Gradient gęstości

Gradient gęstości to przestrzenna zmienność gęstości na danym obszarze. Termin ten jest używany w naukach przyrodniczych do opisania różnej gęstości materii , ale może odnosić się do dowolnej wielkości , której gęstość można zmierzyć .

Aerodynamika

W badaniu lotu naddźwiękowego fotografia Schlierena obserwuje gradient gęstości powietrza podczas interakcji z samolotem.

Również w dziedzinie obliczeniowej dynamiki płynów gradient gęstości jest używany do obserwacji fal akustycznych, fal uderzeniowych lub fal ekspansji w polu przepływu.

Woda

Stromy gradient gęstości w zbiorniku wodnym może powodować zatrzymywanie energii i zapobieganie konwekcji , taki gradient jest stosowany w stawach słonecznych . W przypadku wody słonej ostre gradienty mogą prowadzić do rozwarstwienia różnych stężeń zasolenia . Nazywa się to halokliną .

Biologia

W naukach przyrodniczych do izolowania i oczyszczania komórek, wirusów i cząstek subkomórkowych stosuje się specjalną technikę zwaną separacją w gradiencie gęstości. Odmiany tego obejmują wirowanie izopikniczne , wirowanie różnicowe i wirowanie w gradiencie sacharozy . Technika oddawania krwi zwana ferezą polega na separacji w gradiencie gęstości.

Geofizyka

Zrozumienie tego, co znajduje się w centrum ziemi, w jądrze ziemi , wymaga ram gradientów gęstości, w których pierwiastki i związki wchodzą w interakcje. Istnienie reaktorów jądrowych z szybkim powielaniem w jądrze ziemi jest jedną z teorii ze względu na gradient gęstości.

Popularnym modelem gradientu gęstości Ziemi jest model podany przez Preliminary Reference Earth Model (PREM), który opiera się na obserwowanych oscylacjach planety i czasach podróży tysięcy fal sejsmicznych .

Na podstawie PREM zbudowano kilka modeli gradientu gęstości, ale przyznają one, że „rozkład gęstości w funkcji położenia w obrębie Ziemi jest znacznie słabiej ograniczony niż prędkości sejsmiczne. Podstawowe informacje pochodzą z masy i momentu bezwładności Ziemi i sama ta informacja wymaga koncentracji masy w kierunku środka kuli ziemskiej.Dodatkowe informacje można znaleźć w częstotliwościach grawitacyjnych modów normalnych Ziemi, które są wrażliwe na gęstość poprzez efekty grawitacji własnej wywołane deformacją”.

Ekonomia miejska

W badaniu populacji gradient gęstości może odnosić się do zmiany gęstości na obszarze miejskim od centrum do peryferii.