Циркулятор
Циркуля'тор, многоплечее (многополюсное) устройство для направленной передачи энергии ВЧ электромагнитных колебаний: энергия, подведённая к одному из плеч, передаётся в другое (строго определённое) плечо в соответствии с порядком их чередования. Различают электронные и ферритовые Ц. В электронных Ц. используется способность некоторых активных фазовращателей создавать необратимый фазовый сдвиг в p рад (см. также Фазоинвертор ). Такие Ц. выполняют на основе дискретных элементов — транзисторов, диодов, резисторов. Известны электронные 3-плечие Ц. (У -Ц.) с сосредоточенными параметрами, применяемые в диапазоне частот от единиц до нескольких десятков Мгц. Действие ферритовых Ц. основано на способности ферритов , намагниченных во внешнем постоянном магнитном поле, создавать при взаимодействии с электромагнитным полем (волной) невзаимный фазовый сдвиг, невзаимный поворот плоскости поляризации (см. Фарадея эффект ) либо такую комбинацию волн, которая обеспечивает их распространение только в одном из плеч. Различают следующие ферритовые Ц.: фазовый У -Ц. с сосредоточенными параметрами, применяемый в диапазоне частот от сотен до тысяч Мгц, невзаимный фазовый сдвиг в котором осуществляется при помощи намагниченного ферритового образца и системы индуктивно связанных витков; Ц. на основе разветвленных прямоугольных или круглых радиоволноводов либо полосковых линий (в т. ч. микрополосковых линий) — У -, Т- и Х -Ц. с распределёнными параметрами, используемые в диапазоне частот от тысяч до десятков тысяч Мгц, например поляризационный Х -Ц. (см. рис. ), фазовый Ц., состоящий из двух волноводных мостов и двух невзаимных ферритовых фазовращателей.
Наиболее перспективны ферритовые Ц. Их применяют, например, в качестве коммутаторов , т.к. при изменении направления постоянного магнитного поля порядок следования плеч изменяется на обратный. Ферритовые Х- и У -Ц. используют в антенно-фидерных трактах для переключения антенны или модуля сложной фазированной антенной решётки из режима передачи в режим приёма. Ферритовый У -Ц., в котором одно из плеч содержит поглощающую нагрузку , представляет собой разновидность вентиля электрического . Образуя из нескольких У -Ц. последовательные (каскадные) соединения, можно получать Ц. с любым заданным числом плеч; такие системы в сочетании с полосно-пропускающими электрическими фильтрами позволяют реализовать устройства для сложения или разделения сигналов с различными несущими частотами с использованием при этом минимального числа фильтров.
Лит.: Лебедев И. В., Техника и приборы СВЧ, 2 изд., т. 1, М., 1970; Вольман В. И., Пименов Ю. В., Техническая электродинамика, М., 1971; Knerr R. H., An annotated bibliography of microwave circulators and isolators. 1968—1975, «IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniaues», 1975, v. 23, № 10, oct.
Р. И. Перец.
Поляризационный циркулятор на основе отрезка волновода с круглым сечением: 1, 2, 3, 4 — плечи циркулятора в виде отрезков стандартных волноводов с прямоугольным сечением, расположенных под углом 45° последовательно по отношению друг к другу; пунктиром изображён ферритовый образец, обеспечивающий поворот плоскости поляризации волны на 45° в направлении, указанном стрелкой, в результате энергия, если её подвести к плечу 4, поступает только в плечо 1, к плечу 3 — только в плечо 4 т. д.
Циркуляция
Циркуля'ция векторного поля а (r) вдоль замкнутой кривой L, интеграл вида:
;
в координатной форме Ц. равна
Работа, совершаемая силами силового поля a (r ) при перемещении пробного тела (единичной массы, заряда и т. д.) вдоль кривой L, равна Ц. поля вдоль L.
