慣性重力波
浅水方程式を解く:慣性重力波:地衡流:ケルビン波#673d843c1f0a6b000063803bからの続き
$ \tag{10} \sigma=\pm \sqrt{gH|\mathbf K|^2+f^2}
から始める.波数kが実数の時,最小の角振動数がfである.
->ロスビーの変形半径
そして位相速度$ cは
$ c=\sigma/\mathbf K=\pm \sqrt{gH+f^2/\mathbf |K|^2}
となる.
ここで,浅水近似した運動方程式から,
$ \frac{du}{dt}-fv=-g\frac{\partial\eta}{\partial x}, \qquad \frac{du}{dt}+fu=-g\frac{\partial\eta}{\partial y}
片方を時間微分したものに,もう片方を代入することで次の式を得る.
->分かりにくかったら書いといてください.式番号つけて詳述します.
$ \left(\frac{\partial^2}{\partial t^2}+f^2 \right)u=-g\left( \frac{\partial\eta^2}{\partial x \partial t}+f\frac{\partial \eta}{\partial y} \right)
$ \left(\frac{\partial^2}{\partial t^2}+f^2 \right)v=-g\left( \frac{\partial\eta^2}{\partial y \partial t}+f\frac{\partial \eta}{\partial x} \right)
波動解は浅水方程式を解く:慣性重力波:地衡流:ケルビン波#673d843c1f0a6b000063802aの様に与え,
※オイラーの公式
$ u=\frac{\sigma \eta_0}{kH}\exp (i(kx-\sigma t))
$ v=-\frac{if \eta_0}{kH}\exp (i(kx-\sigma t))
実部のみを取れば,位相を$ \phiとし,$ |\eta_0|=\exp(i\phi) \rightarrow \eta=\eta_0\exp(i(kx-\sigma t+\phi))とおいて,
->オイラーの公式
$ u=\frac{\sigma|\eta_0|}{kH}\cos(kx-\sigma t+ \phi)
$ v=\frac{f|\eta_0|}{kH}\sin(kx-\sigma t+ \phi)
となる.