В гидродинамике и гидростатике градиент давления (обычно воздуха, но в более общем смысле любой жидкости ) — это физическая величина , которая описывает, в каком направлении и с какой скоростью давление увеличивается наиболее быстро вокруг определенного места. Градиент давления — это размерная величина, выраженная в единицах паскалей на метр (Па/м). Математически это градиент давления как функция положения. Градиент давления в гидростатике равен плотности силы тела (обобщенный закон Стевина ).
В нефтяной геологии и нефтехимических науках, относящихся к нефтяным скважинам , и, более конкретно, в гидростатике , градиенты давления относятся к градиенту вертикального давления в столбе жидкости внутри ствола скважины и обычно выражаются в фунтах на квадратный дюйм на фут (psi/ft). Этот столб жидкости подвержен сложному градиенту давления вышележащих жидкостей. Путь и геометрия столба совершенно не имеют значения; только вертикальная глубина столба имеет какое-либо отношение к вертикальному давлению любой точки внутри его столба и градиенту давления для любой заданной истинной вертикальной глубины .
Концепция градиента давления является локальной характеристикой воздуха (в более общем смысле исследуемой жидкости). Градиент давления определяется только в тех пространственных масштабах, в которых определяется само давление (в более общем смысле динамика жидкости ).
В планетарных атмосферах (включая земную ) градиент давления представляет собой вектор, направленный примерно вниз, поскольку давление изменяется наиболее быстро по вертикали, увеличиваясь вниз (см. вертикальное изменение давления ). Значение силы (или нормы ) градиента давления в тропосфере обычно составляет порядка 9 Па/м (или 90 гПа/км).
Градиент давления часто имеет небольшую, но критическую горизонтальную составляющую, которая в значительной степени отвечает за циркуляцию ветра в атмосфере. Горизонтальный градиент давления представляет собой двумерный вектор, полученный в результате проекции градиента давления на локальную горизонтальную плоскость. Вблизи поверхности Земли эта сила горизонтального градиента давления направлена от более высокого к более низкому давлению. Ее конкретная ориентация в любой момент времени и в любом месте сильно зависит от погодной ситуации. В средних широтах типичный горизонтальный градиент давления может принимать значения порядка 10−2 Па /м (или 10 Па/км), хотя в пределах метеорологических фронтов наблюдаются довольно высокие значения .
Интерпретация различий в давлении воздуха между различными местоположениями является фундаментальным компонентом многих метеорологических и климатологических дисциплин, включая прогнозирование погоды . Как указано выше, градиент давления представляет собой одну из основных сил, действующих на воздух, заставляя его двигаться как ветер. Обратите внимание, что сила градиента давления направлена от зон высокого давления к зонам низкого давления. Таким образом, она ориентирована в противоположном направлении от самого градиента давления.
В акустике градиент давления пропорционален ускорению звуковых частиц согласно уравнению Эйлера . Звуковые волны и ударные волны могут вызывать очень большие градиенты давления, но это колебательные и часто преходящие возмущения.