هل تهب الرياح دائمًا من ضغط مرتفع إلى ضغط منخفض؟

تلعب الرياح دورًا مهمًا في طقس الأرض. حدثت أسرع سرعة رياح رسمية تبلغ 253 ميلًا في الساعة في عام 1996 خلال إعصار أوليفيا في أستراليا. أسرع رياح غير رسمية ، 318 ميلًا في الساعة حسب حساب رادار دوبلر ، حدثت أثناء إعصار بالقرب من أوكلاهوما سيتي في عام 1999. يبدأ فهم أسباب الرياح ، وخاصة هذه الرياح المدمرة ، بفهم كيفية تسخين الشمس لسطح الأرض.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

تتولد الرياح عندما ينتقل الهواء من نظام الضغط العالي إلى نظام الضغط المنخفض. كلما زاد فرق الضغط ، زادت قوة الرياح. تسبب الاختلافات في درجات الحرارة هذه الاختلافات في الضغط.

تعمل طاقة الشمس على تسخين الغلاف الجوي للأرض بشكل غير متساو. عند خط الاستواء ، يكون التسخين ثابتًا نسبيًا ، بينما تنتشر طاقة الشمس على مساحة أكبر وأكبر مع زيادة خط العرض. هذا الاختلاف في توزيع الطاقة يخلق أنماط رياح عالمية.

مع ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي ، يرتفع الهواء الأكثر دفئًا مما يخلق مناطق ذات ضغط منخفض. يتحرك الهواء الأكثر برودة والأكثر كثافة الذي يشكل أنظمة الضغط العالي المجاورة لملء الفراغ الذي يتركه ارتفاع الهواء الدافئ. يبرد الهواء الدافئ عندما يقترب من قمة طبقة التروبوسفير ويهبط مرة أخرى نحو سطح الأرض ، مما يؤدي إلى تيارات الحمل الحراري في الغلاف الجوي.

تنتج أنظمة الطقس ذات الضغط العالي عادةً من أنماط الهواء الأكثر برودة بينما تنتج أنظمة الطقس ذات الضغط المنخفض عمومًا عن أنماط الهواء الأكثر دفئًا.

إذا لم تدور الأرض ، فإن التيارات الحرارية في الغلاف الجوي يمكن أن تنتج رياحًا من شأنها أن تهب من القطبين على طول الطريق إلى خط الاستواء. ومع ذلك ، فإن دوران الأرض حول محورها يسبب تأثير كوريوليس. تعمل الأرض الدوارة على تحويل الريح من خط مستقيم إلى منحنى. كلما كانت الرياح أقوى ، زاد المنحنى.

في نصف الكرة الشمالي منحنيات الانحراف إلى اليمين. في نصف الكرة الجنوبي ، ينحرف الانحراف إلى اليسار. هناك طريقة أخرى للنظر في اتجاه تأثير كوريوليس وهي من منظور رائد فضاء يطفو مباشرة فوق القطب الشمالي. سينطلق بالون الهيليوم شمال خط الاستواء في اتجاه عكس اتجاه عقارب الساعة.

إذا كان رائد الفضاء فوق القطب الجنوبي بدلاً من ذلك وتم إطلاق البالون جنوب خط الاستواء ، سيبدو البالون وكأنه يتحرك في اتجاه عقارب الساعة.

في هذه الأثناء ، بالعودة إلى خط الاستواء ، يتم دفع هواء التبريد في الجزء العلوي من عمود الهواء الصاعد جانبًا ويبدأ في التراجع إلى سطح الأرض. يغير تأثير كوريوليس الهواء الصاعد والهابط الأقرب لخط الاستواء إلى نمط الرياح المسمى بالرياح التجارية. في نصف الكرة الشمالي ، تتدفق الرياح التجارية من الشمال الشرقي إلى الجنوب الغربي بينما في النصف الجنوبي من الكرة الأرضية ، تتدفق الرياح التجارية من الجنوب الشرقي إلى الشمال الغربي.

يتدفق نمط الرياح في خطوط العرض الوسطى في الاتجاه المعاكس ، بشكل عام من الغرب إلى الشرق. تتحرك أنماط الطقس في الولايات المتحدة من الساحل الغربي باتجاه الساحل الشرقي. هذه الرياح تسمى الغربية.

فوق 60 درجة شمالاً وأدنى خط عرض 60 درجة جنوباً ، تحاول الرياح أن تهب باتجاه خط الاستواء ، لكن تأثير كوريوليس يلف الرياح في النمط المسمى شرقية قطبية.

تعلم المستكشفون الأوائل عن هذه الأنماط العامة واستخدموها لاستكشاف العالم. قدمت أنماط الرياح هذه مصدرًا ثابتًا للدفع للسفن الشراعية التي تسافر من أوروبا وأفريقيا إلى العالم الجديد والعودة مرة أخرى.

الاختلافات في الضغط التي تسبب الرياح ناتجة عن الاختلافات في درجات الحرارة. قد يبدو أن أنماط الرياح المحلية تنتهك أنماط الرياح العالمية ، حتى يتم فحصها بمزيد من التفصيل.

نسمات البر والبحر

مناطق اليابسة تسخن وتبرد بشكل أسرع من الماء. خلال النهار ، ترتفع درجة حرارة الأرض مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الهواء فوق الأرض. الهواء الدافئ الذي يرتفع فوق الأرض يسحب الهواء البارد من الماء. في الليل تحدث العملية العكسية.

يحتفظ الماء بدرجة حرارة أطول من الأرض ، لذلك يرتفع الهواء الأكثر دفئًا ، ويسحب الهواء البارد من فوق الأرض. يحدث هذا النمط الساحلي مع فروق ضغط تدريجية أو طفيفة محليًا. تعمل أنظمة الضغط الأقوى على إبطال الاختلاف الطفيف بين الأرض والمياه الذي يسبب هذه النسمات.

رياح الجبال والوادي

ظاهرة محلية مماثلة تحدث في المناطق الجبلية. تقوم الشمس بتسخين الأرض مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الهواء المجاور. يرتفع الهواء الدافئ ويتحرك الهواء الأكثر برودة بعيدًا عن الأرض ، مما يدفع الهواء الأكثر دفئًا إلى أعلى الجبل. في الليل ، يؤدي تبريد الأرض إلى تبريد الهواء المجاور للأرض.

يتدفق الهواء الأكثر برودة والأكثر كثافة إلى أسفل الجبل. قد يصبح تدفق الهواء هذا هو النسيم المركز في الأخاديد التي يشار إليها باسم تصريف الهواء البارد.

الأعاصير والأعاصير

كما تنتج الرياح الشديدة للأعاصير والأعاصير عن اختلافات الضغط. المسافة الصغيرة للغاية بين الطبقة الخارجية ذات الضغط العالي ولب الضغط المنخفض يمكن أن تولد سرعات رياح تتجاوز 200 ميل في الساعة. يصنف مقياس الرياح بوفورت هذه الرياح بناءً على الظواهر المرصودة. (انظر مراجع مقياس الرياح بوفورت)