Циркуляция атмосферы
Циркуля'ция атмосфе'ры общая, система крупномасштабных воздушных течений над земным шаром. В тропосфере сюда относятся пассаты , муссоны , воздушные течения, связанные с циклонами и антициклонами , в стратосфере — преимущественно зональные (западные и восточные) переносы воздуха с наложенными на них т. н. длинными волнами. Создавая перенос воздуха, а с ним тепла и влаги из одних широт и регионов в другие, Ц. а. является важнейшим климатообразующим процессом. Характер погоды и его изменения в любом месте Земли определяются не только местными условиями теплооборота и влагооборота между земной поверхностью и атмосферой, но и Ц. а.
Существование Ц. а. обусловлено неоднородным распределением атмосферного давления (наличием барического градиента ), вызванным прежде всего неодинаковым притоком солнечной радиации в различных широтах Земли и различными физическими свойствами земной поверхности, особенно в связи с её разделением на сушу и море. Неравномерное распределение тепла на земной поверхности и обмен теплом между ней и атмосферой приводят в результате к постоянному существованию Ц. а., энергия которой расходуется на трение, но непрерывно пополняется за счёт солнечной радиации.
Вследствие Кориолиса силы движение воздуха при общей Ц. а. является квазигеострофическим, т. е. за исключением приэкваториальных широт и пограничного слоя оно достаточно близко к геострофическому ветру , направленному по изобарам, перпендикулярно барическому градиенту. А т.к. атмосферное давление распределяется над земным шаром в общем зонально (изобары близки к широтным кругам), то и перенос воздуха имеет в общем зональный характер. В нижних 1—1,5 км ветер находится ещё под влиянием сил трения и существенно отличается от геострофического по скорости и направлению. Кроме того, распределение атмосферного давления над земной поверхностью, а с ним и течения Ц. а. зональны лишь в общих чертах. В действительности Ц. а. находится в непрерывном изменении как в связи с сезонными изменениями в распределении источников и стоков тепла на земной поверхности и в атмосфере, так и в связи с циклонической деятельностью (образованием и перемещением в атмосфере циклонов и антициклонов). Циклоническая деятельность придаёт Ц. а. сложный и быстро меняющийся макротурбулентный характер. С высотой зональность Ц. а. возрастает, в верхней тропосфере и стратосфере вместо вихревых возмущений преобладают волновые возмущения зонального переноса. Именно связанные с циклонической деятельностью меридиональные составляющие ветра осуществляют обмен воздуха между низкими и высокими широтами Земли. В низких широтах Земля получает больше тепла от Солнца, чем теряет его путём собственного излучения, в высоких широтах — наоборот. Междуширотный обмен воздухом приводит к переносу тепла из низких широт в высокие и холода из высоких широт в низкие, чем сохраняется тепловое равновесие на всех широтах Земли.
Поскольку температура воздуха в тропосфере в среднем убывает от низких широт к высоким, атмосферное давление в среднем также убывает в каждом полушарии от низких широт к высоким. Поэтому начиная примерно с высоты 5 км, где влияние материков, океанов и циклонической деятельности на структуру полей давления и движения воздуха становится малым, устанавливается западный перенос воздуха (рис. , а и карты 1 , 2 ) почти над всем земным шаром (за исключением приэкваториальной зоны). Зимой в данном полушарии западный перенос захватывает не только верхнюю тропосферу, но и всю стратосферу и мезосферу. Однако летом стратосфера над полюсом сильно нагревается и становится значительно теплее, чем над экватором, поэтому меридиональный градиент давления начиная примерно с 20 км меняет своё направление и зональный перенос воздуха соответственно меняется с западного на восточный (рис. , б).
У земной поверхности и в нижней тропосфере зональное распределение давления сложнее, поскольку оно в большей степени определяется циклонической деятельностью. В процессе последней циклоны, перемещаясь в общем к В., в то же время отклоняются в более высокие широты, а антициклоны — в более низкие. Поэтому в нижней тропосфере (и у земной поверхности) образуются две субтропические зоны повышенного давления по обе стороны от экватора (рис. , в), вдоль которого давление понижено (экваториальная депрессия); в субполярных широтах образуются две зоны пониженного давления (субполярные депрессии); в самых высоких широтах давление повышено. Этому распределению давления соответствуют западный перенос в средних широтах каждого из полушарий и восточный перенос в тропических и высоких широтах.
