Вятърът играе важна роля за времето на Земята. Официалната най-бърза скорост на вятъра от 253 мили в час се случи през 1996 г. по време на циклона Оливия в Австралия. Неофициалният най-бърз вятър, 318 мили в час, изчислен от радар на Доплер, се случи по време на торнадо близо до Оклахома Сити през 1999 г. Разбирането на причините за вятъра, особено тези разрушителни ветрове, започва с разбирането как Слънцето загрява повърхността на Земята.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Вятърът се генерира, когато въздухът се премести от система с високо налягане към система с ниско налягане. Колкото по-голяма е разликата в налягането, толкова по-силен е вятърът. Температурните разлики причиняват тези разлики в налягането.
Енергия от Слънцето
Слънчевата енергия загрява земната атмосфера неравномерно. На екватора отоплението е относително последователно, докато енергията на Слънцето се разпростира върху все по-голяма и по-голяма площ с увеличаване на географската ширина. Тази разлика в разпределението на енергията създава глобални модели на вятъра.
Тъй като атмосферата се нагрява, по-топлият въздух се издига, което създава зони с по-ниско налягане. По-студеният, плътен въздух, образуващ съседни системи с високо налягане, се придвижва, за да запълни пространството, оставено от надигащия се по-топъл въздух. Топлият въздух се охлажда, когато се приближи до върха на тропосферата и потъне обратно към повърхността на Земята, създавайки конвекционни течения в атмосферата.
Метеорологичните системи с високо налягане обикновено са резултат от по-студен въздух, докато системите за ниско налягане обикновено са резултат от по-топъл въздух.
Ефект на Кориолис и посока на вятъра
Ако Земята не се въртеше, конвекционните течения в атмосферата можеха да развият ветрове, които да духат от полюсите чак до екватора. Въртенето на Земята около оста си обаче причинява Ефект на Кориолис. Въртящата се земя отклонява вятъра от права линия в крива. Колкото по-силен е вятърът, толкова по-голяма е кривата.
В северното полукълбо деформацията се извива вдясно. В южното полукълбо деформацията се извива вляво. Друг начин да се разгледа посоката на ефекта на Кориолис е от гледна точка на астронавт, плаващ точно над Северния полюс. Хелиев балон, освободен на север от екватора, ще пътува в посока, обратна на часовниковата стрелка.
Ако астронавтът беше над южния полюс и балонът беше пуснат на юг от екватора, балонът изглеждаше да пътува по посока на часовниковата стрелка.
Пасатни ветрове, уестърни и полярни източници
Междувременно, връщайки се към екватора, охлаждащият въздух в горната част на колоната на издигащия се въздух се изтласква и започва да пада обратно на повърхността на Земята. Ефектът на Кориолис усуква издигащия се и падащ въздух най-близо до екватора в модела на вятъра, наречен пасат. В северното полукълбо пасатите текат от североизток на югозапад, докато в южното полукълбо пасатите се движат от югоизток на северозапад.
Моделът на вятъра в средните ширини тече в обратна посока, обикновено от запад на изток. Метеорологичните модели в САЩ се движат от западното крайбрежие към източния бряг. Тези ветрове се наричат уестърли.
Над 60 ° северна ширина и под 60 ° ю.ш. вятър се опитва да духа към екватора, но ефектът на Кориолис извива вятъра по модела, наречен полярен изток.
Ранните изследователи са научили за тези общи модели и са ги използвали за изследване на света. Тези модели на вятъра осигуряват стабилен източник на задвижване за ветроходни кораби, пътуващи от Европа и Африка до Новия свят и обратно.
Температура, въздушно налягане и вятър
Разликите в налягането, които предизвикват вятъра, са причинени от разликите в температурата. Може да изглежда, че местните модели на вятъра нарушават глобалните модели на вятъра, докато не бъдат разгледани по-подробно.
Бриз от сушата и морето
Наземните площи се нагряват и охлаждат по-бързо от водата. През деня сушата се загрява, което загрява въздуха над сушата. Топлият въздух, издигащ се над сушата, привлича по-хладен въздух от водата. През нощта протича обратният процес.
Водата поддържа температурата по-дълго от сушата, така че по-топлият въздух се издига, извличайки по-хладен въздух над сушата. Този крайбрежен модел се среща с локално постепенни или леки разлики в налягането. По-силните системи за налягане отменят незначителната разлика между водата и сушата, която причинява тези ветрове.
Планински и долинни ветрове
Подобен локален феномен се среща в планинските райони. Слънцето загрява земята, която загрява съседния въздух. Затопленият въздух се издига и по-студения въздух по-далеч от земята се придвижва, изтласквайки по-топлия въздух нагоре по планината. През нощта наземното охлаждане охлажда въздуха в съседство със земята.
По-студеният, плътен въздух се стича по планината. Този въздушен поток може да се превърне в концентриран бриз в каньоните, наречен дренаж на студен въздух.
Торнадо и урагани
Екстремните ветрове на торнадо и урагани също са резултат от разликите в налягането. Изключително малкото разстояние между външния слой с високо налягане и сърцевината с ниско налягане може да генерира скорост на вятъра над 200 mph. Скалата на вятъра на Бофорт оценява тези ветрове въз основа на наблюдаваните явления. (Вижте справки за скалата на Бофорт)