на макро- и микроуровнях, что открывает перспективу разработки принципиально новых способов интенсификации процессов переноса транспортабельных субстанций в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания, в вихревых горелках, камерах сгорания, камерах ракетных двигателей, топочных устройств, плазмотронов, смесителей, химических реакторов, ядерных энергоустановок и т.п

Invariant Sets and Explicit Solutions to a Third-Order Model for the Shearless Stratified Turbulent Flow

We study dynamics of the shearless stratified turbulent flows. Using the method of differential constraints we find a class of explicit solutions to the problem under consideration and establish that the differential constraint obtained coincides with the well-known Zeman--Lumley model for stratified flows.Comment: arxiv version is already officia

НЕПРЕРЫВНЫЙ ЦИСТОУРЕТРОАНАСТОМОЗ ПРИ ПОЗАДИЛОННОЙ РАДИКАЛЬНОЙ ПРОСТАТЭКТОМИИ

Mini-invasive treatments, including radical laparoscopic retropubic prostatectomy, have recently enjoyed more increasing popularity. The precision performance of continuous cystourethral anastomosis under visual control is one of its indisputable advantages.В последние годы все большую популярность приобретают минимально инвазивные методы лечения, в том числе лапароскопическая позадилонная радикальная простатэктомия. Одним из неоспоримых ее преимуществ является возможность прецизионного выполнения непрерывного цистоуретроанастомоза под визуальным контролем

Виртуализация сетевой инфраструктуры учреждений образования

The article discusses current issues of virtualization of the network infrastructure of educational institutions. The analysis of the literature on this issue. A new approach to creating a cloud virtualization environment for the educational institution’s network infrastructure is proposed, which is based on the joint use of virtualization technologies and software-defined networks. This approach allows you to unify the process of creating a network infrastructure, scale the resources provided on demand with minimal organizational and technical costs. The data processing center of the Belarusian State University has implemented a model that includes virtual network segments. Using virtualization technologies and software-defined networks allows you to unify the process of creating network infrastructure, scale the resources provided on demand with minimal organizational and technical costs, adapt the virtual infrastructure to the requirements of a particular educational institution.В статье рассмотрены актуальные вопросы виртуализации сетевой инфраструктуры учреждений образования. Проведен анализ литературы по данному вопросу. Предложен новый подход к созданию облачной среды виртуализации сетевой инфраструктуры учреждения образования, который основан на совместном использовании технологий виртуализации и программно-определяемых сетей. В центре обработки данных Белорусского государственного университета реализована модель, включающая виртуальные сегменты сети. Использование технологий виртуализации и программно-определяемых сетей позволяет унифицировать процесс создания сетевой инфраструктуры, масштабировать предоставляемые ресурсы по требованию с минимальными организационными и техническими затратами, адаптировать виртуальную инфраструктуру к требованиям конкретного учреждения образования